MP_LAB_RAB

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Телекоммуникации»

К.Л. Шайтанов, К.А. Каритан

АППАРАТУРА СМК-30

Методическое пособие по выполнению лабораторных работ

Хабаровск Издательство ДВГУПС

2013

УДК 656.254.1 (075.8) ББК О278.2я73

Ш 175

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Телекоммуникации»,

директор института «Управление, автоматизация и телекоммуникации» ДВГУПС

Е.З. Савин

Шайтанов, К. Л.

Ш 175 Аппаратура СМК-30 : метод. пособие / К.Л. Шайтанов, К.А. Каритан. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013. – 47 с.

Методическое пособие соответствует ГОС ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов 190901.65 «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта».

Рассматривается мультисервисный мультиплексор СМК-30 на базе учебного комплекса с выполнением двух лабораторных работ.

Предназначено для студентов 5-го и 6-го курсов всех форм обучения, изучающих дисциплины «Технологическая телефонная связь», «Системы телекоммуникаций».

УДК 656.254.1 (075.8) ББК О 278.2 я73

© ДВГУПС, 2013

2

ВВЕДЕНИЕ

Модернизация технологической связи на российских железных дорогах предусматривает создание системы цифровой оперативно-техноло- гической связи (ОТС), предназначенной для оперативного управления железнодорожным транспортом [1, 2].

Оборудование на базе мультиплексора СМК-30 обеспечивает подключение устройств и абонентов ОТС, что позволяет отказаться от морально устаревших аналоговых систем передачи с переходом на цифровые каналы связи.

Изучение аппаратуры СМК-30 выполняется на учебном комплексе. С помощью автоматизированного рабочего места оператора осуществляется доступ к ресурсам устройства для настройки и мониторинга. Рассматриваются технические характеристики и принципы функционирования отдельных модулей мультиплексора, его конструктивное исполнение. При выполнении лабораторных работ конфигурируются каналы прямых соединений и групповые каналы диспетчерского управления в режиме конференц-связи.

Методическое пособие позволяет получить практические навыки эксплуатации системы цифровой ОТС.

3

1. ОБОРУДОВАНИЕ СМК-30. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Назначение и применение изделия

Мультисервисный мультиплексор-концентратор СМК-30 предназначен для работы в качестве многофункциональной каналообразующей аппаратуры с гибким конфигурированием; многопротокольного маршрутизатора IP пакетов с функциями передачи речевой информации; аппаратуры систем передачи синхронной цифровой иерархии (SDH); малой коммутационной станции по технологии ISDN [3, 4].

Мультиплексор СМК-30 применяется для построения первичных сетей связи SDH уровней STM-1и STM-4; организации сети первичных мультиплексоров n·64 кбит/с по кабельным и воздушным линиям связи с различными канальными окончаниями и дополнительными технологическими возможностями; организации сети маршрутизаторов 2-го и 3-го уровней с протоколами TCP/IP и голосовыми VoIP шлюзами; построения сети коммутационных телефонных станций общетехнологического назначения; организации сети связи совещаний; организации сети распорядительных и исполнительных станций оперативно-технологической связи, систем видеонаблюдения, охранно-пожарной сигнализации.

На базе мультиплексора СМК-30 строится единая технологическая платформа, обеспечивающая высокую надежность связи и современный уровень предоставляемых услуг.

1.1.1. Сеть передачи данных

Мультиплексор позволяет организовать сеть СПД-ОТН с различными аналоговыми и цифровыми окончаниями каналов для систем железнодорожной автоматики и связи. Поддерживаются следующие интерфейсы:

–аналоговые четырехпроводные окончания ТЧ для групповых каналов различных систем;

–аналоговые двухпроводные окончания ТЧ для групповых каналов различных систем и удаленного подключения абонентов к АТС;

–цифровые двухпроводные окончания Uk0, Up0 для подключения пультов оперативной связи;

–цифровые последовательные стыки V.35, RS-232, RS-422, RS-423, RS-485;

–цифровые четырехпроводные окончания G.703.1 (сонаправленный интерфейс 64 кбит/с) для подключения устройств диспетчерской централизации;

–цифровые четырехпроводные телеграфные окончания для подключения телеграфных терминалов и станций.

4

Каждому канальному окончанию в магистральном потоке выделяется требуемая пропускная способность n·64 кбит/с. Для всех каналов связи осуществляется кольцевое резервирование на уровне потоков Е1 с «логическим разрывом».

1.1.2. Сети ОТС и ОбТС

Для подсистемы ОТС реализованы диспетчерские виды связи, поездная радиосвязь, перегонная и межстанционная связь. Обеспечиваются режимы работы мультиплексора в качестве распорядительной, исполнительно и мостовой станций. Предусмотрена детальная диагностика групповых каналов и абонентских линий: для аналоговых окончаний выполняются высокоточные измерения уровней сигналов, сопротивления и емкости шлейфов; для цифровых окончаний производится измерение коэффициента ошибок и ведется статистика сбоев. Сменный модуль регистратора обеспечивает запись диспетчерских переговоров.

Сеть ОТС строится на основе групповых каналов в режиме конфе- ренц-связи с цифровым суммированием речевых сигналов, что гарантирует качественную передачу речи.

Подсистема ОбТС позволяет организовать сети телефонной связи заданной топологии. На малых станциях (емкостью до 120 абонентов) устанавливается один СМК-30, на средних станциях (емкостью до 240 абонентов) – два СМК-30. Мультиплексор поддерживает протоколы сигнализации EDSS-1, QSIG, 2ВСК и ДАТС, работает по трехпроводным соединительным линиям. В качестве абонентского оборудования могут использоваться аналоговые и цифровые телефонные аппараты, IP-телефоны разных производителей. Поддерживается несколько независимых планов нумерации. Выполняется сбор данных о телефонных переговорах для последующей их тарификации.

1.1.3. Связь совещаний

Мультиплексор может использоваться в качестве коммутационной станции для организации совещаний магистрального, дорожного и отделенческого уровней. Для подключения абонентских установок в мультиплексоре имеются модули с двух- и четырехпроводными окончаниями и интерфейсом SHDSL. В качестве абонентских установок могут применяться существующие аналоговые студии или цифровая студия на основе контроллера КЦСС. Контроллер подключается к СМК-30 по каналу SHDSL, что увеличивает дальность связи и обеспечивает дистанционную диагностику оборудования студии. Контроль исправности микрофонов и акустических систем в тестовом режиме выполняется без участия линейного электромеханика.

5

Модули для связи совещаний имеют встроенные измерители уровней и регулируемые усилители сигнала раздельно по приему и передаче для каждого канального окончания, регулируемые параметры шумоподавления и перебоя, средства тестирования с использованием генераторов и шлейфов. Для организации совещаний магистрального уровня применяется модуль с цифровым сигнальным процессором (DSP), обеспечивающий цифровую автоматическую регулировку усиления, коррекцию АЧХ, автоматическое распознавание речи.

Для фиксирования переговоров используется модуль регистрации, позволяющий записывать информацию с любых канальных интервалов потоков Е1 и канальных окончаний мультиплексора. Регистратор содержит жесткий диск емкостью 120 Гбайт для одновременной записи информации с 8 каналов. Голосовые данные предварительно сжимаются для более эффективного использования емкости жесткого диска. Суммарное время записи составляет более 4000 ч.

Управление и контроль совещаниями осуществляется с рабочего места оператора. Оператор выполняет сбор необходимых студий в совещание, проверку оборудования связи перед совещанием, контроль за ходом совещания, включение/исключение участников, разбор совещания по его завершении.

Для магистрального и дорожного уровней совещаний предлагается резервирование оборудования по схеме 1+1. Резервируются мультиплексор с модулями, магистральные потоки, студийное оборудование и абонентские окончания.

1.1.4. Охранная и пожарная сигнализации, видеонаблюдение

Распределенная система охранной и пожарной сигнализации с централизованным управлением создается с помощью модуля СМОПС и специализированного программного обеспечения в составе автоматического рабочего места (АРМ) оператора.

Модуль имеет семь универсальных двухпроводных интерфейсов сигнализации и интерфейс питания. Параметры конфигурации интерфейсов гибко программируются.

Централизованное управление системой сигнализации осуществляется с рабочего места оператора. АРМ позволяет получить оперативный доступ к модулям, шлейфам и датчикам системы, использовать возможности видеонаблюдения.

Функция видеонаблюдения интегрирована в систему с помощью модуля СМЦИ-4 – маршрутизатора IP второго уровня, имеющего 4 порта Ethernet и позволяющего подключать до 4 видеокамер с интерфейсами Ethernet/IP. Данные передаются в сжатом виде, в формате MJPEG или MPEG-4. В магистральном потоке для передачи видеоданных выделяется канал nx64 кбит/с требуемой пропускной способности.

6

1.1.5. IP-маршрутизатор

В составе мультиплексора имеются модули маршрутизаторов IP пакетов 2-го и 3-го уровней, содержащие по четыре интерфейса Ethernet со скоростью передачи 10/100 Мбит/с.

Маршрутизатор 2-го уровня представляет собой маршрутизирующий коммутатор с четырьмя внешними портами Ethernet и четырьмя внутренними контроллерами, коммутируемыми в магистральные потоки. Пропускная способность данных для каждого контроллера гибко конфигурируется в диапазоне n×64 кбит/с (n = 1...30). В модуле могут устанавливаться ограничения на распространение широковещательного трафика, реализуется технология виртуальных сетей VLAN.

Маршрутизатор 3-го уровня поддерживает наиболее распространенные протоколы маршрутизации OSPF, BGP, RIP, обеспечивает гарантированную полосу пропускания для высокоприоритетного трафика с использованием технологий QoS и MPLS, имеет встроенный Firewall, выполняет шифрование трафика по технологии IPSec. Наряду с маршрутизацией, модуль выполняет функции голосового шлюза VoIP. Голосовые данные могут поступать с любых окончаний мультиплексора или с канальных интервалов магистральных потоков (обрабатывается до 60 каналов). Поддерживается процедура GFP инкапсуляции IP-трафика в синхронную сеть c выравниванием LCAS при пропускной способности до 100 Мбит/с. Встроена поддержка протокола SIP для подключения периферийных устройств IP-телефонии.

1.1.6. Связь с применением технологии DSL

Сменные модули мультиплексора позволяют организовать связь по кабельной или воздушной линиям с применением технологии SHDSL на основе метода модуляции TC PAM 16. Технология SHDSL обеспечивает максимальную дальность связи при оптимальной электромагнитной совместимости с аналоговыми системами передачи, работающими в одном кабеле. Рекомендуемая дальность связи для магистрального кабеля типа МКС с диаметром жилы 1,2 мм составляет 15 км. Для увеличения дальности применяются регенераторы РЛТ-1.

При организации связи с удаленными объектами разработан концентратор информации КИ-30. Устройство является упрощенным вариантом мультиплексора, обладает меньшими габаритами и энергопотреблением. Концентратор имеет один магистральный двухпроводный интерфейс SHDSL для подключения к мультиплексору и 30 абонентских портов. К портам подключаются абоненты систем СПД, ТУ-ТС, ОбТС и ОТС. КИ-30 применяется в качестве концентратора сети абонентского доступа аналоговых и цифровых линий связи.

7

1.2. Устройство и принцип работы

1.2.1. Конструктивное исполнение

Конструктивно мультиплексор выполнен в виде блока (рис. 1) размером 482×132×310 мм (стандартный крейт высотой 3U). Максимальная масса мультиплексора при всех установленных модулях составляет 9 кг. Мультиплексор устанавливается в стандартную 19’’ стойку. Рабочее положение устройства – горизонтальное.

Рис. 1. Мультиплексор, вид спереди

Передняя дверца на петлях имеет окно под панель индикации. В закрытом состоянии визуально доступны жидкокристаллический (ЖК) дисплей, светодиодные индикаторы общего состояния, состояния потоков Е1 и синхронизации, кнопка отключения звуковой сигнализации. При открытой дверце обеспечивается доступ к кнопкам режимов мультиплексора и к выключателю питания, а также доступ к контрольным линейным разъемам и светодиодным индикаторам общего состояния модулей и состояния каналов.

Полость между кросс-платой и задней крышкой мультиплексора предназначена для размещения разъемов: линейных абонентских, потоков Е1, внешней синхронизации и внешнего администрирования. Количество абонентских линейных разъемов – 30, на каждом по два канала. Тип разъемов со стороны линий абонентов – DB-9M (розетка), со стороны потоков Е1 – DB-9F (вилка, четыре разъема) и внешней синхронизации – DB-9F (вилка), разъем внешнего администрирования – DB-9F (вилка) со спецключом. Общее количество разъемов на кроссплате – 36.

Мультиплексор имеет блочную конструкцию, состоящую из следующих функциональных блоков (модулей):

− модуля питания и индикации;

8

−системного модуля;

−кассеты для установки абонентских модулей.

Расположение модулей мультиплексора схематично представлено на рис. 2.

Рис. 2. Схема расположения модулей мультиплексора

Для установки модулей предназначена кассета, имеющая 17 посадочных мест. Крайнее левое место предназначено для установки модуля питания и индикации, крайнее правое – для установки системного модуля. Данные модули входят в комплект базовой поставки. В остальные 15 мест устанавливаются абонентские модули (нумерация слева). Порядок установки абонентских модулей – произвольный.

Вид задней панели стандартного исполнения первичного мультиплексора представлен на рис. 3.

Рис. 3. Мультиплексор (вид сзади)

9

На задней панели мультиплексора на кросс-плате размещаются разъемы: слева – разъемы каналов Е1, внешнего синхровхода и администрирования, справа – разъемы для подключения основного источника питания переменного напряжения ~220В и резервного источника питания постоянного напряжения –45–80 В, по центру расположены разъемы абонентских модулей. Болт для заземления устройства находится на кросс-плате под разъёмом основного питания.

1.2.2. Системный модуль

Системный модуль предназначен для управления работой всего мультиплексора, коммутации тайм-слотов, синхронизации системы и взаимодействия с абонентскими модулями.

В состав модуля входят следующие системы:

–оптические порты с подсистемой STM (в исполнениях 3, 4);

–входные интерфейсы Е1;

–контроллеры каналов Е1;

–синхронный неблокируемый коммутатор;

–однокристальная микроЭВМ RISC структуры;

–система синхронизации;

–подсистема конференций;

–интерфейс системы администрирования;

–контроллер взаимодействия с абонентскими модулями;

–сигнальный процессор;

–источник питания.

Оптические порты представляют собой SFP слоты, в которые устанавливаются сменные лазерные трансиверы. Процедуры формирования контейнеров STM и кросс-коннекта производятся в специализированных ИМС.

Сигналы потоков Е1 проходят через две ступени схемы защиты входных интерфейсов. На первой ступени используются специальные линейные трансформаторы, гарантирующие соответствие формы выходных импульсов шаблону Рекомендации ITU-T G.703. Трансформаторы также обеспечивают гальваническую развязку по Е1 с электрической прочностью изоляции не менее 1500В. С выходов трансформаторов сигналы Е1 через вторую ступень защиты, отсекающую выбросы вне диапазона –0,3 …+ 3,6 В, поступают на контроллер потоков Е1.

ИМС контроллера потоков Е1 представляет собой счетверенный контроллер потоков Е1/ИКМ-30 с линейными схемами. Контроллер имеет широкий набор функциональных возможностей и технических параметров: максимальное ослабление в режиме короткой (до –20дБ) и длинной (–43дБ) линии; низкий уровень джиттера (встроенная схема подавления дрожания фазы); возможность измерять и программировать уровни сигнала и его шаблон; автоматическая диагностика состояния синхронизации; гибкая настройка параметров синхронизации; наличие встроенного

10