2. Анализ существующих линий связи на участке железной дороги

На проектируемом участке железной дороги Д. У. - ст. Олх. используются различные типы кабелей. Некоторые участки неоднородны, то есть от станции к станции марка кабеля изменяется. Кабели подробно изображены на чертеже 2.

На отрезке Д. У. - ст. ДНЦ. используются кабель ТЗБ-24x4x1,2, кабель ТЗБ-12x4x1,2 длиной 8,1 км, два кабеля МКСАП-4х4х1,2 длиной 8,1 км, а также два MAUM-К-7x4x1,05 + 5x2x0,7 + 1x0, 7 длиной 8,1 км.

MAUM-K-7x4x1,05 + 5x2x0,7 + 1x0,7 - это финский магистральный кабель с медными токопроводящими жилами и кордельно-трубчатой ​​изоляцией жил, высокочастотный, с полиэтиленовой изоляции, в алюминиевой оболочке. Имеет 7 четверок, пять сигнальных пар и одну контрольную токопроводящую жилу. Предназначен для кабельных магистралей, он допускает использование систем передачи, работающих в диапазоне частот до 252 кГц.

МКСАП-4x4x1,2- высокочастотный кабель, с четырьмя четверками медных токопроводящих жил, с кордельно-полистирольной изоляцией жил, в защитной оболочке из алюминия, бронированный стальными лентам, в полиэтиленовом шланге [3].

ТЗБ-24x4x1,2 - низкочастотный кабель дальней связи с медными токопроводящими жилами, скрученными в четверки. Изоляция жил кордельно-бумажная. Защитная оболочка изготовлена ​​из свинца. Имеет броню из стальных лент. Емкость данного кабеля - 24 четверок. ТЗБ-12x4x1,2 - емкость кабеля 12 четверок.

Пост ЭЦ и ст. ДНЦ. соединяют два кабеля МКБ-7x4x1,2 - магистральный кабель кордельно-бумажной изоляцией жил, в свинцовой оболочке, имеет броню из двух стальных лент этаж поясной изоляции, имеет 7 четверок диаметром 1,2 мм. Кабель имеет длину 1,5 км.

От ст. ДНЦ. в ШМС1 проложены два кабеля МКПАШ-4х4х1,05 + 1х2х0,7 + 1х0,7 - это магистральный кабель кордельно-трубчатой ​​полиэтиленовой изоляцией в алюминиевой оболочке с четырьмя четверками диаметром жилы 1,05 мм, одну сигнальную пару диаметром 0,7 мм и одну контрольную токопроводящую жилу диаметром 0,7 мм. Кабель имеет длину 6,2 км.

Ст. ДНЦ. и пост ЭЦ ст. Ясн. объединяются с помощью кабеля ТЗБ-12х4х1,2, длина которого составляет 13,3 км.

ШМС1 и пассажирскую здание ст. Ясн. сочетают 2 кабеля МКПАШ-4х4х1,05 + 1х2х0,7 + 1х0,7 длиной 6,2 км.

От ШМС1 в ШМС2 проложен кабель ТЗАВБ-7х4х1,2 - низкочастотный кабель дальней связи с медными токопроводящими жилами, скрученными в семь четверок диаметром 1,2 мм, изоляция жил кордельно-бумажная, защитная алюминиевая оболочка, имеет броню из двух стальных лент с внешним покровом. Длина кабеля 3,5 км.

ШМС2 и пост ЭЦ соединяет кабель ТЗАВБ-19х4х1,2 длиной 3,5 км, так же как ТЗАВБ-7х4х1,2, только емкость кабеля - 19 четверок.

Пост ЭЦ и ШМС3 сочетает кабель ТЗАВБ-19х4х1,2, длина которого составляет 2 км. ШМС3 и пассажирскую здание ст. Ясн. связывает кабель ТЗБ-12х4х1,2 длиной 3,5 км.

Пост ЭЦ и пассажирскую здание ст. Ясн. сочетает кабель ТЗБ-12х4х1,2, длиной 6,2 км. Такой же кабель соединяет пост ЭЦ ст. Ясн. с ШМС4 и ШМС4 с пассажирским зданием ст. Ясн, длиной кабеля по 1,6 км.

Пост ЭЦ и пост ЭЦ ст. Ясн. связаны между собой с помощью двух кабелей МКСАШ-4x4x1,2, длина которого 1,6 км.

МКСАШ-4x4x1,2 - магистральный кабель с медными токопроводящими жилами, с кордельно-стерофлексной изоляцией медных жил, с алюминиевой оболочкой, в защитном шланге из полиэтилена; допускает использование систем передачи, имеет 4 четверки диаметром 1,2 мм [3].

Ст. Ясн. и ПЧ, а также ПЧ и ШМС8 сочетаются с помощью кабеля МКСБ-4х4х1,2 длиной 2,5 км и длиной 5,4 км соответственно. От ст. Десен. в ШМС5 и от ШМС5 в ШМС6 проложен кабель ТЗБ-7х4х1,2. Ст. Ясн. с ШМС6 и ШМС6 с ШМС7 соединяются кабелем ТЗАВБ-7х4х1,2 длиной 2,5 км и длиной 1,3 км соответственно. Между ст. Ясн. и ШМС7 проложено четыре магистральных кабеля МКБ-7х4х1,2 длиной 3,8 км. Два кабеля МКСАШ-4х4х1,2 длиной 1,3 км сочетают ШМС7 и ШМС8. ШМС8 и пост ЭЦ ст. М. пас. связывает два кабеля МКСАШ-4x4x1,2, длина кабеля составляет 1,2 км. От ст. Ясн. отходит два кабеля МКПАШ-4х4х1,05 + 1х2х0,7 + 1х0,7 на ст. Авд.

МКСБ-4x4x1,2 - высокочастотный кабель с медными токопроводящими жилами с кордельно-стерофлексной изоляцией в свинцовой оболочке, бронированный стальными лентами, с 4 четверками диаметром 1,2 мм.

Пост ЭЦ ст. М. пас. и ШМС9, ШМС9 и ШМС10, ШМС10 и ШМС11, ШМС11 и ШМС12, ШМС12 и ст. Крн. объединены кабелем МКСАШ-4х4х1,2, таким же кабелем соединены ШМС8 и ст. Крн. Между ШМС8 и ст. Крн., А также между ШМС8 и ПБ проложены два кабеля МКСАШ-4х4х1,2. От ПБ ст. Крн. находится один кабель МКСАШ-4х4х1,2. Кабель МКПАБ-4x4x1,05 + 1x2x0,7 + 1x0,7 сочетает ШМС12 и ст. Крн.

МКПАБ-4x4x1,05 + 1x2x0,7 + 1x0,7 - магистральный кабелькордельно-трубчатой ​​изоляцией в алюминиевой оболочке, с усиленной подушкой, бронированный стальными лентами, с наружным джутовым покрытием, с

4 четверками, диаметр которых 1,05 мм, одну сигнальную пару диаметром 0,7 мм и одну контрольную токопроводящую жилу диаметром 0,7 мм.

Перечень марок кабелей, по которым работают системы передачи дорожного и участковой связи на участке Д. У. - Олх. подробно приведены в таблице 1.2. Таблица 1.2 приведена в приложении Б.

Также на проектируемом участке железной дороги проложены следующие кабели.

Кабель ТЗАБП-7х4х1,2 между ШМС26 и ШМС28 между ШМС28 и ШМС29 длиной по 1,4 км.

ТЗАБП-7х4х1,2 - низкочастотный кабель дальней связи, медные токопроводящие жилы скручены в 7 четверок, изоляция жил кордельно-бумажная. Защитная алюминиевая оболочка, имеет броню из двух стальных лент с наружным покровом, диаметр жил 1,2 мм.

В качестве кабелей на ответвление от основной магистрали применены кабели марок ТЗБ-4x4x1,2, ТЗБ-7x4x1,2, МКБАБ-7x4x1,2 + 5x2х0,9 + 1х0,9, МКПАБ-7x4x1,2, МКСАШ-4x4x1,2, МКПАШ -4x4x1,05 + 1x2x0,7 + 1x0,7, ТЗАВБ-7х4х1,2.

Все марки кабелей было проложено несколько десятков лет назад. В ряде случаев некоторые кабели имеют несоответствие их электрических характеристик вследствие эксплуатационной изношенности (не соответствуют нормам сопротивления изоляции, оммична асимметрия, а также экранирующие свойства кабелей, в случае использования цифровой аппаратуры без соответствующих устройств защиты может привести к повышению коэффициента ошибок). В связи с этим возникает острая необходимость проектирования и прокладки направляющих систем, имеющих повышенную помехоустойчивость, широкую полосу пропускания, высокую скорость передачи.

2. Техническое обоснование проектирования ВОСП

1. Техническое обоснование проектирования ВОСП

В современном мире средства связи является неотъемлемой частью экономики и нашего быта. Причем развитие телекоммуникаций идет по пути глобализации (создание глобальных информационных сетей) и одновременно по пути персонализации (доведение различных услуг к каждому пользователю). В этих условиях существенно возрастает роль телекоммуникационных сетей и систем, которые непрерывно развиваются на базе новых технологий с широким использованием цифровых методов обработки и передачи информации, новой элементной базы.

На сетях железных дорог во всем мире идет перевод первичной сети связи с аналоговых систем передачи информации на цифровые системы передачи, поскольку не удовлетворяются современные потребности надежности и качества передачи информации.

Так аналоговым системам передачи характерны следующие основные недостатки:

 - Эффект накопления в канале помех, шумов и искажений с увеличением расстояния, что существенно снижает качество связи;

- Высокая стоимость аппаратуры, связана с высокими требованиями к стабильности частот задающих генераторов, линейности амплитудных характеристик усилителей, амплитудно-частотных характеристиках электрических фильтров и т. Д .;

- Трудоемкость эксплуатации, наличие только самых примитивных средств встроенного контроля;

- Большие габариты, масса, высокое энергопотребление;

- Сложность передачи данных по аналоговым каналам.

Устранить эти недостатки в рамках аналоговой технологии оказалось невозможно, в результате чего аналоговые системы передачи себя изжили, уступив место цифровым системам передачи.

Сравнительный анализ аналоговой и цифровой системы передачи. На обе системы влияют помехи, однако характер и степень влияния этих помех разные. В аналоговой системе передачи помехи в виде электрического шума и различных фоновых сигналов состоят из сигналом и поступают в телефон снижая разборчивость речи. Кроме этого, в аналоговой системе уровень принимаемых сигнала определяется потерями, которые вносятся линиями передачи. В кабельных линиях передачи эти потери определяются длиной и сечением жил кабеля. Для компенсации вносимых на линии передачи устанавливают усилители. В цифровой системе помехи в линии передачи приводят к ошибкам при приеме сигналов, это вызывает исчезновение канала связи (если ошибки пакетированных). При одиночных ошибках помехи появляются в виде шумов. Однако цифровая система передачи имеет потенциально более высокую помехоустойчивость, чем аналоговая система. Это связано с тем, что цифровая система только два символа для передачи сообщений, которые легко различать на приемном стороне. При многократной ретрансляции цифрового сигнала с восстановлением его формы шумы и помехи не накапливаются, как при многократной ретрансляции аналогового сигнала. Цифровые системы передачи позволяют строить очень гибкие сети связи с высокой достоверностью передачи сигналов.

Основные преимущества ЦСП, которые позволяют говорить о перспективности их использования на сети связи железнодорожного транспорта:

1. Высокая помехоустойчивость, что позволяет значительно облегчить требования к переходных воздействий и обеспечивает возможность их применения на линиях с высоким уровнем шумов.

2. Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи. В рамках каждой регенерационного участка искажения передаваемых сигналов оказываются незначительными. Длина регенерационного участка и оборудование регенератора при передаче сигналов на большие расстояния остаются практически такими же, как и в случае передачи на малые расстояния.

3. Малая чувствительность к изменению параметров линий передачи.

4. Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность и идентичность параметров каналов (окончательного угасания, частотной и амплитудной характеристик и др.) Определяются, в основном, устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем у аналоговых. Этому также способствует отсутствие в ЦСП влияния загрузки системы на параметры отдельных каналов [8].

5. Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. Во время ввода дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала.

6. Возможность четко фиксировать неисправности по пропадания цифрового сигнала, при этом сама аппаратура формирует соответствующий аварийный сигнал в сторону приемника, одновременно информируя индикацией состояния системы передачи. Кроме того существует возможность дистанционного контроля качества работы промежуточных и конечных устройств.

7. Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с цифровыми системами коммутации является основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. При этом параметры каналов практически не зависят от структуры сети, обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети, обладает высокими показателями надежности и качества.

8. Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать оборудования на единых аппаратных платформах. Это позволяет резко снижать трудоемкость изготовления оборудования, значительно снижать его стоимость, потребленную энергию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность.

На эффективность работы ЦСП влияет розвитленисть железнодорожной сети, так как отказ или выделения каналов на узловых или конечных станциях, требующих организации переприёма по каналам ТЧ, снижает качество телефонных каналов.

Традиционные линии передачи, используют симметричные и коаксиальные кабели, по многим направлениям сети связи исчерпали свою пропускную способность. Наиболее перспективным направлением является применение кабелей, в которых в качестве направляющего среды используются оптические волокна.

По сравнению с традиционными кабелями связи волоконно-оптические обладают большой пропускной способностью; защищенностью от внешних электромагнитных воздействий; отсутствием взаимных влияний между сигналами, которые передаются по различным оптическим волокнам; малыми потерями энергии сигнала при распространении; электрической безопасности; малой массой и размерами. Кроме того, использование волоконно-оптических кабелей способствует экономии дефицитных цветных металлов таких, как медь и свинец.

Благодаря преимуществу непидвержоности к помехам становится возможной непосредственная подвеска ВОК к опорам линий электропередач, если удовлетворяются условия стрелы провеса проводов и допустимого натяжения.

Создание на основе волоконно-оптических кабелей цифровых волоконно-оптических систем передачи является одним из важнейших достижений последних десятилетий в области связи. Волоконно-оптические системы передачи имеют высокие эксплуатационно-технические характеристики, значительно превосходящие характеристики всех существующих систем передачи информации.

2. Сравнительный анализ технологий PDH, SDH и АТМ

Основой построения телекоммуникационных сетей являются системы передачи плезиосинхроннои (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH). Плезиосинхронна иерархия была разработана в начале 80-х годов прошлого века. Параллельно развивались три ее разновидности - американская, европейская и японская.

Особенностью систем PDH является поканальное (побайтовая) мультиплексирования только сигналов основного цифрового канала (ОЦК - поток Е0 со скоростью 64 кбит / с) в поток первичной группы Е1 (2048 кбит / с). Формирование потоков более высоких уровней вторичных Е2 (8448 кбит / с), третичных Е3 (34368 кбит / с) и четверичних (139264 кбит / с) осуществляется путем побитового мультиплексирования с выравниванием скоростей методом подстановки служебных символов [5]. В результате для выделения того или иного компонентного потока из потока более высокого уровня (агрегатного) необходимо осуществлять пошаговое демультиплексирования этого потока.

Указанная особенность приемлема при передаче больших потоков информации от одного узла к другому достаточно редкими в этом случае процессами ввода / вывода. И другое дело, когда необходимо обеспечить ввод / вывод потоков Е0 или Е1 из потока, например, Е4 в тот или иной офис, учреждение, отделение банка, число которых достаточно велико. В этом случае аппаратурно реализация ввода / вывода компонентных потоков усложняется, эксплуатация такой сети может стать убыточной. Очевидно, что невозможность выделения компонентного потока без демультиплексирования агрегатного является недостатком иерархии PDH.

Другим существенным недостатком плезиосинхронних систем является отсутствие в них функций сетевого управления и контроля, обеспечивающих управление потоками, их маршрутизацию, непрерывный контроль качества и надежности передачи информации. Предусмотренные в этих системах средства управления и контроля слабые и недостаточно эффективны. Более того, открыть новые функции, а тем более автоматизировать их реализацию с использованием компьютеров, практически невозможно, так как для размещения соответствующих дополнительных сигналов в циклах передачи плезиосинхронних систем отсутствуют свободные позиции.

Особенностью формирования агрегатных потоков является зависимость синхронизации компонентных потоков от синхронизации агрегатных потоков. Для восстановления нарушенной синхронизации требуется достаточно большое время, что приводит к потере пропускной способности и снижения качества передачи информации.

В плезиохронных цифровии иерархии PDH мультиплексор не формирует структуры, которая могла бы быть использована для определения позиции бита каждого канала, а входные скорости различных каналов могут не совпадать, то используется внутренняя побитового синхронизация, при которой мультиплексор сам выравнивает скорости входных потоков путем добавления нужного количества выравнивающих бит в каналы с относительно меньшими скоростями передачи (наиболее простой вариант, когда выравнивание скоростей осуществляется путем изъятия бит с канала с большими скоростями, или сочетаются оба процесса вставки / извлечения). Благодаря этому на выходе мультиплексора формируется синхронизирована цифровая последовательность. Информация о вставлены / изъяты биты передается в служебных каналах, формируются отдельными битами в структуре фрейма. На последующих уровнях мультиплексирования эта схема повторяется, добавляя новые выравнивающие биты. Эти биты затем изымаются / вставляются при демультиплексирования на приемной стороне для восстановления исходной цифровой последовательности.

Основным отличием технологии SDH от PDH является использование совершенно другого принципа мультиплексирования. Технология SDH основана на полной синхронизации всех цифровых каналов и сетевых элементов в пределах всей сети. Синхронизация обеспечивается с помощью соответствующих систем синхронизации и управления транспортной сетью.

Технология SDH по сравнению с PDH имеет ряд особенностей и преимуществ:

- Предполагает прямое мультиплексирования (ввода / вывода) компонентных потоков, обеспечивает быстрый и легкий доступ к индивидуальным компонентных потоков с целью их ввода / вывода и коммутации;

- Предусматривает размещение в цикле передачи (фрейме) служебной информации для маршрутизации потоков, контроля и управления сетями различной топологии современными методами, основанными на компьютерных технологиях;

- Расширен диапазон скоростей передачи за пределы скоростей передачи системы PDH;

- Обеспечивает совместимость систем PDH европейской и американской иерархий.

Принципиальным отличием систем SDH от всех ранее разработанных ЦСП является то, что они предназначены только для высокоэффективной передачи и распределения цифровых потоков, которые формируются аппаратурой PDH, ATM и др. технологий. Цифровые каналы (потоки) PDH являются входными (полезной нагрузкой) для транспортной сети SDH. Все эти потоки передаются (транспортируются) по трактам транспортной сети в виде информационных структур - виртуальных контейнеров (VC) соответствующего уровня. Так, например, для транспортировки потоков европейской иерархии E1 = 2048 кбит / с (2 Мбит / с) и E2 = 8448 кбит / с (8 Мбит / с) используются VC низшего порядка (VC-1 и VC-2 соответственно), а для транспортировки потоков E3 = 34368 кбит / с (34 Мбит / с) и E4 = 139264 кбит / с (140 Мбит / с) используются VC высшего порядка (VC-3 и VC-4 соответственно). Каждый из VC имеет трактовых (маршрутный) заголовок (РОН), который содержит информацию, необходимую для управления, маршрутизации и контроля качества прохождения контейнера с транспортной сети. Наличие заголовка обеспечивает доставку и выделения контейнера в соответствии с адресом его получателя.

Важной особенностью систем SDH является то, что виртуальные контейнеры меньшей емкости могут быть размещены в VC большей емкости.

Группы однотипных или разнотипных виртуальных контейнеров объединяются и передаются по сетевым трактам в виде информационных структур - синхронных транспортных модулей (контейнеров) того или иного уровня (порядка).

Структура первичного цифрового потока в иерархии SDH соответствует синхронном транспортном модулю первого порядка (STM-1) со скоростью передачи 155,520 Мбит / с. Синхронные транспортные модули более высокого порядка формируются путем мультиплексирования модулей более низкого порядка. Коэффициент мультиплексирования равно 4. В соответствии с этим иерархия SDH предусматривает синхронные транспортные модули второго порядка (STM-4 со скоростью 4 × 155,52 = 622,08 Мбит / с), третьего (STM-16 со скоростью 4 × 622,08 = 2488 , 32 Мбит / с) и четвертого порядка (STM-64 со скоростью 4 × 2488,32 = 9953,28 Мбит / с). Синхронный транспортный модуль STM-N, обеспечен маршрутным заголовком и другой информации, которая обеспечивает его доставку адресатам.

Тракт передачи представляет собой логическое соединение между элементом сети SDH, в котором осуществляется формирование («сборка») виртуального контакта (например, из компонентных потоков PDH), и элементом сети, в котором VC расформировывается («разбирается»).

Мультиплексорные секция представляет собой средство передачи информации между двумя сетевыми элементами, в которых осуществляется сборка (разборка) STM-N до компонентных потоков.

Регенераторная секция представляет собой участок системы передачи между двумя смежными регенераторами, или между оконечным оборудованием, в котором STM-N формируется или принимается, и регенераторов, или между двумя смежными регенераторами.

В зависимости от порядка («емкости») виртуального контейнера различают тракты виртуальных контейнеров низшего порядка (VC-1, VC-2) и тракты виртуальных контейнеров высшего порядка (VC-3, VC-4).

Характерной особенностью трактов SDH является высокая степень резервирования как линейных трактов, так и узлов Мультиплексорные оборудования. В частности, линии передачи между элементами сети обычно полностью резервируются, что позволяет избежать потерь большого объема информации при авариях.

Проанализировав технологии передачи информации, для проектируемой участка железной дороги выбираем наиболее выгодную и подходящую по своим свойствам - технологию SDH.

Технология SDH позволяет с помощью мультиплексоров ввода / вывода осуществлять выделение цифровых потоков с поля полезной нагрузки контейнера STM-1 без пошагового демультиплексирования, поскольку на проектируемом участке нужно организовать большое количество каналов ввода / вывода. Использование синхронных мультиплексоров технологии SDH наиболее подходит как с технической, так и с экономической точки зрения на проектируемом участке.

Исходя из технического преимущества на проэктируемом участке наиболее эффективно применение технологии SDH.