Введение
Настоящие Общие положения (далее – ОП) определяют общие принципы технологического развития сети связи ОАО «РЖД» на ближайшую перспективу.
Основные факторы, определяющие необходимость модернизации сети приведены ниже:
· развитие и существенное расширение участков скоростного движения (с продолжением этого развития в перспективе);
· развитие автоматизации ряда технологических процессов железнодорожного транспорта;
· развитие корпоративной и региональной информатизации;
· усиление требований к безопасности движения (возрастание террористических угроз и др.). Одна из мер – внедрение системы видеонаблюдения на железных дорогах.
Перечисленные факторы требуют резкого увеличения пропускной способности технологической сети связи и её дальнейшего роста в перспективе при обеспечении высокого качества и надёжности предоставляемых услуг.
Цель ОП – изложить основные принципы, направленные на выполнение этой задачи.
Решения, предлагаемые в ОП, должны рассматриваться как типовые, пригодные для реализации в большинстве конкретных условий.
Допускается, что в небольшом количестве отдельных случаев реализация типовых решений может оказаться невозможной (из-за ограничения по километражу) или нецелесообразной.
Для таких случаев следует разрабатывать и использовать частные решения, учитывающие конкретные местные условия.
2. Общие принципы построения
транспортной сети связи
Главный принцип ОП заключается в том, что реализация каждого последующего этапа технологического развития сети должна производиться без перерывов действующих связей и не должна требовать замены работоспособного оборудования, установленного на предыдущих этапах.
Необходимым условием реализации данных ОП является наличие одной пары свободных волокон.
На задействованных волокнах оптического кабеля технологического сегмента сети работает в настоящее время в подавляющем большинстве случаев аппаратура SDH уровня STM-1. Прямая связь между крупными узловыми станциями осуществляется за счёт использования ресурсов Магистральной цифровой сети связи (МЦСС) Компании ТрансТелеКом. Все остальные сети работают поверх SDH (Рис. 1).
Рис. 1. Общая структура существующей сети связи
При всех достоинствах аппаратуры SDH как широко распространённого технического средства транспортной сети связи, важно отметить, что её масштабируемость ограничена иерархическим уровнем установленных мультиплексоров. При полной комплектации мультиплексоров SDH компонентными блоками дальнейшее увеличение пропускной способности требует замены мультиплексоров на более производительные, что связано с такими негативными явлениями, как перерывы связи и вывод из эксплуатации работоспособной аппаратуры, ещё не исчерпавшей свой ресурс и ни морально, ни физически не устаревшей. Перевод сети SDH на более высокий иерархический уровень увеличивает потенциальную пропускную способность в четыре раза. Однако уже сегодня ясно, что такое увеличение является полумерой, при которой в скором времени снова потребуется принимать решения по увеличению пропускной способности транспортной сети.
По этой причине предлагается в качестве основного стратегического решения создание в общесетевом масштабе оптической транспортной платформы на базе технологий плотного мультиплексирования с разделением по длинам волн (Dense Wavelength Division Multiplexing – DWDM) и неплотного мультиплексирования с разделением по длинам волн (Coarse Wavelength Division Multiplexing – CWDM).
Такой подход позволяет многократно увеличить пропускную способность оптических линий, причём постепенно по мере необходимости и без прерывания действующих связей.
Предлагаемая стратегия предусматривает осуществление технологической модернизации транспортной сети связи на основе двух видов типовых сетевых фрагментов:
· типовой секции;
· типового звена.
Типовое звено (ТЗВ) организуется на волокнах, по которым в настоящее время работают мультиплексоры SDH уровня STM-1 (в отдельных случаях STM-4). ТЗВ соединяет соседние пункты линии и представляет собой элементарный кабельный участок (ЭКУ) с аппаратурой на его концах. Цепочка последовательно соединённых звеньев начинается и заканчивается в крупных узловых станциях, в которых располагаются Транспортные периферийные узлы (ТПУ).
Типовая секция (ТС) представляет собой более сложный сетевой фрагмент, включающий в себя цепочку ТЗВ и прямое соединение ТПУ-ТПУ, организованное на свободной паре волокон.
Схема ТС представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Схема типовой секции
На прямом соединении ТПУ-ТПУ используется технология DWDM, в цепочке ТЗВ – технология CWDM. При этом структура транспортной сети примет вид, показанный на рисунке 3.
Рис. 3. Общая структура модернизированной сети связи
На рисунке 3 обозначены две сети передачи данных:
· общекорпоративная сеть передачи данных, обслуживающая ОАО «РЖД», – СПД РЖД;
· сеть передачи данных общетехнологического назначения, обслуживающая технологическую сеть связи, – СПД ОТН.
СПД ОТН включает в себя СПД ЕСМА и другие сети передачи данных Центральной станции связи.
СПД РЖД и СПД ОТН функционируют на базе технологии IP/MPLS.
Наряду с пакетными сетями поверх DWDM/CWDM будет работать модернизированная сеть SDH.
Физической основой технологической сети связи являются линии волоконно-оптического кабеля. Эти линии построены вдоль трасс железных дорог (ЖД), что и определяет топологию физического уровня сети.
В последующих разделах ОП даётся описание типовых решений для каждого слоя предлагаемой структуры транспортной сети связи. При этом вся транспортная сеть связи представляется в виде множества связанных протяжённых кольцевых структур, которые могут охватывать несколько железных дорог. Основные кольцевые структуры могут содержать линейные ответвления и локальные кольца. Однако эту всю сложную топологию удобно представить как совокупность ТС/ТЗВ.
Цепочка типовых звеньев на базе технологии CWDM
Рекомендацией МСЭ-Т G.695 (10/10) установлен следующий ряд систем CWDM по числу оптических каналов (используемых длин волн – λ):
· четырёхканальная CWDM;
· восьмиканальная CWDM;
· двенадцатиканальная CWDM;
· шестнадцатиканальная CWDM.
В цепочке ТЗВ предлагается использовать наиболее простую четырехканальную CWDM.
На рисунке 4 представлена обобщенная схема ТЗВ.
Для организации типового звена требуется одна пара оптических волокон (по одному волокну в каждом направлении передачи). Предлагается для ТЗВ, как уже указывалось выше, использовать пару волокон, на которой в настоящее время работают мультиплексоры SDH уровня STM-1. Последовательность действий, позволяющая формировать цепочку ТЗВ (и ТС) с минимальными нарушениями действующих связей, описана ниже в разделе 9.
В нижней части рисунка 4 указаны номинальные величины длин волн, на которых образуются оптические каналы. Шаг длин волн и их номинальные значения установлены рекомендацией МСЭ-Т G.694.2 (12/03).
Как следует из рисунка 4 на промежуточных станциях предусматривается выделение и ввод длин волн с первой по четвёртую. Для этой цели используются простые и низкобюджетные мультиплексоры ввода-вывода (Optical Add and Drop Multiplexors – OADM), имеющие, как правило, очень малые габариты и не требующие электропитания.
Рис. 4. Обобщенная схема типового звена
Важной особенностью таких OADM является их почти полная прозрачность для длин волн, далёких от рабочего диапазона (т.е. в данном случае от 1551-1611 нм). Благодаря этому свойству, длина волны 1310 нм, на которой работают существующие мультиплексоры SDH уровня STM-1, проходит OADM напрямую, претерпевая при этом незначительное затухание. На рисунке 4 этой длине волны присвоен нулевой номер (условное обозначение λ0). Данное обстоятельство позволяет осуществлять развитие, не ломая действующие дорожные сети мультиплексоров STM-1.
Максимальная протяжённость ТЗВ ограничивается 80 км. Реальные длины ТЗВ много меньше.