Введение.
На долю Уральского экономического района приходится свыше 10% основных промышленно-производственных фондов страны.
Дорога расположена большей частью на территории Среднего и Южного Урала. ЮУЖД пролегает по территории Казахстана, Башкирии, Челябинской, Курганской, Оренбургской областей, а также части Куйбышевской и Свердловской областей России. Эксплуатационная длина дороги составляет 4807 км.
Эта дорога – одна из важнейших магистралей в юго-восточном районе России. Составляя 3,4% от общей протяженности ж.д., дорога выполняет около 7% общесетевого грузооборота, грузопротяженность дороги в 2 раза превышает среднесетевую, на отдельных участках – в 5 раз.
ЮУЖД обслуживает предприятия черной и цветной металлургии, горнорудной, химической, машиностроительной промышленности, угольные бассейны, нефтеперерабатывающие заводы, развитые сельскохозяйственные районы. В отправлении грузов наибольший удельный вес имеют минерально-строительные материалы, руда, черные металлы, уголь, а в грузообороте – уголь, черные металлы, нефтяные и строительные грузы.
Географическое положение района на стыке западных и восточных районов страны, грузообмен между которыми постоянно возрастает, приводит к тому, что, кроме грузов, прибывающих на Южном Урале и отправляющихся из этого района, большое их количество следует через Южный Урал транзитом.
В данном курсовом проекте будет рассмотрена организация технологической связи на участке Ч – М.
Участок железнодорожной линии Ч - М относится к Челябинскому региону железной дороги. Протяженность участка 72 км, электрифицирован на постоянном токе 3,3 кВ.
Климатические условия в районе данного участка следующие:
- Климат континентальный
- Среднегодовая температура июля + 26 С
- Среднегодовая температура января – 25 С
- Максимальная температура + 41 С
- Минимальная температура – 40 С
- Количество осадков 600 мм за год
- Рельеф равнинный
В состав участка проектирования входит 6 железнодорожных станций.
Руководство движением поездов осуществляется поездным диспетчером. Рабочее место с круглосуточным дежурством находится в Дорожном центре управления перевозками (ДЦУП) на ст. Челябинск.
В вопросах организации перевозочного процесса и управления работой железнодорожного транспорта важнейшая роль отводится системам и устройствам связи. Связь на железнодорожном транспорте стала неотъемлемой частью технологического процесса.
Сети электросвязи делятся на первичные и вторичные. Первичная сеть электросвязи — совокупность сетевых узлов, сетевых станций и линий связи, образующая сеть групповых трактов и каналов передачи.
Каналы первичной сети связи предназначены для построения вторичных сетей, в состав которых входят следующие сети: телефонная общего пользования; сеть передачи данных для автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом; оперативно-технологическая связь.
Телефонная и телеграфная сети общего пользования применяют соответственно для служебных переговоров и обмена служебными телеграммами работников железнодорожного транспорта. Сеть общего пользования должна обеспечивать связь между любыми железнодорожными пунктами.
Телефонная оперативно-технологическая связь предназначена для оперативного руководства и управления технологическим процессом работы железнодорожного транспорта (связь совещаний, дорожно-распорядительная, диспетчерская, постанционная, комбинированная, прямая). Сеть оперативно-технологической связи в зависимости от назначения подразделяется на магистральную (между РЖД и управлениями железных дорог), дорожную (в пределах одной железной дороги), отделенческую (в пределах одного региона железной дороги), станционную (в пределах одной железнодорожной станции). В состав каждого из этих видов входят распорядительная связь и связь совещаний.
Связь совещаний организуется для проведения оперативных совещаний руководящих работников центрального аппарата РЖД с управлениями железных дорог, руководства управлений и регионов железных дорог с подчиненными им работниками подразделений транспорта.
Для оперативного руководства работой дорог и регионов дорог предназначена магистральная и дорожная распорядительная связь.
Поездная диспетчерская связь (ПДС) используется для руководства движением поездов и предоставляется в единоличное распоряжение поездному диспетчеру. По поездной диспетчерской связи можно оперативно вызвать дежурного любой станции, группы станций или одновременно дежурных всех станций участка и вести с ними двусторонние переговоры. Предусматривается также возможность вызова и переговоров с диспетчером смежного участка.
Поездная межстанционная связь (МЖС) предназначена для ведения служебных переговоров по движению поездов между дежурными смежных раздельных пунктов.
Постанционная связь (ПС) необходима для служебных переговоров работников промежуточных станций (разъездов и остановочных пунктов) между собой, а также с работниками участковых станций, отделений дорог и т. д.
Поездная радиосвязь (ПРС) применяется для служебных переговоров машинистов поездных локомотивов с поездным диспетчером в пределах диспетчерского участка, с дежурными по станциям в пределах смежных перегонов, а также с машинистами других локомотивов, находящихся на одном и том же перегоне. Преимуществом радиосвязи по сравнению с проводной является то, что она дает возможность вести переговоры с работниками, находящимися в движении.
Для обеспечения безопасности движения радиосвязь устанавливается у дежурных по переезду.
Перегонная связь проектируется на участках железных дорог с автоблокировкой, а также на участках с кабельными линиями связи. Перегонная связь предназначена для ведения переговоров между работниками, находящимися на перегоне, и дежурными раздельных пунктов, ограничивающих перегон, поездным и энергодиспетчером, диспетчерами дистанций пути, сигнализации и связи.
Линейно-путевая связь (ЛПС) организуется в пределах дистанций пути и предназначена для переговоров по вопросам содержания путевого хозяйства. В канал ЛПС включают телефонные аппараты начальника дистанции пути, дорожных и мостовых мастеров, бригадиров пути и путевых обходчиков, участки которых требуют особого внимания, дежурных по переездам, а также дежурных по станциям.
Энергодиспетчерская связь предназначена для оперативного руководства работой хозяйства электрификации и электроснабжения и организуется на участках с интенсивным движением поездов, оборудованных автоблокировкой, а также на всех электрифицированных участках.
Служебная диспетчерская связь применяется на участках с автоблокировкой, а также с кабельными линиями связи для служебных переговоров работников дистанций сигнализации и связи с линейными электромеханиками. В канал служебной диспетчерской связи включают: телефонные аппараты начальника и дежурного диспетчера дистанции сигнализации и связи; дежурных по станциям, включая станции, примыкающие к границам дистанции сигнализации и связи; дежурных инженеров и электромехаников СЦБ.
Ремонтно-оперативная радиосвязь предназначена для руководства ремонтными и ремонтно-восстановительными работами различного характера на перегонах грузонапряженных линий. Система радиосвязи должна обеспечивать надежную двустороннюю связь руководителя работ как с ответственными исполнителями, находящимися в зоне ремонтно-восстановительных работ, так и с машинистами локомотивов, с руководством и дежурным аппаратом соответствующей службы.
Информационную телеграфную связь о подходах поездов и грузов организуют между информационным центром отделения и сортировочными станциями своего и соседних отделений, а также между информационным центром, грузовыми станциями и предприятиями-грузополучателями.
На станциях для оперативного руководства технологическим процессом работы используются станционная распорядительная телефонная связь, стрелочная телефонная связь, информационная связь сортировочных станций, двусторонняя парковая связь, связь громкоговорящего оповещения, станционная радиосвязь, а также средства промышленного телевидения.
Характеристика каналов и способ организации
Канал связи – это совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу электромагнитных сигналов, ограниченных по мощности в определенной области частот, или с определенной скоростью. В состав канала связи, как правило, входят: передатчик, линия связи и приемник. Совокупность технических средств, обеспечивающая формирование каналов связи, называется системой связи. Кроме аппаратуры, осуществляющей преобразование и усиление сигналов, в состав системы связи входят устройства электропитания, управления и сигнализации, а также линия связи. Линией связи называется среда распространения электромагнитных волн, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. Линии связи бывают проводные и радиолинии.
Основным назначением каналов связи является передача сигналов от источника к получателю. Качество связи при этом должно отвечать некоторым заданным требованиям независимо от способов ее технической реализации. В общем случае канал связи можно рассматривать как четырехполюсник, на вход которого подаются сигналы от первичного преобразователя пере- дачи, а выход соединен с первичным преобразователем приема. В телефонной связи в каждом из оконечных пунктов имеются как источник, так и получатель сообщений. Следовательно, в системе связи должна быть обеспечена возможность передачи сигналов одновременно в двух направлениях.
Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, факсимильной и телеграфной связи, а так- же для передачи данных. Все каналы МСП, в том числе и ТЧ, содержат усилительные устройства, которые усиливают сигналы только в одном направлении передачи. Поэтому для создания канала двустороннего действия необходимо использовать две встречных линии одностороннего действия. Организованная таким способом линия передачи называется четырехпроводной. Окончание этой линии называют четырехпроводным окончанием канала ТЧ. По методу разделения каналов различают системы с частотным (ЧРК) и временным (ВРК) разделением каналов
В системах передачи с ЧРК по каналам передаются непрерывные (аналоговые) сигналы, поэтому такие системы принято называть аналоговыми. Они относительно просты в эксплуатации, имеют достаточно высокую надежность работы, обеспечивают хорошее качество передачи сигналов и необходимую дальность связи.
Однако есть у них и ряд недостатков. Одним из основных недостатков является относительно низкая помехозащищенность. С увеличением протяженности магистрали помехозащищенность в каналах аналоговых систем передачи уменьшается, поскольку помехи постепенно накапливаются. Современные системы передачи с ВРК являются цифровыми и используют двоичный сигнал. Они имеют более высокую помехозащищенность в сравнении с аналоговыми. Это обуславливается двоичным характером сигнала, что позволяет реализовать периодическую регенерацию (восстановление) сигнала и избежать накопления помех.
В состав аппаратуры многоканальных систем передачи входят оконечное и промежуточное оборудование. Оконечное оборудование систем передачи с ЧРК предназначено для преобразования исходных сигналов в некоторый высокочастотный сигнал, который можно передавать по той или иной линии передачи. Промежуточное оборудование предназначено для усиления ослабленного при прохождении в среде распространения сигнала и восстановления его формы. Оконечное и промежуточное оборудование МСП может строиться по индивидуальному и групповому принципам. При индивидуальном способе построения для каждого канала все устройства (модуляторы, демодуляторы, канальные фильтры и усилители) являются отдельными, причем не только в оконечном, но и в промежуточном оборудовании. Таким обра- зом, различные технические устройства повторяются столько раз, на сколько каналов рассчитана система передачи. При групповом способе построения отдельно для каждого канала используются только некоторые устройства оконечной аппаратуры, а остальные устройства оконечной аппаратуры и все устройства промежуточной аппаратуры являются общими для всех каналов.
Выбор оборудования.
Первичная сеть связи, являясь основой дорожной сети, определяет главные качественные характеристики: надежность, пропускную способность и управляемость. Первичная сеть дороги строится на базе синхронных систем передачи STM-1, STM-4. Наилучшими показателями обладают системы передачи синхронной цифровой иерархии, позволяющие реализовать кольцевую топологию и имеющие стандартизованные интерфейсы управления. Схема организации связи на дороге разработана на основании расчетов количества и мощности потоков, необходимых для ее реализации.
Определяющим фактором при выборе типа линий и системы передачи является потребное число каналов. Современная первичная сеть связи приобретает все более очевидное двух уровневое построение - транспортное и абонентское.
Транспортная сеть включает в себя магистральную и дорожную общеслужебную информационную, оперативную связь, строится на базе синхронной цифровой иерархии с использованием волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).
Абонентская сеть на уровне отделенческой связи, включает в себя местную и служебную оперативно - технологическую связь, строится на основе цифровых систем плезиохронной иерархии РDН.
Для организации транспортной сети используем в качестве линии связи ОКМС-А-6(2,4)-Сп-16(2)(одномодовый на 16 волокон), в качестве систем передачи используем оборудование фирмы Lucent Technologies (мультиплексоры ввода-вывода ADM-4/1WS устанавливаемые на крупных станциях).
Для организации абонентской сети используем волокна расположенные в том же кабеле, в качестве системы передачи используем аппаратуру SMS-150C и аппаратуру СМК-30.
При построении сети оперативно-технологической связи предусмотрено резервирование линейного тракта при помощи системы SHDSL по медным кабелям магистральной связи проложенным вдоль проектируемого участка.
СМК-30.
Для организации сети ОТС выбираем Мультиплексор СМК-30. Мультиплексор СМК-30 объединяет системы синхронной цифровой иерархии уровней STM-1 и STM-4 с системами SHDSL, передачи данных оперативно-технологического назначения (СПД ОТН) и общетехнологической связи (ОбТС), системой связи совещаний (СС), с устройствами передачи данных с IP протоколами (СПД IP). Кроме того, имеются системы технических средств охраны (ТСО) с устройствами видеонаблюдения и охранно-пожарной сигнализацией.
Модули системы обслуживают каналы с полупостоянными и коммутируемыми соединениями с возможностью маршрутизации пакетов.
В таблице 2.1 приведены основные параметры системы СМК-30.
Таблица 2.1 – Варианты исполнения СМК-30.
| Вариант исполнения | Наименование оборудования | Вид | Порты Е1 | Порты СЦИ | Абонент- ские порты на 1 крейт | Матрица кросс-коннекта | Обслуживаемые системы и технологии связи |
| Первичный мультиплексор | MUX | ־ | до 60 | 512х64 кбит/с | СПД-ОТН, СС, ТСО,СПД IP, ЦСП DSL | ||
| Коммутацион ная станция | KC | ־ | до 60 | 512х64 кбит/с | ОТС, ОбТС | ||
| Первичный мультиплексор | MUX | ־ | до 60 | 1024х64 кбит/с | СПД-ОТН, СС, ТСО,СПД IP, ЦСП DSL | ||
| Оптический и первичный мультиплексор в одном блоке | MUX | 4 до 60 | STM-1 | до 60 | 126хVC-12 1024х64 кбит/с | СЦИ, СПД-ОТН, СС, ТСО,СПД IP, ЦСП DSL | |
| Оптический и первичный мультиплексор в одном блоке | MUX | 4 до 60 | 5 STM-1 или STM-4 (2 порта) | до 60 | 693хVC-12 1024х64 кбит/с | СЦИ, СПД-ОТН, СС, ТСО,СПД IP, ЦСП DSL |
Для организации всех видов связи и систем сигнализации необходимо установить два блока СМК-30 первого и третьего вариантов исполнения.
На малых станциях (емкостью до 120 абонентов) устанавливается один СМК-30, на средних (емкостью до 240 абонентов) – два СМК-30.
Для организации ОбТС на больших узлах связи устанавливаются цифровые АТС «Альфа» емкостью до 12000 абонентов, в том числе с предоставлением услуг ISDN.
Применение оптических усилителей позволяет достигать дальности связи между мультиплексорами до 150 км.
Рисунок 2.1 – Пример конфигурации линейной станции
Максимальная дальность связи по электрическому кабелю типа МКПАБ с жилами 1,2 мм с использованием модемов SHDSL – 15км.
Защита цифровых потоков осуществляется стандартными схемами резервирования SNCP (Sub – Network Connection Protection) защита соединения подсети или MS DPRing (Multiplex Section Dedicated Protection Ring) защита мультиплексной секции с выделенным кольцом.
Мультиплексор SMS-150C.
Компактный мультиплексор SMS-150C может работать в линейном режиме ввод/вывод, оконечном режиме терминала с возможностью кроссконнекта сигналов на уровне SNC-P STM-1 (Sub-Network Connection Protection) – защита соединения подсети (подсеть с резервированием пути).
Технические характеристики оптического интерфейса со скоростью передачи 155,52 Мбит/с представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Технические характеристики
| Ближняя связь | Дальняя связь | |
| Диапазон длин волн (нм) | S-1.1 1,261÷1,360 | L-1.1 1,270÷1,345 |
| Тип источника | MLM-LD | SLM-LD |
| Среднеквадратичная ширина (нм) | 7,7 | |
| Мощность передатчика (дБм) | -15÷ -8 | -5÷0 |
| Диапазон ослабления между R и S (дБ) | 0÷12 | 10÷28 |
| Дисперсия | ||
| Чувствительность приемника (дБм) | -23 | -34 |
| Типичное расстояние передачи (км) |
Таблица 2.3- Электрические интерфейсы
| Интерфейс | Количество каналов на блок | Амплитуда импульса (В) | Импеданс (Ом) | Код |
| 2М | 7 или 21 | 75; 120 | HDB-3 | |
| 34М | HDB-3 | |||
| 140M | B3ZS |
Обозначение мультиплексоров компании NEC:
SMS-150T (600T) – терминального уровня STM-1 (STM-4);
SMS-150A (600A) – ввода/вывода;
SMS-150V (600V) – универсальные;
SMS-150R (600R) – регенераторы;
SMS-150W (600W) - широкого применения;
SMS-2500X – мультиплексоры уровня STM-16;
SMS-10000X – мультиплексоры уровня STM-64;
Таблица 2.4 Классификация оптических интерфейсов.
| Оптический интерфейс | Обозначение | Длина волны, нм | Мощность сигнала, дБм | Расстоя ние между СЭ (NE), км | Тип ОВ (Рек. ITU-T) |
| Внутристанционный | I-1(4,16…) | -15 | G.652 | ||
| Межстанционный (короткий участок) | S.1.1; S.4.1; S16.1 | -15…-8 | G.652 | ||
| S16.2 | -15…-8 | ||||
| Межстанционный (длинный участок) | L1.1; L4.1; L16.1 | -5…-0 10…13 | 50…80 | G.652 | |
| L2.1; L4.2; L16.2 | 1…2 10…18 | 80…120 | G.652 G.654 | ||
| L16.3 | 10…18 | 120…160 | G.653 |
I, S, L – коды использования
1. 4. 16 => STM-№ (№1,4,16…)
1 – λ = 1310 G.652
2 – λ = 1550 G.652
3 – λ = 1550 G.653
Чувствительность приемных интерфейсов (фотоприемников) в пределах -31…-35 дБм (λ = 1310) и -34…-37 дБм (λ = 1550).
BG-30
Технология DWDM подразумевает спектральное разделение полосы пропускания волокна на несколько оптических каналов. Таким образом в одной паре волокон параллельно передается несколько независимых каналов (каждый на своей длине волны), что позволяет повысить пропускную способность системы передачи.
Платформа BG предлагает широкий спектр особых свойств и преимуществ:
а) сверхвысокая масштабируемость за счет подключения модулей расширения к стандартным модулям BG, что обеспечивает принцип build-as-you-grow® (построение по мере роста);
б) ethernet операторского класса по сетям WAN/MAN с безопасностью, управлением услугами передачи данных и надежностью технологии SDH;
в) Высокая устойчивость трафика за счет резервирования основных аппаратных средств и трибутарной защиты;
г) возможность добавления интерфейсов в сетевой элемент без его отключения, путем установки соответствующих плат: от E1 для нескольких портов до плат STM-4/STM-16/STM-64;
д) оптимизация сетевого трафика на уровне одного оптического канала
для повышения эффективности использования существующего волокна и передачи услуг разных типов;
е) интерфейсы услуг PCM и функции цифровой кросс – коммутации 1/0, способствующие построению и поддержке различных частных сетей;
ж) функции мульти - ADM и кросс-коммутации, идеальные для использования в гибких сетевых топологиях, таких, как кольцо, сеть и звезда;
з) компактная и отказоустойчивая, эта платформа прекрасно подходит для установки в помещениях и в уличных распределительных шкафах. Благодаря расширенному диапазону рабочих температур, она также подходит для использования в жестких условиях окружающей среды.
Обеспечивая услуги передачи данных, платформа BG предоставляет следующие преимущества:
а) экономия капитальных расходов (меньший объем используемого оборудования) и оптимизация использования полосы пропускания;
б) снижение затрат на эксплуатацию в связи с экономически эффективной интеграцией Ethernet и SDH в одну платформу с единой системой управления;
в) различные услуги Ethernet, реализуемые при использовании одного
физического порта;
г) статистическое мультиплексирование и сопряжение сетей и оборудования Интернет-провайдеров.
Платформа BG объединяет трафик данных и TDM в одной инфраструктуре и управляет современными услугами передачи данных с высокой эффективностью. Это стало возможным благодаря встроенному в платформу BG кросс-коммутатору DXC 1/0, имеющему интерфейсы PCM для низкоскоростных данных, расширений для учрежденческой АТС и телефона горячей линии.
Рисунок 4 – Применение BG
BG-20 включает две подсистемы: BG-20B и BG-20E. Платформа BG-20B — это базовый модуль, который может быть использован самостоятельно, система BG-20E — это модуль расширения, который может быть добавлен к платформе BG-20B для обеспечения большего числа услуг и интерфейсов.
BG-20C_DC использует питание – 48 В постоянного тока, имеет два разъема для подсоединения к внешней линии питания и поддерживает двойную линию питания для обеспечения резервирования. Внешний вид передней панели представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 – Передняя панель платформы BG-20C с питанием постоянного тока
Платформа BG-20B имеет один разъем, используемый для конфигурации модуля питания. Плата MXC-20 объединяет матрицу кросс – коммутации, блок синхронизации, 2 интерфейса STM-1/4 и 21 интерфейс E1 [2]. Внешний вид передней панели представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 – Передняя панель платформы BG-20B
Полка BG-20E – это расширительное или подчиненное устройство платформы BG-20, и оно всегда должно быть подсоединено к полке BG-20B. Внешний вид передней панели представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 – Передняя панель платформы BG-20E
BG-30 поддерживает возможность взаимодействия с платформами XDM и BG-20 во всех аспектах, включая сети SDH, PDH, каналы передачи данных, цифровой канал связи DCC, управление и другие функции сетевого уровня. Внешний вид передней панели представлен на рисунке 8.
Рисунок 8 – Передняя панель BG-30B
Полка состоит из следующих частей:
а) два разъема для источников питания;
б) один слот для главного управляющего процессора MCP30;
в) два разъема для плат XIO30;
г) один слот для блока вентилятора;
д) три слота для плат трафика (Tslots).
BG-30E содержит три разъема для платы расширения, поддерживающие различные типы сетей PDH, SDH, канал передачи данных или интерфейс плат расширения PCM [5]. Внешний вид передней панели представлен на рисунке 9.
Рисунок 9 – Передняя панель BG-30E
На рисунке 10 изображен канал связи MS-SPRing на основе двух оптических волокон. В этой конфигурации два оптоволокна соединены в середине каждой стороны. Каждое оптоволокно доставляет 50% активного трафика и 50% общего резервного трафика. Например, в кольце STM-16 восемь контейнеров являются активными, а восемь зарезервированы в целях общей защиты. В случае разрыва оптоволокна на участке между A и D трафик будет передаваться через узлы B и C по черной части оптоволокна против часовой стрелки.
Рисунок 10 – Резервирование с использованием двойного волокна