Вибір топології побудови волоконно-оптичної лінії зв'язку
Багато найважливіші характеристики мереж зв'язку визначаються їх топологією, що характеризує зв'язність вузлів мережі лініями зв'язку і дозволяє оцінити надійність і пропускну здатність мережі при пошкодженнях.
Вибір топології ґрунтується на розумному компромісі між надійністю мережі, її вартістю і простотою технічного обслуговування. При проектуванні систем для залізничного зв'язку пріоритетними є показники надійності, які пов'язані зі здатністю відновлення після відмов в мережі, включаючи відмови ліній зв'язку, вузлів і кінцевих пристроїв.
Топологія мережі повинна забезпечувати локалізацію несправностей, можливість відключення відмовив обладнання, введення обхідних маршрутів і зміни конфігурації мережі.
Простота технічного обслуговування мережі визначається тим, наскільки обрана топологія дозволяє спростити діагностування, локалізацію та усунення несправностей.
Вартість мережі багато в чому залежить від числа і складності вузлів і ліній зв'язку. Обрана топологія мережі повинна, по можливості, забезпечувати оптимальне поєднання вузлів лініями зв'язку так, щоб загальна вартість передавальної, апаратної середовищ і програмного забезпечення була мінімальною.
Лінійної топологією, або схемою «точка-точка», прийнято називати схему, яка б пов'язала два вузла мережі (кінцеві станції), на кожному з яких формуються і закінчуються всі інформаційні потоки, що передаються між вузлами. Для їх передачі за допомогою ВОСП використовуються два волокна (по одному в кожному напрямку передачі), а при резервуванні волокон - чотири (резерв 1 + 1 або 1: 1), (рисунок 9, а). Вона є найбільш простий і використовується при передачі великих цифрових потоків по високошвидкісним магістральних каналів.
Розвитком лінійної топології при послідовному з'єднанні вузлів мережі (або декількох пунктів виділення каналів) є цепочечная топологія з можливістю багаторазового введення-виведення в вузлах мережі (пунктах виділення каналів) одного загального для всіх пунктів виділення каналу (схема «точка-многоточка») або різних каналів з єдиного цифрового потоку, (рисунок 9, б).
Зоряна топологія мережі характеризується тим, що кожен вузол мережі (пункт виділення каналів) має двосторонній зв'язок по окремій лінії з центральним вузлом - концентратором (володіє функціями мультиплексора введення - виведення і системи кросової комутації), завдяки якому і забезпечується повна фізична зв'язність мережі, (рисунок 9, г). Необхідно відзначити, що при загальному стандартному наборі функцій обладнання SDH / СЦІ, який визначається рекомендаціями МСЕ, мультиплексори, що випускаються конкретними виробниками обладнання можуть не мати повний набір перерахованих вище можливостей, або, навпаки, мати додаткові.
Найхарактернішою топологією для мереж SDH / СЦІ є кільцева.
Вона характеризується тим, що вузли мережі (пункти виділення каналів) пов'язані лінійно, але останній з них з'єднаний з першим, утворюючи замкнуту петлю (кільце). У кільці можлива організація односпрямованої і двобічної передачі цифрового потоку між вузлами мережі. Основна перевага цієї топології полягає в легкості організації захисту завдяки двом оптичним входів в мультиплексорах, що дозволяють створити подвійне кільце із зустрічними цифровими потоками. Система захисту організовується двома способами. Перший спосіб захисту дозволяє перемикати «основне» кільце на «резервне». У цьому варіанті блокові віртуальні контейнери мають доступ тільки до основного кільця. У разі обриву ВОК відбувається замикання основного і резервного кілець на кордонах пошкодженої ділянки. При цьому приймач передавач вихідного блоку мультиплексора з'єднується з тієї його стороною, де стався обрив кабелю. Це призводить до утворення нового кільця. Другий спосіб полягає в тому, що блокові віртуальні контейнери передаються одночасно в двох протилежних напрямках по різним кільцям. Якщо відбувається збій в одному з кілець, система управління автоматично вибирає той же блок з іншого кільця. Програми управління мультиплексорами підтримують або один з двох, або обидва способи захисту.
Кільце, організоване оптичними волокнами всередині одного ВОК називається «плоским». При використанні волокон кабелів, прокладених по різних трасах між вузлами мережі (пунктами виділення каналів) і двобічної передачі цифрового потоку, кільце є «опуклим» (малюнок 9, в).
Найбільшою надійністю володіє кільцева топологія мережі з організацією опуклих кілець між вузлами і двобічної передачею цифрового потоку всередині кільця. Очевидно, що найбільша надійність кільцевих структур досягається тоді, коли кабельні траси кільця територіально рознесені. Залежно від призначення ВОЛЗ можна організувати кільцеві структури для магістральної і дорожньої зв'язку з паралельним залізничним напрямками. Якщо це неможливо, для підвищення надійності ВОЛЗ можна замкнути кабельне кільце шляхом прокладки (підвіски) кабелю по різні боки залізниці або організувати паралельний радіорелейний тракт SDH / СЦІ. На практиці знаходять застосування топологія «плоского кільця», коли для замикання кільця використовуються оптичні волокна всередині одного кабелю.
Малюнок 9 - Типи базових топологій цифрових мереж
Сполучення розглянутих топологій дозволяє створювати мережі СЦІ з різною архітектурою. Як правило, всі мультиплексори СЦІ мають можливість оснащення різними платами оптоелектронних інтерфейсів на довжинах хвиль 1310 і 1550 нм, вибір яких дозволяє оптимізувати структуру лінії в залежності від співвідношення вартості і довжин регенераційних ділянок.
При виборі топології мереж необхідно також враховувати число кінцевих пристроїв (ОУ) і пристроїв обробки інформації (уои); територіальне розташування ОУ і уои; функціональне призначення і показники якості мережі; надійність мережі; вартість спорудження мережі; умови експлуатації; вимоги до маси і габаритним розмірам елементів мережі.
Для залізничних SDH / СЦІ мереж найбільш доцільно використовувати кільцеві топології і їх варіанти, при цьому важливим є не тільки правильний вибір обладнання, а й оптимальне розташування вузлів в кожному кільці і вузлів, де буде організовано їх взаємодія. При цьому повинні бути забезпечені умови побудови системи управління мережі з кільцевими структурами.
Кільцювання мережі повинно буде здійснюватися виходячи з таких принципів. У разі, коли залізні дороги проходять паралельно, кільцювання здійснюється з використанням поперечних напрямків або з використанням інфраструктури інших відомчих мереж, наприклад, на опорах ліній електропередачі (ЛЕП). На лінійної мережі зв'язку, прокладеної вздовж дороги, будуть формуватися плоскі кільця. З огляду на взаємне тяжіння вузлів, розташованих уздовж залізничних магістралей, плоскі кільця доцільно організовувати в межах диспетчерського ділянки і дирекції залізничних перевезень. Опуклі кільця великої протяжності організовуються на дорожньому і магістральному рівнях.
Велике значення для волоконно-оптичних мереж зв'язку має спосіб фізичного доступу до передавальної середовищі - волокна, тип мережевого інтерфейсу. За цією ознакою волоконно-оптичні мережі зв'язку поділяються на пасивні і активні.
В активних топологіях доступ до спільного цифровому потоку здійснюється в електричній області, для чого оптичний сигнал в вузлі перетвориться в електричний при виведенні, а при введенні виконується зворотне перетворення. У вузлах (пунктах виділення каналів) мережі виконуються розриви середовища передачi: мережевий інтерфейс при виведенні оптоелектронний, а при введенні - електронно-оптичний. Активний вузол може змінювати або перемикати цифрові потоки (канали) і в цьому відношенні має більше функціональних можливостей по обробці сигналу, ніж пасивний вузол, однак при цьому зростає і ймовірність спотворення сигналу.
Виходячи з розташувань ОУ і станцій, для Придніпровської залізниці застосуємо кільцеву топологію з двобічної передачею цифрового потоку між вузлами мережі.