проект сети передачи данных участка железной дороги

Введение

Сеть передачи данных представляет собой совокупность оконечных абонентских терминалов связи, например, персональный компьютер, IP-телефон, факс или IP-видеокамера, которые связаны между собой каналами связи (проводными или беспроводными) через коммутирующее сетевое оборудование (например, коммутаторы, маршрутизаторы), которое обеспечивает обмен данными между всеми оконечными абонентскими терминалами и доступ к глобальной сети Интернет. Иначе говоря, сеть передачи данных это есть локально-вычислительная сеть с возможностью доступа в сеть Интернет через высокоскоростной канал связи, который организуется на базе медных или оптических, или беспроводных соединительных линий связи. Сегодня, сеть передачи данных позволяет предоставить абонентам такой сервис как TriplePlay (видео, речь, данные), IoT (Интернет-вещей) или IIoT (промышленный Интернет-вещей) [4].
Реализация сети передачи данных осуществляется на базе технологий связи, таких как Ethernet, GPON, xDSL, Wi-Fi или Wi-MAX, а также на базе сотовых сетей связи третьего и четвертого поколений.
Реализация сети передачи данных базируется на ряде требований. Во-первых, организуемый канал связи в сети передачи данных должен быть безопасным и скрытным. Дело в том, что в таких сетях передается информация как в конфиденциальной (секретной) форме, так и в открытой форме. Для передачи секретной информации на практике применяю соответствующие технологии связи (например, Ethernet), современные протоколы безопасности (например, VPN-туннель), а также аппаратуру шифрования. Во-вторых, канал связи в сети передачи данных должен быть не только высокоскоростным (в зависимости от предоставляемого сервиса или телекоммуникационной услуги связи), но и с минимальным временем задержке. Минимальное время задержки позволяет повысить качество предоставляемых услуг и безопасность. Организация высокоскоростного канала связи обеспечиваться за счет применения соответствующей технологии связи, например, Ethernet. В-третьих, к каналу связи сети передачи данных должна применена политика качества сервиса QoS (Quality of Service), позволяющая грамотно настроить маршрутизации, приоритезации различного рода трафика, что в свою очередь повлечет в росту надежности такой сети. В-четвертых, это высокая отказоустойчивость к авариям на сети передачи данных. Для этого, на сетях передачи данных применяют оборудование с высокой степенью наработки на отказ, и применяют резервирование канала связи [3].
Сети SDH заняли прочное положение в телекоммуникационном мире. Сегодня они составляют фундамент практически всех крупных сетей - региональных, национальных и международных. Это положение еще более укрепилось в результате появления технологии спектрального мультиплексирования DWDM, поскольку сети SDH могут легко интегрироваться с этим новым типом оптических магистралей с поддержкой очень высоких скоростей в сотни гигабит в секунду. В магистральных сетях с ядром DWDM сети SDH будут играть роль сети доступа, т. е. выполнять те же функции, которые сети PDH играют по отношению к SDH.
Сети передачи данных реализуются не только для физических и юридических лиц, но и для железной дороги, с целью улучшения ведения службы, функционирования железной дороги за счет предоставляемых современных услуг связи: видеоконференцсвязь, IP-телефония, высокоскоростной VPN-туннель для доступа на сервера РЖД, интегрированная система безопасности, телеграфная и факсимильная связь по защищенному каналу связи. Как правило, телекоммуникационные сервисы, предоставляются инфокоммуникационным оператором связи ПАО «Ростелеком».
В курсовом проекте приведены технические решения:
 выбора технологии для магистральных, городских и локальных сетей;
 выбора оборудования с техническими характеристиками, удовлетворяющими заданным условиям;
 построение схем магистральной сети участка железной дороги и станционных сетей заданных железнодорожных станций.

 
1 Описание участка железной дороги

Для того чтобы правильно спроектировать сеть передачи данных, необходимо учитывать такие параметры, как:
 географическое расположение заданных оконечных пунктов;
 количество абонентов в заданных населенных пунктах;
 экономическую целесообразность и необходимость данного проекта.
Заданный участок железной дороги (Саратов-Урбах-Озинки) находится преимущественно на территории Саратовской области (рисунок 1)



Рисунок 1 – Заданный участок железной дороги

Саратовская область входит в состав Приволжского федерального округа, расположена на юго-востоке Европейской части России, в северной части Нижнего Поволжья.
С запада на восток территория простирается на 575 км с севера и на 330 км на юг. Через область протекает река, которая делит область на 2 части: Левобережье и Правобережье.
Климат в области умеренно континентальный: зима – морозная, среднее количество дней с осадками – 12–15 в месяц, с туманами – в среднем 4 – 10 дней в месяц, с метелями – в среднем 4 – 10 дней в месяц.
Особое сельскохозяйственное значение представляют ценные обыкновенные и южные черноземы, распространены каштановые почвы.
 
2 Описание используемых технологий

2.1 Технологии магистральных сетей
2.1.1 Технология РDH
При построении ВОЛС используется различное оконечное оборудование или системы передачи. Первые многоканальные системы передачи, которые использовали ОК в качестве среды распространения, были плезиохронные PDH (например, ИКМ-120-4/5, ИКМ-480-5, «Сопка-2, «Сопка-3», «Сопка-3М» и др). Потребность существенного увеличения объема, надежности и экономичности передачи цифровой информации предопределили необходимость разработки синхронной цифровой иерархии (SDH) – STM-1, STM-4, STM-16, STM-64, STM-256. В настоящее время активно используются системы спектрального волнового мультиплексирования WDM, позволяющие оптимально использовать среду распространения для передачи высоких скоростей передачи информации [1].
Цифровые системы передачи PDH являлись значительным шагом в развитии связи. Основной принцип импульсно-кодовой модуляции позволил повысить помехозащищенность системы, стабильность параметров каналов, получить высокие технико-экономические показатели. ВОСП PDH отличались от ЦСП PDH средой распространения, поэтому дополнительно были установлены преобразователи на передачи и на приеме, позволяющие преобразовать электрический сигнал в оптический на передаче и обратное преобразование осуществлять на приеме. Скорости передачи, соответствующие системам передачи различных уровней представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Скорости передачи PDH
Система передачи Скорость передачи, Мбит/с
ИКМ-30-4 2,048
ИКМ-120-4/5, «Соната-2» 8,448
ИКМ-480-5, «Сопка-3», «Сопка-Г» 34,368
«Сопка-4» 139,264

2.1.2 Технология SDH
Синхронные цифровые иерархии имеют ряд преимуществ по сравнению с плезиохронными. Системы SDH могут транспортировать сигналы PDH, а также всех действующих и перспективных служб, в том числе широкополосной цифровой сети с интеграцией услуг (В-ISDN), использующей асинхронный способ переноса (АТМ). ЦСП SDH, работающие по оптическому кабелю значительно повышают скорость передачи цифровой информации, при достаточно большой длине регенерационного участка, обеспечивает огромное число дополнительных информационных каналов. В SDH применяется синхронная передача и мультиплексирование, обусловленные синхронизмом от одного стабильного тактового генератора. Технология SDH обладает высоким уровнем стандартизации, что позволяет легко устанавливать международные подключения и осуществлять гибкое мультиплексирование различной информации. В ЦСП SDH обеспечивается надежная защита трафика путем резервирования линейных трактов и основных блоков [4].
Аппаратура SDH является программно-управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления. SDH – это не только новые мощные системы передачи, но и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления. Внедрение SDH произвело далеко идущие последствия и для сетевых операторов, и для пользователей, и для производителей оборудования.
SDH имеет шесть уровней со скоростями передачи, соответствующими синхронным транспортным модулям STM-N. Уровни иерархии и соответствующие им скорости приведены в таблице 1.2