Описание существующей схемы связи на участке проектирования.

    1 Описание существующей схемы связи на участке проектирования
     1.1 Описание участка проектирования
     
      Учaстoк Якутск - Мирный - Ленск длиной 1402 км, это участок автомобильной дороги федерального значения, которая должна соединить Иркутскую область и Якутию.
     Проектируемая ВОЛС будет проходить по территории Республики Саха (Якутии)(рисунок 1.1).

     Рисунок 1.1 - Карта схема участка Якутск-Мирный-Ленск
     
     Республика Саха (Якутия) расположена в северо-восточной части Евразийского материка и является самым большим регионом Российской Федерации. Общая площадь континентальной и островной (Ляховские, Анжу и Де-Лонга, входящие в состав Новосибирских островов Северного Ледовитого океана) территории Якутии составляет 3,1 млн. кв. км. Свыше 40% территории республики находится за Полярным кругом. В ее пределах расположены три часовых пояса.
     Протяженность Якутии в широтном направлении - 2500 км, в меридиональном - 2000 км. Самая западная точка - на границе с Эвенкийским автономным округом (105°в.д.), восточная - на границе с Чукотским автономным округом (165° в.д.), южная - на Становом хребте (55°3039 с.ш.), северная материковая - на мысе Нордвик (74° с.ш.) и северная островная - на острове Генриетты (77°с.ш.).
     Республика Саха (Якутия) граничит на западе с Красноярским краем, на юго-западе - с Иркутской областью, на юге - с Амурской и Читинской областями, на юго-востоке - с Хабаровским краем, на востоке - с Магаданской областью и Чукотским автономным округом. На севере ее естественные рубежи образуют моря Лаптевых и Восточно - Сибирское. Общая протяженность морской береговой линии превышает 4,5 тыс. км.
     Расстояние от Якутска до Москвы - 8468 км, до Хабаровска - 1590 км.
     Республика Саха (Якутия) вместе с Приморским, Хабаровским и Камчатским краями, Амурской, Магаданской, Сахалинской областями, Еврейской автономной областью и Чукотским автономным округом входит в состав Дальневосточного федерального округа.
     Территория Якутии находится в пределах трех часовых поясов, их разница с московским временем составляет +6, +7, + 8 часов. До настоящего времени Якутия является одним из самых изолированных и труднодоступных регионов мира в транспортном отношении: 90% территории не имеет круглогодичного транспортного сообщения.
     Якутия характеризуется многообразием природных условий и ресурсов, что обусловлено физико-географическим положением ее территории. Большую часть занимают горы и плоскогорья, на долю которых приходится более 2/3 ее поверхности, и лишь 1/3 расположена на низменности. Самая высокая точка - гора Победа (3147 м) - находится на хребте Черского.
     Почти вся континентальная территория Якутии представляет собой зону сплошной многовековой мерзлоты, которая только на крайнем юго-западе переходит в зону ее прерывистого распространения. Средняя мощность мерзлого слоя достигает 300-400 м, а в бассейне реки Вилюй - 1500 м: это максимальное промерзание горных пород на земном шаре. В горах Восточной Якутии 485 ледников общей площадью 413 кв. км и с запасом пресной воды около 2 тыс. куб. м.
     Природно-климатические условия Якутии во многих отношениях характеризуются как экстремальные. Прежде всего, Якутия - самый холодный из обжитых регионов планеты. Климат резко континентальный, отличается продолжительным зимним и коротким летним периодами. Максимальная амплитуда средних температур самого холодного месяца - января и самого теплого - июля составляет 70-75°С. По абсолютной величине минимальной температуры (в восточных горных системах - котловинах, впадинах и других понижениях до минус 70°С) и по ее суммарной продолжительности (от 6,5 до 9 месяцев в год) республика не имеет аналогов в Северном полушарии. Сама жизнедеятельность человека и способы ведения хозяйства требуют особых подходов и технологий, исходя из условий каждой природно-климатической зоны. Так, в среднем на территории Якутии продолжительность отопительного сезона составляет 8-9 месяцев в году, в то же время в арктической зоне - она круглогодична.
     
     1.2 Характеристика существующего оборудования
     
     В настоящее время основная проблема - это неравенство в развитии цифровых технологий электросвязи между улусами, связанная с географическими особенностями Республики Саха (Якутия), которая выражается в недостаточной пропускной способности действующей схемы организации связи телекоммуникационной сети Республики Саха (Якутия). 
     В телекоммуникационной сети республики применяются технологии радиодоступа, спутниковой и радиорелейной связи без использования на магистральных и внутризоновых направлениях волоконно-оптических линий связи.
     Резервирование является универсальным принципом обеспечения надёжности. Резервирование данного участка позволит предотвратить даже временную потерю связи, связанную с неисправностями на уровне линии. Это благоприятно скажется на качестве предоставляемых услуг, финансовых затратах и имидже компании «Ростелеком». 
     Для резервного восстановления ВОЛС при чрезвычайных ситуациях достаточно будет использовать радиорелейные линии передач.
     Технология цифровых радиорелейных линий в настоящее время достигла высокого качественного и количественного развития. Сегодня радиорелейные линии являются необходимым звеном телекоммуникационного пространства России и успешно конкурируют с другими средствами связи, в том числе кабельными и спутниковыми. Различают цифровые радиорелейные плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) и синхронной цифровой иерархии (СЦИ). 
     Радиорелейная связь - радиосвязь по линии ( радиорелейная линия, РРЛ), образованной цепочкой приемо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).
     По назначению радиорелейные системы связи делятся на три категории, каждой из которых на территории России выделены свои диапазоны частот:
     - местные линии связи от 0,39 ГГц до 40,5 ГГц;
     - внутризоновые линии от 1,85 ГГц до 15,35 ГГц;
     - магистральные линии от 3,4 ГГц до 11,7 ГГц.
     Данное деление связано с влиянием среды распространения на обеспечение надежности радиорелейной связи. До частоты 12 ГГц атмосферные явления оказывают слабое влияния на качество радиосвязи, на частотах выше 15 ГГц это влияние становится заметным, а выше 40 ГГц определяющим, кроме того, на частотах выше 40 ГГц значительное влияние на качество связи оказывает затухание в газах, составляющих атмосферу Земли.

     Цифровые магистрали, на основе которых строятся современные сети передачи данных, должны соответствовать стандарту SDH (SynchronousDigitalHierarchy-синхронная дискретная иерархия), определяющему основные характеристики линий для цифровой сети передачи данных. Такие линии обеспечивают передачу любых видов данных: текста, звука, речи, изображений и видеофильмов с помощью дискретных электрических сигналов. Диапазон применения современных цифровых радиолиний достаточно широк, это объясняется тем, что они позволяют: 
     - оперативно наращивать возможности системы связи путем установки оборудования РРС в помещениях узлов связи, используя антенно-мачтовые устройства и другие сооружения, что уменьшает капитальные затраты на создание радиорелейных линий связи; 
     - организовать многоканальную связь в регионах со слабо развитой (или с отсутствующей) инфраструктурой связи, а также на участках местности со сложным рельефом; 
     - развертывать разветвленные цифровые сети в регионах, больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна; 
     - восстанавливать связь в районах стихийных бедствий или при спасательных операциях и др. 
     Цепочку радиорелейной линии составляют радиорелейные станции трех типов :
     - оконечные радиорелейные станции (ОРС);
     - промежуточные радиорелейные станции (ПРС);
     - узловые радиорелейные станции (УРС). 
     Условная радиорелейная линия связи схематично представлена на рисунке 1.2
  
     Рисунок 1.2 – Радиорелейная линия связи
     
     На оконечной радиорелейной станции начинается и заканчивается тракт передачи. Аппаратура ОРС осуществляет преобразование сигналов, поступающих от разных источников информации (телефонные сигналы от междугородней телефонной станции, телевизионные сигналы от междугородней телевизионной аппаратной и так далее) в сигналы, передаваемые по радиорелейной линии, а также обратное преобразование сигналов, приходящих по РРЛ, в сигналы телерадиовещания или телефонии. Радиосигналы ОРС с помощью передающего устройства и антенны излучаются в направлении следующей, обычно промежуточной, радиорелейной станции. 
     Промежуточные радиорелейные станции предназначенные для приема сигналов от предыдущей станции радиорелейной линии, усиления этих сигналов и излучения в направлении последующей станции РРЛ.
     Большинство станций РРЛ составляют промежуточные радиостанции (ПРС), играющие роль активных ретрансляторов. На всех станциях РРЛ целесообразно иметь однотипную, унифицированную приемопередающую аппаратуру (ППА), удовлетворяющую требованиям заданного частотного плана.
     На каждой промежуточной радиорелейной станции установлены по две антенны, ориентированные на соседние РРСП. Каждая из антенн является приемопередающей, то есть используется и для приема, и передачи сигналов. Одним из преимуществ работы радиорелейной линии связи в сверхвысоко частотном (СВЧ) диапазон является возможность применения высоконаправленных антенн с малыми габаритами. Небольшие размеры антенн упрощают их установку на высоких сооружениях. Хорошие  направленные свойства антенн СВЧ диапазона позволяют облегчить требования к характеристикам приемопередающего тракта.
     Если бы частота излучаемого сигнала промежуточной радиорелейной станции была бы равна по частоте принимаемого сигнала той же ПРС, существовала бы опасность прохождения мощного сигнала, излученного в направлении последующей РРСП, на вход приемника той же ПРС, принимающего сигнал с противоположного направления от предыдущей РРСП. Объясняется это тем. Что, несмотря на хорошие направленные свойства передающей и приемной антенн СВЧ диапазона,  все же не удается полностью исключить возможность попадания мощного сигнала передатчика (пусть и ослабленного направленными характеристиками антенн) на вход приемника с высокой чувствительностью. Такое несанкционированное (паразитное) прохождение сигналов передатчика промежуточной радиорелейной станции на вход приемника той же ПРС стараются уменьшить.  В противном случае ПРС может перейти в режим самовозбуждения и, вместо ретрансляции принятых сигналов, передатчик ПРС будет излучать колебания, не имеющие никакого отношения к передаваемой по РРЛ информации.
     Одним из способов уменьшения влияния передатчика на работу приемника той же самой ПРС заключается в том, что выходной сигнал ПРС излучают на другой частоте, смещенной относительно частоты принимаемого сигнала на величину сдвига, равного
                                       ?    f?_сдв=|f_прд-f_прм |,                                       (1.1)
где  f_прм - частота принимаемого сигнала;
        f_прд- частота излучаемого сигнала. 
     Величину f_сдв выбирают из условия гарантированного исключения взаимного влияния сигналов на выбранных частотах.
     Таким образом, антенны могут работать в режиме передачи и приема для одновременной передачи в противоположных направлениях с использованием двух частот:f_1и f_2. При этом, если станция передает сигнал на частоте f_1 и принимает на частотеf_2, то соседние с ней станции передают на частоте f_2, а принимают на частоте f_1. Эта пара частот, соответствующая двухчастотному плану частот МСЭ-Р, образует радиочастотный ствол.
     На частотах ОВЧ- и СВЧ-диапазона надежная связь с низким уровнем помех может быть получена только в условиях прямой видимости между антеннами, излучающими радиоволны. Расстояние между антеннами радиорелейных систем зависит от структуры земной поверхности и высоты антенн над ней. Типичные расстояния составляют 40 - 50 км при высотах башен и мачт, на которых устанавливаются антенны, около 100 м. Ограниченность расстояния прямой видимости не следует рассматривать как недостаток. Именно за счет невозможности свободного распространения радиоволн на большие расстояния устраняются взаимные помехи между радиорелейными системами передачи внутри одной страны и разных стран. Кроме того, в указанных диапазонах практически отсутствуют атмосферные и промышленные помехи.
     Кроме ОРС и ПРС для ввода в радиорелейную линию дополнительных потоков информации и вывода из РРЛ части передаваемой информации используют узловые радиорелейные станции. В узловых радиорелейных станциях, как и в ОРС, имеется аппаратура преобразования телефонных, радио и телевизионных сигналов в сигналы, передаваемые по РРЛ, и аппаратура обратного преобразования. Кроме того, от узловых радиорелейных станций могут начинаться новые радиорелейные линии (ответвления).


     Радиорелейная линия Якутск-Мирный-Ленск пролегает по территории семи районов западной Якутии. По данным компании «Ростелеком», реализация проекта позволила существенно повысить качество услуг по доступу к сети Интернет для более 16 тыс. клиентов компании (рисунок 1.3).

     Рисунок 1.3 – Радиорелейная линия Якутск-Мирный-Ленск
     
     На данных участках работает радиорелейная линия DMR 5000S. В Якутске и Ленске расположены оконечные радиорелейные станции (ОРС), а в пунктах: Бердигестях, Вилюйск, Верхневилюйск, Нюрба, Мирный и др. – узловые радиорелейные станции. Общая протяженность трассы 1265,1 км. Технология Digital Mobile Radio представляет собой открытый европейский стандарт цифровой радиосвязи, появившийся в 2005 г. Радиорелейные системы магистральной связи NEC DMR 5000S  успешно выполняют задачи по передаче магистрального трафика на дальние расстояния по всему миру. В России её выбирают за надежность, удобство эксплуатации и удобство в наращивании емкости.
     DMR 5000S - радиорелейные SDH-системы магистральной связи серии 5000 (синхронной цифровой иерархии), разработанные NEC для создания высококачественной радиорелейной связи и предназначенные для работы в диапазонах от 4 до 11 ГГц.
     Основные характеристики DMR 5000S:
     - полосы частот 4-11 ГГц;
     - пропускная способность 155,52 Мб/с каждой системы;
     - интерфейс STM-1 электрический/оптический;
     - схема резервирования: N+1;
     - размещение до 10 систем в стойке ETSI, включая MUX.
      Описание аппаратуры РРЛ на участке:
     -  мультиплексор Spectral Wave V-Node .Конецформы
     V-Node S-многофункциональный мультиплексор SpectralWave V-Node S компании NEC, является оптическим мультиплексором нового поколения, предоставляющим различные услуги по передаче данных со скоростями от 2Мб до 2.5Гб (PDH/SDH), включая Ethernet при гибких топологиях сети, то есть, линейной, кольцевой, кольцевой; обеспечивающей межсетевой обмен, межсоединении сдвоенного узла, составных кольцевых конфигурациях и т.д.   Мультиплексор Spectral Wave V-Node S представляет собой компактную мультисервисную платформу, поддерживающую оптическую передачу на уровне STM-1/STM-4/STM-16;
     -  мультиплексор ввода/вывода SSU/SSU 2000e.
     SSU 2000 (вариант ANSI с доступ с задней стороны стойки) и  SSU 2000e (вариант ETSI — фронтальный доступ) фирмы Microsemi (бывшая Symmetricom) представляют собой аппаратуру синхронизации операторского класса надёжности, которая может применяться как в традиционных сетях с коммутацией каналов, так и в современных сетях на базе протокола IP.
     Система SSU 2000 используется сетевыми операторами для генерирования и распределения синхросигналов наивысшего качества для современных сетевых услуг. Система имеет модульную конструкцию, что позволяет гибко масштабировать её, а также обеспечивать резервирование;
     -  устройство сигналов синхронизации OSA 5548CSSU.Начало формы
     OSA 5548C производства компании Oscilloquartz представляет собой полностью управляемую интеллектуальную аппаратуру синхронизации. Она используется сетевыми операторами для генерации и распределения синхросигналов наивысшего качества. Существует две модели 5548C: E60 и E200. Можно получить до шестидесяти либо до двухсот резервированных 1+1 выходов или до тысячи резервированных выходов при использовании полок расширения. Полка OSA 5548C имеет до четырех резервированных входов в версии E60 или до восьми в версии E200. Для каждого входа предусматривается полный контроль качественных показателей синхросигнала. Каждый вход может конфигурироваться пользователем в зависимости от его потребностей.
       В OSA 5548C можно разместить до двух модулей GPS. Компания Oscilloquartz предлагает уникальное решение специально для телекоммуникационного рынка России: к одному из входов данного ВЗГ можно подключить приемник OSA 5230 GLONASS, и с его помощью получать на входе синхросигнал с Российской системы глобального позиционирования. Ни одна другая компания на данный момент не выпускает подобного оборудования.
     - SURPASS Hit 7070.
     Мультиплексоры модульной конструкции с оптическими интерфейсами вплоть до STM-64 (в будущем до STM-256), обладают высочайшей надежностью, характерной для оборудования операторского класса и применяются для строительства мультисервисных сетей передачи данных различного масштаба. Данные продукты обладают всеми необходимыми характеристиками современных мультиплексоров SDH, такими как полностью не блокируемая коммутационная матрица, расширенное резервирование любых модулей (1:N, 1:1, 1+1) и соединений (MSP, SNCP, BSHR-2/4, STP для IP трафика), мультисервисная поддержка (PDH, SDH, ATM, IP, SAN). SURPASS hiT 7070/7060 так же поддерживает работу с трафиком IP низкого приоритета, это значит, что низкоприоритетный трафик передается по каналам, отведенным для резерва основного трафика, за счет чего достигается более эффективное использование пропускной способности; 
     
     -  радиорелейное оборудование Interlink NL-2005.
     Для организации радиорелейных линий связи. Длина пролета составляет 50 км, количество стволов 8. Рабочие частоты: 4,4-5 ГГц.
        
     2 Обоснование проектирования ВОЛС
     
     Стратегическое значение для Республики Саха (Якутия) имеет строительство магистральных линий связи, обеспечивающих выход региональной телекоммуникационной инфраструктуры на сеть связи общего пользования Российской Федерации. С учетом имеющихся технологий передачи данных перспективным направлением обеспечения магистральной связью является строительство волоконно-оптических линий связи. Строительство новой ВОЛС позволит увеличить качество предоставляемых услуг связи и удовлетворить растущие потребности населения республики Якутия в фиксированном и мобильном трафике.
     Основу экономики Республики Саха (Якутия) составляет промышленность, развитие которой связано, прежде всего, с освоением богатейших природных ресурсов. Удельный вес запасов Республики Саха (Якутия) в минерально-сырьевом потенциале России составляет: по алмазам 82%, по золоту 17%, по урану 61%, сурьме 82%, железным рудам 5%, углю 5%, олову 28%, ртути 8%. Крупные корпорации, находящиеся на территории данного проекта:
     - ЗАО «Алроса» - крупнейшая горнодобывающая корпорация. Основное направление деятельности – разведка, добыча и реализация алмазов, производство бриллиантов;(Мирный, Ленск);
     - ОАО «Золото Якутии» - добыча и производство драгоценных металлов;(В городе Якутск);
     - ОАО «Холдинговая компания «Якутуголь» - добыча каменного угля открытым способом;
     - крупные промышленные предпрятия; 
     - различные государственные структуры и организации, которым требуется высокоскоростной интернет. 
     Так как данном участке проектирования имеются крупные корпорации по добыче и производству полезных ископаемых и многие другие потребители,  то начинают расти потребности клиентов в пропускной способности системы передачи. Объем передаваемой информации постоянно возрастает, необходимо максимально увеличить пропускную способность путем модернизации единой магистральной цифровой сети связи. 
     В  последнее время современным ВОЛС перестало хватать стандартных возможностей систем уплотнения как по дальности работы и количеству одновременно используемых каналов, так и по общей пропускной способности системы и возможностям расширения систем уплотнения. Последовавший рост пропускной способности каналов связи намного превысил самые смелые прогнозы. Это предъявляет новые требования к современным сетям связи и их пропускной способности.
     Рост трафика и увеличение нагрузки на транспортную сеть ведут к постепенному вытеснению радиорелейного оборудования. Однако особенности развития сетей связи и масштабы Российской Федерации не оставляют выбора и вынуждают использовать РРЛ. В крупных городах и на магистральных линиях РРЛ будут заменены на оптические линии.
     На сегодняшний день основным и весомым недостатком радиорелейной линии то, что по сравнению с ВОЛС - невозможно достигнуть действительно высокой пропускной способности. Максимум, что можно получить по беспроводному каналу - это до 10 Гбит/сек, в то время, как скорость по оптоволоконной магистрали измеряется терабайтами.
      В данном проекте радиорелейная линия будет использована в качестве резерва. Поскольку РРЛ не подвержены длительным простоям, вызванным, например, обрывом кабеля, то их использование в качестве резервного канала является оптимальным решением. Сдерживающим фактором, препятствующим повсеместному использованию РРЛ, является длительность получения частотных разрешений. 
     Эксплуатация участка Якутск-Мирный-Ленск сопряжена с рисками перебоев в качестве и даже временной потерей связи. Чем больше развита сеть связи, тем выше в случае возникновения проблем с ней угроза для населения. Резервирование является универсальным принципом обеспечения надёжности. Резервирование данного участка позволит предотвратить даже временную потерю связи, связанную с неисправностями на уровне линии. Это благоприятно скажется на качестве предоставляемых услуг, финансовых затратах и имидже компании. 
     В свете современных требований к пропускной способности и надежности линии связи наилучшим вариантом  является применение DWDM. Эта технология позволяет отказаться от прокладки дополнительной оптики и закладывает основу для динамичного управления конфигурацией сети. DWDM обеспечивает эффективное использование спектральных ресурсов оптоволоконных линий, причем оператор получает возможность выбора для решения задачи увеличения пропускной способности. Он может либо наращивать число каналов связи, либо увеличивать скорость уже действующих каналов. 
     
     2.1 Описание технологии DWDM
     
     DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) — технология плотного мультиплексирования с разделением по длине волны. Суть технологии DWDM заключается в том, что по одному оптическому волокну передаются несколько информационных каналов на различных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать возможности волокна. Это позволяет максимально увеличить пропускную способность ВОЛС, не прокладывая новые кабели и не устанавливая новое оборудование. Кроме того, работать с несколькими каналами в волокне намного удобнее, чем работать с разными волокнами, так как для обработки любого числа каналов требуется один мультиплексор DWDM.
     Системы DWDM основаны на способности оптического волокна одновременно передавать свет различных длин волн без взаимной интерференции. Каждая длина волны представляет отдельный оптический канал. 
     На этом этапе важно понять, что если две волны имеют разные частоты они уже не будут когерентны. Соответственно влияния друг на друг оказывать не должны. Исходя из этого, становится понятно, что мы можем передавать одновременно по одной среде модулированные сигналы с разными длинами волн (частотами) и они не будут оказывать друг на друга никакого влияния. Именно эта идея лежит в основе технологии DWDM. На сегодняшний день технология DWDM позволяет передавать по одному волокну каналы с разницей длин волн между соседними каналами всего в доли нанометра. Современное оборудования DWDM поддерживает десятки каналов, каждый емкостью 2,5 Гбит/с (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Технология DWDM

      Суть метода волнового мультиплексирования заключается в объединении нескольких оптических несущих ?i (на передающей стороне) и передаче полученного сигнала ? ?i по одному оптическому волокну (ОВ) с последующим выделением (демультиплексированием) отдельных несущих, например, путем их фильтрации на приемной стороне.
     Подобно тому, как видимый человеческим глазом свет состоит из различных цветов, на которые можно его разложить, а затем опять собрать, так и передаваемый по технологии DWDM световой поток, состоит из различных длин волн (?)(рисунок 2.2).

     Рисунок 2.2 - Световой поток, передаваемый по технологии DWDM
     
     То есть по одному волокну можно передавать более сотни стандартных каналов. Существующее сейчас оборудование позволяет использовать до 160 длин волн с возможностью расширения до 300 длин волн в будущем. В каждом из таких каналов прозрачно передается информационных поток на скоростях от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с.
     Принципиальная схема DWDM достаточно проста. Для того чтобы организовать в одном волокне несколько оптических каналов сигналы SDH «окрашивают», то есть меняют оптическую длину волны для каждого такого сигнала. «Окрашенные» сигналы смешиваются при помощи мультиплексора и передаются в оптическую линию. В конечном пункте происходит обратная операция - «окрашенные» сигналы SDH выделяются из группового сигнала и передаются потребителю (рисунок 2.3).
     

     Рисунок 2.3 -  Принципиальная схема технологии DWDM
     
     Система DWDM во многом похожа на традиционную систему TDM. Сигналы разных длин волн, генерируемые одним или несколькими оптическими передатчиками, объединяются мультиплексором в многоканальный составной оптический сигнал, который далее распространяется по оптическому волокну. При больших расстояниях передачи на линии связи устанавливается один или несколько оптических повторителей. Демультиплексор принимает составной сигнал, выделяет из него исходные каналы разных длин волн и направляет их на соответствующие фотоприемники. На промежуточных узлах некоторые каналы могут быть добавлены или выделены из составного сигнала посредством мультиплексоров ввода/вывода или устройств кросс- коммутации.
     Самым важным параметром в технологии плотного волнового мультиплексирования бесспорно является расстояние между соседними каналами. Стандартизация пространственного расположения каналов нужна, уже хотя бы потому, что на ее основе можно будет начинать проведение тестов на взаимную совместимость оборудования разных производителей. Сектор по стандартизации телекоммуникаций Международного союза по электросвязи ITU-T утвердил частотный план DWDM с расстоянием между соседними каналами 100 ГГц (нм). 

     3 Выбор топологии сети
       
     Многие важнейшие характеристики сетей связи определяются их топологией, характеризующей связность узлов сети линиями связи и позволяющей оценить надежность и пропускную способность сети при повреждениях.
     Топология сети должна обеспечивать локализацию неисправностей, возможность отключения отказавшего оборудования, введение обходных маршрутов и изменения конфигурации сети.
     Простота технического обслуживания сети определяется тем, насколько выбранная топология позволяет упростить диагностирование, локализацию и устранение неисправностей.
     Для того, чтобы спроектировать сеть в целом нужно пройти несколько этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная задача. Первой из них является задача выбора топологии сети. Эта задача может быть решена достаточно легко, если знать возможный набор базовых стандартных топологий, из которых может быть составлена топология сети в целом. Ниже рассмотрены такие базовые топологии и их особенности.
     Стандартные топологии SDH:
     - "точка-точка";
     - "последовательная линейная цепь";
     - "звезда";
     - "кольцо".
     Линейной топологией, или схемой «точка-точка», принято называть схему, связывающую два узла сети (оконечные станции), на каждом из которых формируются и заканчиваются все информационные потоки, передаваемые между узлами (рисунок 3.1). 

     Рисунок 3.1 - Топология "точка-точка", реализованная с использованием ТМ
     
     Эта схема может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.
     «Последовательная линейная цепь» - эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии, где могут вводится и выводиться каналы доступа. Она реализуется с использованием как терминальных мультиплексоров на обоих концах цепи, так и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвлений. Эта топология напоминает последовательную линейную цепь, где каждый мультиплексор ввода/вывода является отдельным ее звеном. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования либо более сложной цепью с резервированием типа 1 + 1(рисунок 3.2, 3.3).

     Рисунок 3.2 -Топология «последовательная линейная цепь»
     

     Рисунок 3.3 - Топология «последовательная линейная цепь» с резервированием типа 1+1

     В топологии «звезда» один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации (например, цифровой АТС) или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователей, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удаленным узлам. Ясно, что этот концентратор должен быть активным и интеллектуальным (в терминологии локальных сетей), т.е. быть мультиплексором ввода/вывода с развитыми возможностями кросс-коммутации. Иногда такую схему называют оптическим концентратором (хабом), если на его входы подаются частично заполненные потоки уровня STM-N (или потоки уровня на ступень ниже), а его выход соответствует STM-N. Фактически эта топология напоминает топологию "звезда", где в качестве центрального узла используется мультиплексор SDH (рисунок 3.4).

     Рисунок 3.4 – Топология «звезда» с мультиплексором в качестве концентратора
     
     Топология «кольцо» широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии - легкость организации защиты типа 1 + 1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервной) оптических агрегатных выходов (каналов приема/передачи): восток-запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками(рисунок 3.5).  

     Рисунок 3.5 – Топология «кольцо»
     
     Общим принципом обеспечения бесперебойной работы сетей SDH является резервирование как оборудования мультиплексоров, так и оптических линий связи. Переход на резервные тракты и оборудование обеспечивается 
автоматически.
     Схемы резервирования:
     - 1+1 - резервный элемент выполняет ту же работу, что и основной (горячий резерв);
     - 1:1 - резервный элемент не активен и включается в работу только при выходе из строя резервируемого элемента;
     - 1:N - на N элементов выделяется один резервный.
     Оптимальным вариантом для построения сети является топология «последовательная линейная цепь» с резервированием типа 1+1- в узле приема сигналы анализируются, и выбирается тот, который имеет наилучшее значение параметров.


     4 Выбор трассы прокладки оптического кабеля
     
     При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля (ВОК) исходят из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при проектировании особое внимание должно быть обращено на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линий связи, эффективную и надежную ее работу. 
     Трассу для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирают исходя из условий:  
     - минимальной длины между оконечными пунктами;
     - выполнения наименьшего объема работ при строительстве;
     - возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;  
     - удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.
     При построении и монтаже волоконно оптических линий связи  используется несколько способов прокладки оптоволоконного кабеля.
     Основными способами являются:
     - прокладка кабеля в грунт:  
       а)"ручным" способом в траншею;
       б)безтраншейный, с помощью ножевых кабелеукладчиков;
       в) в полиэтиленовых трубах проложенных в грунт;
     - подвес кабеля с силовым элементом на опорах:
       а) линий электропередач;
       б) освещения, городского транспорта, ЖД транспорта и т.д.
     Оптические кабели прокладываются в грунтах всех категорий, кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям.
     На территории России зона вечномерзлых грунтов занимает значительные площади. В зависимости от температурных условий в грунтах этой зоны различают деятельный слой и многолетнемерзлую толщу. Деятельный слой - это верхний слой грунта, лежащий над мерзлотой. Летом он оттаивает, а зимой замерзает. Мощность этого слоя колеблется от 0,2... 1м в болотистых грунтах, до 2 ... 4 м - в песчаных щебенистых грунтах. Многолетнемерзлые толщи составляют от 10 . 30 м на южной окраине зоны вечной мерзлоты и до сотен метров северо-восточной части. Температура многолетнемерзлых грунтов изменяется от 0 до -8°С.
     Проложенные в районах вечной мерзлоты кабели подвергаются воздействию мерзлотно-грунтовых явлений: пучения, морозобойных трещин, оползней, просадки грунтов и др. Силы пучения и сжатия достигают от 100 до 150 кН (от 10 до 15 т); трещины вызывают разрывы подземных кабелей и канализации; просадка и оползни, связанные со сдвигом грунтов, приводят к повреждениям кабелей и подземных сооружений.
      Так как Якутия является зоной вечной мерзлоты, прокладывать ВОК в грунт не целесообразно. В связи с тем, что на участке Якутск-Мирный-Ленск отсутствует электрифицированная железная дорога, а имеется линия электропередачи, наиболее оптимальном способом прокладки ВОК является его подвеска на опорах ЛЭП.
         
     5 Выбор технологии подвески ВОК на опорах ЛЭП
     
     Реализация строительства ВОЛС с подвеской ВОК на различного типа опоры может быть выполнена по нескольким технологиям, которые имеют свои преимущества и недостатки.   
     Основными технологиями подвески ВОК являются:
     - подвеска ВОК типа 8-ки;
     - подвеска са.......................