Главная · Сети · Расчёт максимальной протяжённости служебной телефонной оптической связи организованной с использованием волоконно-оптических телефонов

Расчёт максимальной протяжённости служебной телефонной оптической связи организованной с использованием волоконно-оптических телефонов

Максимальная протяженность рейса

Иногда возникает необходимость ограничить протяженность рейса для некоторых машин. Например, если транспортная компания использует электрические автомобили, важно, чтобы такие автомобили успевали вернуться в депо до их разрядки. С помощью опции диспетчер может устанавливать необходимую протяженность рейса для определенных автомобилей.

Как работает опция "Максимальная протяженность рейса" в VeeRoute

Вы можете задать параметр "Максимальная протяженность рейса" либо в Основных настройках, либо в форме "Машина" .

Чтобы установить максимальную протяженность рейса для существующего автомобиля в Основных настройках, перейдите в "Настройки" и выберите вкладку "Машины" в списке "Общие настройки" . Выберите необходимый автомобиль, установите ему максимальную протяженность рейса в единицах измерения вашего аккаунта (мили или километры) и сохраните изменения.

Рисунок 1. Установка максимальной протяженности рейса в Основных настройках

Эта настройка будет действовать по умолчанию для данного автомобиля до тех пор, пока вы не измените настройки.

Если вы хотите установить максимальную протяженность рейса автомобилю на определенный день или отредактировать существующее значение максимальной протяженности, нажмите на карточку машины и откройте форму "Машина" . Установите автомобилю максимальную протяженность рейса в единицах измерения вашего аккаунта (мили или километры) и сохраните изменения.


Рисунок 2. Установка максимальной протяженности рейса в форме "Машина"

При авто-планировании VeeRoute не будет создавать рейсы, протяженность которых от начала до конца превышает указанную максимальную протяженность рейса. Если заказ невозможно запланировать из-за превышения максимальной протяженности рейса, VeeRoute укажет причину, по которой заказ не запланирован - "Превышена допустимая протяженность рейса" .

Рисунок 3. Причина, по которой заказ не запланирован: Превышена допустимая протяженность рейса

При ручном планировании, если протяженность рейса автомобиля превышает максимальную протяженность рейса, VeeRoute покажет предупреждение на карточке машины и на "хвосте" рейса:

Рисунок 4. Предупреждение VeeRoute о превышении максимальной протяженности рейса (карточка машины)


Рисунок 5. Предупреждение VeeRoute о превышении максимальной протяженности рейса ("Хвост" рейса)

При подготовке к статье с каверзными вопросами я наткнулся на интересный вопрос - откуда взялось ограничение в 100 метров на длину Ethernet-сегмента. Мне пришлось погрузиться глубоко в физику и логику процессов, чтобы приблизиться к пониманию. Часто говорят, что на большой длине кабеля начинаются затухания и данные искажаются. И, в общем-то, это правда. Но есть и другие причины для этого. Попытаемся рассмотреть их в данной статье.

CSMA/CD

Причина кроется в технологии CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection . Если вдруг кто-то не знает, то это когда у нас одна шина (одна среда передачи данных), к которой подключено несколько станций (Multiple Access ). Каждая станция следит за состоянием шины - есть ли в ней сигнал от другой станции (Carrier Sense ). Если вдруг два устройства начали передавать в один момент, то оба они должны это обнаружить (Collision Detection ). Да, всё это касается полудуплексных сетей. Поэтому если у вас взгляд устремлён исключительно в светлое 10-гигабитное будущее, эта статья не для вас. В первую очередь, я хочу, чтобы все понимали, что скорость передачи сигнала в среде никоим образом не зависит от применяемого стандарта. Хоть в Ethernet (10Мб/с), хоть в 10Gbit Ethernet скорость распространения импульса в медном кабеле - примерно 2/3 скорости света. Как здорово написали в одном холиварном треде : вы можете говорить быстро или медленно, но скорость звука от этого не меняется. Теперь обратимся к сути CSMA/CD. В современных сетях коллизии исключены, потому что у нас уже нет общей шины и практически всегда все устройства работают в полнодуплексном режиме. То есть у нас всего лишь два узла на конце одного кабеля и отдельные пары для приёма и передачи. Поэтому механизма CSMA/CD уже нет в 10Gbit Ethernet. Однако рассмотреть его будет полезно, так же, как например, изучать RIP, который, вроде, никому уже и не нужен, но прекрасно иллюстрирует принцип работы дистанционно-векторных протоколов маршрутизации. Итак, предположим, что к общей шине у нас подключено 3 устройства. ПК 1 начинает передавать данные на ПК3 (запустил импульс в шину). Разумеется, в общей шине сигнал пойдёт не только на ПК3, но всем подряд. ПК2 тоже хотел бы передать, но видит волнения в кабеле и ожидает. Когда сигнал от ПК1 до ПК3 прошёл, может начинать передавать ПК2.

Это пример работы Carrier Sense. ПК2 не передаёт, пока видит сигнал в линии. Теперь другая ситуация. ПК1 начал передавать данные ПК3. А до ПК2 сигнал не успел дойти, он тоже решил начать передавать. Где-то в середине сигналы пересеклись и испортились. ПК1 и ПК2 получили покорёженный сигнал и поняли, что эту порцию данных нужно отправить заново. Каждая станция выбирает случайным образом период ожидания, чтобы снова не начать отправлять одновременно.


Это пример работы Collision Detection. Чтобы одна станция не оккупировала шину, между кадрами есть промежуток длиной 96 битов (12 байтов), который называется Inter Frame Gap (IFG). То есть, например, ПК1 передал кадр, потом ждёт некоторое время (время, за которое он успел бы передать 96 битов). И отправляет следующий и т.д. Если ПК2 захочет передавать, то он сделает это как раз в таком промежутке. Так же ПК3 и так по очереди. То же самое правило работает и в том случае, когда у вас не общая шина, а один кабель, где к двум концам подключены две станции, и они передают данные в полудуплексном режиме. То есть передавать данные в каждый момент времени может только одна из них. Передаёт ПК2, как только линия освободилась, передаёт ПК1, линия освободилась - передаёт ПК2 и так далее. То есть тут нет какой-то чёткой временной синхронизации, как, например, в TDD, когда для каждого конца выделены определённые промежутки передачи. Таким образом, достигается более гибкое использование полосы: Если ПК1 ничего передавать не хочет, то ПК2 не будет простаивать в ожидании своей очереди.


Проблема

А что если представить себе такую неловкую ситуацию?

То есть ПК1 закончил передачу своей порции данных, но она ещё не успела дойти до ПК2. Последний не видит сигнала в линии и начинает передавать. Бац! Где-то в середине ДТП. Данные покорёжились, сигнал дошёл до ПК 1 и ПК2. Но, обратите внимание на разницу - ПК2 понял, что произошла коллизия и перестал передавать данные, а ПК1 ничего не понял - у него-то передача уже закончилась. Фактически он просто получил битые данные, а свою задачу по передаче кадра как бы выполнил. Но данные потерялись на самом деле - ПК3 также получил искажённый коллизией сигнал. Где-то потом гораздо выше по ступеням OSI отсутствие данных заметит TCP и перезапросит эту информацию. Но представьте, сколько времени на это будет потеряно?

Кстати, когда на интерфейсах у вас растёт количество ошибок CRC - это верный признак коллизий - приходят битые кадры. Значит, скорее всего, не согласовался режим работы интерфейсов на разных концах.

Вот именно для исключения такой ситуации в Ethernet ввели одно условие: в тот момент, когда первый бит данных будет получен на самой дальней стороне шины, станция ещё не должна передать свой последний бит. То есть кадр должен как бы растянуться на всю длину шины. Это самое распространённое описание, но фактически оно звучит несколько иначе: если коллизия произошла на самом дальнем от отправителя участке шины, то информация об этой коллизии должна достигнуть отправителя ещё до того, как он передал свой последний бит. А это разница в 2 раза, между прочим, по сравнению с первым приведённым условием. Это гарантирует, что даже если случится коллизия, все её участники будут однозначно в курсе. И это очень здорово. Но каким образом этого добиться? И тут мы вплотную приближаемся к вопросу о длине сгемента. Но прежде, чем дать ответ на вопрос про длину, придётся немного окунуться в теорию сетей и для начала введём понятие bit time (термин "битовое время" не прижился). Эта величина означает, сколько нужно времени интерфейсу, чтобы выпульнуть в среду 1 бит. То есть если Fast Ethernet в кабель отправляет 100 000 000 битов в секунду, значит, bit time равен 1b/100 000 000 b/s=10^-8 с или 10 наносекунд. Каждые 10 наносекунд Fast Ethernet порт может отправлять в среду один бит. Для сравнения Gigabit Ethernet отправляет 1 бит каждую наносекунду, старые диал-ап модемы могли отправлять 1 бит каждые 18 микросекунд. Скорострельное оружие Metal Storm MK5 теоретически способно выпускать одну пулю каждые 60 микросекунд. Пулемёт калашникова выпускает 1 пулю каждые 100 миллисекунд.

Если говорить об IFG, то станция должна делать паузу именно в 96 бит-таймов перед отправкой каждого кадра. Fast Ethernet, например, должен выждать 960 наносекнуд (0,96 микросекунды), а Gbit Ethernet 96 наносекуд

Итак, для выполнения условия вводится понятие кванта или Slot time - минимальный размер блока данных, который можно передавать по сети в Ethernet. И именно этот квант должен растянуться на весь сегмент. Для Ethernet и Fast Ethernet выбран минимальный размер - 64 байта - 512 бит. Для его передачи порту FE понадобится 10 нс*512 = 5120 нс или 5,12 мкс.

Отсюда и ограничение в 64 байта на минимальный размер Ethernet-кадра.

То есть у блока данных 64 байта будет 5,12 мкс на путешествие по шине и возврат к отправителю в случае коллизии. Попробуем просчитать расстояние в лоб: (5,12 * 10^-6)*(2/3*3*10^8)/2=512 метров. Поясню формулу: время путешествия (5,12 мкс переведённые в секунды) * 2/3 скорости света (скорость распространения сигнала в медной среде в м/с) и делим на 2 - для того, чтобы предусмотреть самый худший случай коллизии, когда сигналу придётся пройти весь путь назад до отправителя. Вроде бы и цифра знакомая - 500 метров, но проблема в том, что ограничение для Fast Ethernet - 100 метров до хаба (200 до самой дальней станции). Здесь вступают в игру задержки на концентраторах и повторителях. Говорят, что они все просчитаны и учтены в конечной формуле, но следы теряются, сколько я ни пытался найти эту формулу расчёта с результатом в 100 метров, найти не удалось. В итоге известно, чем ограничение обусловлено, но не откуда взялась цифра 100.

Gigabit Ethernet

При разработке Gbit Ethernet встал очень важный вопрос - время передачи одного бита составляло уже 1 нс и на передачу одной порции данных нужно уже всего лишь 0,512 мкс. Даже при расчёте в лоб моей формулой без учёта задержек получается длина 50 метров (и 20 метров с учётом этих величин). Очень мало и потому было решено, вместо уменьшения расстояния (как было в случае с переходом Ethernet->Fast Ethernet), увеличить минимальный размер данных до 512 байтов - 4096 бит. Время передачи такой порции данных осталось примерно таким же - 4 секунды против 5. Тут, конечно, есть ещё момент, что не всегда получается набрать такой размер - 4 кБ данных, поэтому в конце кадра, после поля FCS добавляется недостающий объём данных. Учитывая, что мы давно отказались от общей шины, у нас раздельная среда для приёма и передачи, и коллизий как таковых нет, всё это выглядит костылями. Поэтому в стандарте 10 Gbit Ethernet от механизма CSMA/CD отказались вовсе.

Преодоление ограничений по длине

Итак, всё вышеуказанное касалось устаревших полудуплексных сетей с общей шиной. Какое это имеет отношение к настоящему моменту, спросите вы? Можем тянуть мы километры UTP или не можем? К сожалению, всё-таки стометровое ограничение имеет и другую природу. Даже на 120 метрах с обычным кабелем в большинстве случаев многие коммутаторы не смогут поднять линк. Это обусловлено и мощностью портов коммутаторов и качеством кабеля. Дело и в затухании, и в наводках, и в искажении сигнала при передаче. Обычная витая пара подвержена влиянию электромагнитных помех и не гарантируют защиту передаваемой информации. Но, прежде всего, давайте посмотрим на затухание. Типичная наша витуха UTP имеет минимум по 27 витков на каждый метр и передаёт данные на частоте 100 МГц. Так называемое погонное затухание - это ослабление сигнала на каждом метре среды. Согласно стандартам затухание не должно превышать 24 Дб. В среднем это значение около 22 Дб для обычного UTP-кабеля, что означает затухание изначального сигнала в 158 раз. Получается, что затухание на 1 Дб происходит каждые 4,5 метра. Если же взять длину кабеля в 150 метров, то затухание получается уже примерно 33 Дб и исходный сигнал уменьшится в 1995 раз. Что уже весьма существенно. Плюс к этому добавляется взаимное влияние пар - переходное затухание. Так называется процесс, когда в параллельных проводниках возникают наводки, то есть часть энергии тратится на то, чтобы возбудить ток в соседнем кабеле. Учтём возможные помехи от силовых кабелей, которые могу проходить рядом, и ограничение в 100 метров становится совершенно логичным.

Почему тогда такого ограничения не было в коаксиальных сетях? Дело в том, что затухание в кабеле зависит от сопротивления/сечения кабеля и частоты. Вспомним теперь, что толстый Ethernet использует кабель с сердечником 2,17 мм. Плюс Ethernet на коаксиальном кабеле работал на частоте 10 Мгц. А чем больше частота, тем выше затухание. Почему вы думаете аналоговый радиосигнал передаётся к антеннам не по такой удобной витухе, а по толстенным фидерам? Кстати, слово Base в стандартах Ethernet означает Baseband и говорит о том, что одновременно может передавать данные через среду только одно устройство, не используется модуляция/мультиплексирование. В противовес ему Broadband накладывает несколько разных сигналов на одну несущую, а с другой стороны каждый отдельный сигнал из несущей извлекается.

На самом деле, учитывая, что затухание обусловлено характеристиками и качеством кабеля, можно достигнуть значительно более радостных результатов, используя более подходящий. Например, с помощью кабеля П-296 или П-270 можно преодолеть даже трёхсотметровый рубеж. Разумеется, это 100 Мб/с в полному дуплексе. Для гигабита уже другие требования. И вообще, чем выше скорость передачи, тем больше параметров приходится учитывать, собственно поэтому в 10Gbit Ethernet поддержка медной среды есть только номинально, а предпочтение отдано оптике.

Итоги и ссылки

В общем, подводя итог всему вышесказанному, цифра в 100 метров - это с хорошим таким запасом, который гарантирует работу даже в полудуплексе на кабеле не лучшего качества. Обусловлена она затуханием и работой механизма CSMA/CD. Данные, использованные в статье.

При организации двухсторонней служебной телефонной оптической связи в одном оптическом волокне на одной длине волны необходимо использовать ВОТ с оптическими дифференциальными системами на основе Y- образных разветвителей. При этом в каждом направлении А-Б и Б-А линейный оптический сигнал передаётся или на длине волны λ =1310 нм, или на длине волны λ =1550 нм.

Известно ,что коэффициенты затухания на этих длинах волн различные:

на λ =1310 нм коэффициент затухания a = 0,34 дБ/км;

на λ =1550 нм коэффициент затухания a = 0,22 дБ/км.

Для обеспечения максимальной дальности связи ВОТ целесообразно использовать λ =1550 нм, но этот вариант увеличивает стоимость ВОТ. Поэтому более широкое распространение получили ВОТ работающие на длине волны λ =1310 нм

Расчёт максимальной дальности связи с использованием ВОТ производится по формуле [ 8 ]

Э - энергетический потенциал ВОТ;

α(λ) [дБ/км] - коэффициент затухания оптического волокна;

ℓов [км] -максимальная протяжённость оптического волокна;

арс -суммарное затухание оптических разъёмных соединений (ОРС) в схеме организации оптической служебной связи;

азап.ВОК = 3дБ, запас затухания оптического кабеля на период эксплуатации(примерно 25-30 лет);

Δаизмерения [дБ] - погрешность измерительного прибора 0,5 дБ;

амакро [дБ] - потери на макроизгибах ВОК, которыми можно пренебречь при правильном монтаже ВОК.

а нс(λ) -среднее допустимое затухание сварных соединений на ЭКУ.

ℓстр.ср. -средняя протяжённость строительной длины ВОК (4 км)

Энергетический потенциал Э рассчитывается по формуле

Э = рпрд - рпрм. мин [дБ]

Где рпрд - уровень передачи линейного оптического сигнала на выходе ВОТ;

рпрм. мин -минимально допустимый уровень приёма на входе ВОТ.

Эти величины приводятся в технических характеристиках ВОТ.

В современных ВОТ величина энергетического потенциалаЭ≈50÷60 дБм.

Обычно, максимальную дальность связи ВОТ необходимо знать при организации оперативной служебной связи на смонтированном ЭКУ.

Тогда в расчёте необходимо учесть, что при этом используется четыре разъёмных оптических соединения ОРС для подключения ВОТ к оптическим кроссам ODF ЭКУ: два ОРС на одной стороне ЭКУ и два ОРС на противоположной стороне.

Среднее затухание ОРС равно примерно 0,3 дБ. Суммарное затухание арс =1.2 дБ.

Среднее допустимое затухание сварных соединений на ЭКУ а нс(λ) определяется в соответствие с нормами на сварные соединения на ЭКУ.

Для длины волны λ= 1,31 мкм величина а нс(λ)=0,15 дБ, Для длины волны λ= 1,55 мкм величина а нс(λ)=0,075 дБ.

В качестве примера в дипломной работе рассчитана максимальная протяжённость связи для ВОТ с величиной энергетического потенциала Э = 50 дБм на длине волны λ =1310 нм.

Подставляя значения в формулу, получим для длины волны λ= 1,31 мкм максимальную протяжённость оптического волокна

=,4 км.

Максимальная протяжённость связи для ВОТ определяется максимальной протяжённостью трассы ВОЛС,которая меньше чем протяжённость оптического волокна

ℓтр.≈ =.

Cтраница 1


Максимальная длина линии, соединяющей извеща-тель ДПС-038 с ПИО-017, выполненной медным проводом с сечением 1 5 мм2, составляет 100 Ом. Для подстройки величины сопротивления линии в реальных условиях используют специально предназначенные в ПИО-17 подстроечные сопротивления. Сопротивление линии должно быть 2 Ом. Если сопротивление линии будет меньше 2 Ом, то извещатель вызовет срабатывание реле при очень малой скорости нарастания окружающей температуры, возможны ложные срабатывания сигнализации. Если сопротивление линии больше 2 Ом, то развиваемая извещателем ТЭДС будет недостаточна для срабатывания реле пли оно срабатывает при пожаре, тепловая мощность которого значительно превышает предельно контролируемую данными извещателями.  


Максимальная длина линии связи равна 14 км. Линией связи служит выделенная телефонная пара.  

Максимальная длина линии пневматической дистанционной передачи может составлять 300 м при внутреннем диаметре передающего трубопровода 4 - 6 мм и инерционности линии передачи 30 - 35 сек.  

Вопрос о максимальной длине L линии сводится к определению максимального электрического сопротивления проводов 3, при котором продолжается надежная работа линии. Таким образом, если принять, что приемник и передатчик соединены медным проводом диаметром 0 5 мм, то, пользуясь известным соотношением из электротехники, можно определить, что длина линии L 28 км.  


Между КП и ПУ допускается максимальная длина линии связи не более 60 км (для выделенных физических линий связи), при радиоканале протяженностью не более 30 км.  

В качестве примера в табл. 2.4 приведена максимальная длина линий связи в зависимости от типа кабеля.  

В некоторых случаях удобнее производить расчеты исходя из максимальной длины линии, при которой обеспечивается отключение при замыкании на корпус.  


Разработанные к 70 - м годам подводные системы связи допускают максимальную длину линии в 7200 км при наличии в ней до 400 полупроводниковых усилителей.  

На физическом цронне ЭМ должны быть определены: тип и характеристики среды передачи данных; топология составных частей среды передачи данных; габариты и конструктивно-технологические характеристики элементов СПД; число передатчиков, приемников, повторителей и отвегвчтедей сигналов на линии моноканала; максимальная длина линии между станциями; статические и динамические характеристики приемников, передатчиков, ответвителей и повтори гелей, а также кодеров-декодеров двоичных сигналов в троичные и обратно.  

На физическом уровне ЭМ должны быть определены: тип и характеристики среды передачи данных; топология составных частей среды передачи данных; габариты и конструктивно-технологические характеристики элементов СПД; число передатчиков, приемников, повторителей и ответвителей сигналов на линии моноканала; максимальная длина линии между станциями; статические и динамические характеристики приемников, передатчиков, ответвителей и повторителей, а также кодеров-декодеров двоичных сигналов в троичные и обратно.  

Модуль вывода дискретных сигналов (МВД) выполняет вывод на исполнительные механизмы сигналов двухпозиционного управления; количество выходных каналов - 8; максимальный уровень коммутируемого напряжения - 48 В; максимальный коммутируемый ток - 0 2 А; максимальная частота коммутации - 10 кГц; максимальная длина линии связи - 3 км.  

Так, например, длина ВЛ напряжением 35 кВ не превосходит 35 - 40 км. Максимальная длина линий 6 кВ составляет 5 - 6 км. Если значение напряжения выбрано или задано, то сечение проводов линии электропередачи выбирают по току нагрузки, а затем проверяют, какова потеря напряжения в линии при таком токе нагрузки.  

Инструкция

Для того чтобы определить протяженность России, необходимо для начала знать ее крайние географические точки. На севере Россия имеет две крайних точки: континентальную и островную. Первая находится на мысе Челюскин на полуострове Таймыр, вторая – на мысе Флигели на острове Рудольфа в архипелаге Франца-Иосифа. Самая южная точка расположена юго-западнее горы Бардюзю, на границе с Азербайджаном. Восточных крайних точек тоже две: островная – на острове Ратманова в составе островов Диомида в Беринговом проливе, континентальная – на мысе Дежнева. Ну, а самая крайняя западная точка России находится на границе Калининградской области и Польши – это Балтийская коса.

Протяженность территории страны с запада на восток или с севера на юг можно определить по масштабу или же с помощью градусной сетки, имеющейся на каждой карте или глобусе. Если вы хотите определить расстояние по масштабу, возьмите линейку, измерьте в сантиметрах расстояние от одной крайней точки до другой и умножьте получившееся число на масштаб – вы получите результат в километрах.

Вычислить расстояние с помощью градусной сетки несколько сложнее. Для определения протяженности страны с севера на юг, выясните широты крайних северной и южной точек, определите разницу в градусах и умножьте полученное число на 111,1 км (градус каждого меридиана равен 111,1 км). Для определения протяженности территории с запада на восток, вам нужно знать долготу крайней западной и крайней восточной точек. Помните, что обе крайние восточные точки имеют западную долготу.

Высчитайте расстояние между крайними точками в градусах. Вычислите разницу и умножьте на необходимый показатель параллели. На параллели 40 градусов северной широты (далее – с.ш.) 1 градус равен 85,4 км; на 50 градусов с.ш. 1 градус равен 71,7 км; на 60 градусов с.ш. 1 градус равен 55,8 км; на 70 градусов с.ш. 1 градус равен 38,2 км.

На уроках географии бывает необходимо с помощью подручных средств перевести визуальные данные карты в строгий язык цифр. Определить протяженность любого географического объекта, в том числе Африканского континента, можно несколькими способами. Но ни один из них не даст на сто процентов верного результата. Погрешность составит около ста километров.

Вам понадобится

  • Довольно подробная карта хорошего академического издания, линейка, калькулятор

Инструкция

Воспользуйтесь справочным материалом по географии . Энциклопедические словари и солидные издания про данную местность , как правило, содержат информацию об основных параметрах заданного географического объекта. Интересующую вас информацию несложно найти в интернете.

Возьмите карту или глобус и с помощью линейки или измерительного циркуля определите протяженность объекта в сантиметрах или миллиметрах. Внимательно рассмотрите углы данной карты. Скорее всего в правом нижнем углу вы найдете информацию о масштабе (сколько километров умещается в одном сантиметре карты). Умножьте получившееся у вас число на конкретный масштаб карты. Полученная цифра и будет искомой.

Наиболее точным арифметическим способом определить протяженность материка является высчитывание по меридианам и параллелям. Определите по карте широту самой северной точки материка на заданной долготе (для Африки это примерно 32о северной широты) и самой южной точки на этой же долготе (около 34о южной долготы). Сложите получившийся результат и посчитайте протяженность материка в градусах 32+34 = 66о.