10. Транспортные сети. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

10. Транспортные сети

10.1. Модели и элементы транспортных сетей

Транспортная сеть (transport network) – часть сети связи, охватывающая магистральные узлы, междугородние станции, а также соединяющие их каналы и узлы (национальные, междугородные). В таблице 10.1 показаны структуры моделей транспортных сетей, имеющих функциональные уровни: физический, трактов и каналов .

Первичные сети, являющиеся базовыми транспортными или магистральными сетями, служат основой для построения всего многообразия современных мультисервисных сетей связи. Таким образом, первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи .

Главным требованием, предъявляемым к транспортным сетям, является выполнение сетью основной функции – обеспечения пользователям возможности доступа ко всем разделяемым ресурсам сети.

Основные информационно-технические характеристики цифровой первичной сети (ЦПС), которые существенно определяют ее возможности по предоставлению гарантированного качества обслуживания пользователей сети и возможности сети в целом, следующие: пропускная способность транспортных магистралей или базовые скорости передачи, определяемые уровнем транспортных модулей (STM-N, N=1, 4, 16,…); объем входящего и исходящего трафика в узлах сети; суммарный трафик в трактах и магистралях сети; надежность или коэффициент готовности сети в целом

К современным ЦПС и корпоративным сетям предъявляются требования, обеспечивающие возможность не только гарантировать необходимое качество обслуживания, но и дальнейшее развитие сети:

Для оценки надежности таких сложных систем, какими являются ЦПС, применяют понятие готовности, или коэффициента готовности, который определяется долей времени, в течение которого сеть может быть использована по назначению. Готовность сети может быть повышена путем аппаратного резервирования элементов (узлов) сети, резервирования трафика, трактов и каналов за счет соответствующей организации архитектуры всей сети, ее топологии, управления и синхронизации сети, включая сети доступа к ЦПС.

Расширяемость означает возможность сравнительно легкого (в ограниченных пределах) добавления отдельных элементов сети (пользователей, служб), наращивания сегментов сети доступа и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество сетевых узлов и протяженность трактов в очень широких пределах без снижения пропускной способности транспортных магистралей.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно осуществлять конфигурацию, наблюдение, контроль и управление, как каждым сетевым элементом, так и всей сетью в целом, включая управление трафиком и планированием развития сети , .

Современная транспортная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима переноса (передачи) (ATM).

Используется иерархия скоростей передачи каналов в соответствии с международными рекомендациями ITU-T и получившим наибольшее распространение европейским стандартом. При этом технологии плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ/PDH) и синхронной цифровой иерархии (СЦИ/SDH) позволяют сформировать транспортную сеть с выделенными цифровыми каналами для всех пользователей первичной сети.

На основе ЦПС СЦИ/SDH можно создавать наложенные сети с коммутацией каналов, например цифровые сети интегрированного обслуживания (ЦСИО/ISDN), и коммутацией пакетов, например АТМ (асинхронный режим переноса (АРП/АТМ)). В ЦПС АТМ–сеть интегрируется поверх сети СЦИ/SDH, как наложенная сеть, представляя собой одновременно и транспортную, и вторичную сети и одновременно являясь сетью доступа.

Технология АТМ или асинхронного режима передачи (АРП/АТМ) разработана как единая универсальная транспортная технология нового поколения сетей с интеграцией услуг, так называемых широкополосных цифровых сетей интегрированного обслуживания (Ш-ЦСИО или B-ISDN) .

Технология АТМ совместима со всеми базовыми сетевыми технологиями глобальных сетей – TCP/IP, SDH, PDH, Frame Relay – и сетевыми технологиями локальных сетей. Технология АТМ обеспечивает передачу в рамках одной транспортной сети различных видов трафика (голоса, видео, данных), иерархию скоростей передачи в большом диапазоне (от 25 Мбит/с до 622 Мбит/с) с гарантированной пропускной способностью для ответственных приложений .

Сети TCP/IP (протокол управления передачей/протокол сети Интернет) занимают особое положение среди сетевых технологий. Они играют роль сетевой технологии, объединяющей сети любых типов и технологий, включая глобальные транспортные сети всех известных технологий.

Транспортная сеть на основе PDH/SDH состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности, регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети. Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.

Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой "банк каналов", которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т.д.). Существенно, что для всех вторичных сетей этот "банк каналов" един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали стандартам.

Физический уровень (таблица 10.1) образован средой передачи сигналов (волоконно-оптической линией, медной линией, радиолинией) и секциями – участками, где происходит регенерация (ретрансляция) сигналов и мультиплексирование (объединение и разделение) различных сигналов. Благодаря наличию секции регенерации (ретрансляции) удается "очистить" сигнал от искажений и помех. Организация секций мультиплексирования позволяет эффективно использовать физическую среду за счет временного разделения передачи каналов. При этом можно реализовать резервирование любой секции мультиплексирования, если предусмотреть дополнительную физическую цепь, оборудование для передачи сигналов по ней и оборудование автоматического переключения. Физический уровень оптической транспортной сети имеет свою особенность, которая состоит в том, что все преобразования сигналов (усиление, ретрансляция, объединение и разделение, вывод и ввод) производятся исключительно оптическими средствами. Таким способом достигаются наивысшие скорости передачи информационных данных – от десятков гигабит до десятков терабит в секунду (Тбит/с). В физической среде, представляемой одномодовым стекловолокном, объединяются (мультиплексируются) множество оптических несущих частот от 2-х до 132 и более), каждая из которых модулирована информационным сигналом.

Уровень трактов (таблица 10.1). Тракты каждой транспортной сети создаются, чтобы обеспечить сквозное прохождение информационных сигналов. Тракты в сети ATM отличаются от трактов сети SDH тем, что они образуются только при наличии информационного сообщения, а в его отсутствии физические ресурсы транспортной сети отдаются для передачи других сигналов. По этой причине путь следования данных в сети ATM называют виртуальным.

Уровень каналов (таблица 10.1). Для любой из рассмотренных моделей транспортных сетей этот уровень выполняет функции интерфейса со вторичными сетями (коммутаторами телефонных, широкополосных, компьютерных сетей и т.д.). Как правило, на уровне каналов создаются типовые электрические и оптические интерфейсы.

Транспортные сети, построенные в соответствии с различными моделями, совместимы между собой на уровнях каналов или трактов.

Сравнивая технологию SDH с технологией PDH, можно выделить следующие особенности технологии SDH: предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся особенно важными; предусматривает прямое мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода; опирается на стандартные оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость оборудования различных фирм-производителей; позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами PDH и, в то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, и так далее; обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN. Технология SDH обеспечивает возможность управления сколь угодно разветвленной первичной сетью из одного центра.

Все перечисленные преимущества обеспечили широкое применение технологии SDH как современной парадигмы построения цифровой первичной сети.

Элементы транспортной сети. Опишем основные элементы системы передачи данных на основе SDH, или функциональные модули SDH. Логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые функциональные связи модулей – топологию, или архитектуру сети SDH .

Сеть SDH, как и любая сеть, строиться из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью.

Мультиплексор. Мультиплексоры SDH выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам. Они являются универсальными и гибкими устройствами, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора – SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора.

Терминальный мультиплексор TM является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующим трибам доступа PDH и SDH иерархии (рисунок 10.1). Терминальный мультиплексор может либо вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать с линейного входа на выход трибного интерфейса.

Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор (рисунок 10.1). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, а также осуществлять замыкание канала приёма на канал передачи на обоих сторонах ("восточный" и "западный") в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Всё это даёт возможность использовать ADM в топологиях типа кольца .

Рисунок 10.1. Синхронный мультиплексор (SMUX): терминальный мультиплексор ТМ или мультиплексор ввода/вывода ADM

Регенератор представляет собой упрощенный мультиплексор, имеющий один входной канал – как правило, оптический триб STM-N и один или два агрегатных выхода (рисунок 10.2). Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путём регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это расстояние составляет 15 – 40 км для длины волны порядка 1300 нм или 40 – 80 км. – для 1500 нм.

Коммутатор. Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рисунке 10.3, например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое соответствие между трибным блоком TU и каналом доступа, что равносильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет возможность коммутировать собственные каналы доступа, (рисунок 10.4), что равносильно локальной коммутации каналов. На мультиплексоры, например, можно возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами.

В общем случае приходиться использовать специально разработанные синхронные коммутаторы – SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную (сквозную) коммутацию высокоскоростных потоков и синхронных транспортных модулей STM-N (рисунок 10.5). Важной особенностью таких коммутаторов является отсутствие блокировки других каналов при коммутации, когда коммутация одних групп TU не накладывает ограничений на процесс обработки других групп TU. Такая коммутация называется неблокирующей.

Рисунок 10.3. Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора.

Рисунок 10.4. Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора.

Рисунок 10.5. Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов.

Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором: маршрутизация виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке ROH соответствующего контейнера; консолидация или объединениевиртуальных контейнеров VC, проводимая в режиме концентратора; трансляция потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, осуществляемая при использовании режима связи "точка – мультиточка"; сортировка или перегруппировка виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор; доступ к виртуальному контейнеру VC, осуществляемый при тестировании оборудования; ввод/вывод виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода;

10.2. Основы построения топологии цифровой первичной сети

При построении топологии планируемой транспортной сети необходимо предусматривать необходимое резервирование сетевых элементов на аппаратном и сетевом уровне, резервирование трафика, увязать топологию сети с организацией ее управления и синхронизации, предусмотреть организацию соответствующих сетей доступа и их подключение к ЦПС .

Существует базовый набор стандартных топологий:

Топология "точка-точка". Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или топология "точка–точка", является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рисунок 10.5). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приёма/передачи).

Рисунок 10.5. Топология "точка-точка", реализованная с использованием ТМ.

Топология "последовательная линейная цепь". Эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводиться каналы доступа. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, как на рисунок 10.6, либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1, как на рисунке 10.7. Последний вариант топологии часто называют "упрощённым кольцом".

Рисунок 10.6. Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM.

Рисунок 10.7. Топология "последовательная линейная цепь" типа "упрощённое кольцо" с защитой 1+1.

Топология "кольцо". Эта топология (рисунок 10.8) широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии – лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар оптических каналов приёма/передачи: восток – запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.

Рисунок 10.8. Топология "кольцо" c защитой 1+1

Архитектура сети SDH .

Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве её отдельных сегментов. Например, радиально-кольцевая архитектура SDH сети фактически строится на базе использования двух базовых топологий: "кольцо" и "последовательная линейная цепь". Другое часто используемое в архитектуре сетей SDH решение – соединение типа "кольцо-кольцо". Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии SDH.

Линейная архитектура для сетей большой протяженности. Для линейных сетей большой протяженности расстояние между терминальными мультиплексорами больше или много больше того расстояния, которое может быть рекомендовано с точки зрения максимально допустимого затухания волоконно-оптического кабеля. В этом случае на маршруте между ТМ (рисунок 10.8) должны быть установлены кроме мультиплексоров и проходного коммутатора ещё и регенераторы для восстановления затухающего оптического сигнала. Эту линейную архитектуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, специфицированных в рекомендациях ITU-T G.957 и ITU-T G.958.

Блоки MUX и LT (рисунок 10.8) конструктивно образуют единый модуль, основой которого является мультиплексор (МТ). Упрощённая структура трактов и секций сети SDH приведена на рисунке 10.8.

Рисунок 10.8. Структура трактов и секций

Организация взаимодействия элементов транспортной сети, а также управления сетью достигается использованием определённых интерфейсов (рисунок 10.8)

SPI – физический интерфейс STM-N, точка подключения оптического волокна.

PI – физический интерфейс компонентных потоков в PDH, либо SDH, сюда же можно включать и неоктетные цифровые потоки, например, каналы цифрового ТВ, и так далее. Этот интерфейс может быть как электрическим, так и оптическим.

Т – интерфейс, предназначенный для передачи и приёма сигналов синхронизации.

Q – интерфейс сети управления, точка подключения соединительных линий для двухсторонней передачи информации от узлов управления.

F – интерфейс контроля. В эту точку подключается персональный компьютер (ПК), программное обеспечение которого позволяет контролировать состояние не только своей станции, но и станции своей сети .

В интерфейс Т включен сетевой элемент (СЭ), которым могут управлять или сигнал от первичного эталонного генератора (ПЭГ); или от ведомого задающего генератора (ВЗГ), или сигнал компонентного потока (КП), или линейный сигнал (ЛС). Кроме того, сигналы синхронизации могут быть поданы на сетевые элементы других систем. С выходов СЭ управляющие сигналы поступают в тракты передачи (Вых.2) и приёма (Вых.1).

Контрольные вопросы:

1. Дайте понятие первичной сети. Назовите основные функции транспортной сети связи.
2. Рассмотрев структуры многоуровневых моделей транспортных сетей, дайте сравнительную оценку сетей, указав их общие черты и отличия.
3. Каковы особенности технологии SDH?
4. Охарактеризуйте физический уровень транспортной сети.
5. Перечислите основные функциональные модули SDH.
6. В чём состоят функции мультиплексора ввода-вывода?
7. Выделите основные функции, выполняемые коммутатором.
8. Перечислите стандартные топологии транспортной сети.
9. Какие схемы построения транспортных сетей используются для повышения их надёжности и живучести?
10. Для чего используется интерфейс F?

Современная транспортная сеть должна обеспечивать экономически эффективную агрегацию любого клиентского трафика и его надежную, высококачественную передачу по каналам связи. Этого можно достичь с помощью различных транспортных технологий, многие из которых разработаны совсем недавно.

Транспортные решения следующего поколения

Широко распространенные TDM-технологии, базирующиеся в основном на принципах синхронной иерархии SDH (STM-N, VC-n и т.п.), в настоящее время вытесняются:

На электрическом уровне - технологиями Carrier Ethernet (интерфейсы E/FE, GE, 10GE, 40GE и 100GE) и MPLS-Transport Profile. Эти технологии обеспечат широкие возможности для создания транспортных сетей с пакетной коммутацией операторского класса, ориентированных на установление соединений;

На фотонном уровне - технологиями оптической транспортной иерархии OTH/OTN, похожими на SDH, но в отличие от нее обеспечивающими прозрачность передачи и кросс-коммутации совокупности TDM- и пакетного трафика в любом сочетании с дальнейшей их передачей по каналам систем с разделением каналов по длине волны оптического излучения (систем со спектральным уплотнением каналов) - WDM.

Сервисные сети IP/MPLS могут предоставлять услуги, соединяясь между собой, с системами опорной сети операторов фиксированной и мобильной связи, с точками присутствия провайдеров услуг, а также с системами широкополосного доступа непосредственно или поверх транспортной сети операторского класса. Пакетные коммутаторы с функциональностью Carrier Ethernet/T-MPLS & MPLS-TP становятся важным элементом транспортного уровня сети, взаимодействуя поверх существующих сетей NG SDH/MSPP и/или прозрачного и гибкого фотонного уровня OTN/WDM. Гибкий автоматизированный WDM-фотонный уровень снабжается программно перестраиваемыми и реконфигурируемыми оптическими узлами ввода/вывода T&ROADM. Эти и другие решения, включая использование интеллектуальных транспортных технологий ASON/GMPLS (Intelligent Optical Core), должны быть масштабируемыми по производительности и открытыми для модернизации.

Конвергенция транспортных решений и технологий Ethernet: эволюция к 40G и 100G

Процессы IP-трансформации стимулировали исследования по увеличению пропускной способности транспортных сетей как для традиционного (TDM), так и для пакетного трафика.

Для существующих систем синхронной транспортной иерархии SDH стандартизованы скорости передачи от STM-1 (155 Мбит/с) до STM-256 (40 Гбит/с), увеличивающиеся от уровня к уровню с коэффициентом 4. Для систем оптической транспортной иерархии стандартизованы скорости передачи от OTU-1 (2,5/2,7 Гбит/с) до OTU-3 (40/43 Гбит/с), которые также увеличиваются от уровня к уровню с коэффициентом 4. Скорость передачи Ethernet (интерфейсы) росла с коэффициентом 10 и достигла на сегодняшний день 100 Гбит/с. Конвергенция этих технологий началась со скоростей передачи 10G. Исследования последних лет показали, что эта конвергенция развивается в направлении скоростей передачи 40G и 100G. Проходящая в настоящее время стандартизация поддерживает такую конвергенцию и закладывает перспективу для создания сетей следующих поколений.

Предложенные первоначально для центров сбора и обработки данных, а также для корпоративных компьютерных сетей системы 40GE, по всей вероятности, будут широко использоваться и на уровне транспортных сетей с внедрением непривычного для Ethernet-технологии коэффициента 4 (40GE по отношению к 10GE). На магистральном уровне сетей будет реализована скорость передачи 100GE/OTN с непривычным для транспортных сетей коэффициентом 2,5 по отношению к внедряемому сегодня уровню 40GE/OTN.

Удовлетворение поставленных сервис-провайдерами требований невозможно без освоения скоростей передачи данных в диапазоне до 100 Гбит/с и выше.

Для новых протоколов и интерфейсов 40G и 100G в настоящее время разрабатываются стандарты. Еще в июле 2006 г. рабочая группа IEEE 802.3 WG создала специальную группу High Speed Study Group (HSSG), утвердившую год спустя две MAC (Media Access Control) скорости передачи:

40GE для приложений, связанных с взаимодействием серверов (server-to-server), а также серверов и пакетных коммутаторов (server-to-switch);

100GE для приложений, связанных с взаимодействием пакетных коммутаторов (switch-to-switch), включая соединения «точка-точка» между сетевыми кластерами и т.п.

Главные усилия направлены на выбор новых технологий и решений, включая новые методы линейного кодирования, которые позволят наиболее эффективно передавать высокоскоростные цифровые потоки 40 Гбит/с и 100 Гбит/с по каналам систем WDM, работающих сегодня в основном на скоростях не выше 10 Гбит/с (из расчета на каждый оптический канал).

Для увеличения дальности передачи потоков 40 Гбит/с и 100 Гбит/с по каналам систем WDM будут использованы многоуровневые линейные коды (QAM и т.п.), улучшенные коды с исправлением ошибок (SFEC), а также методы когерентного приема вместо дифференциального детектирования сигналов. За новыми методами будущее, но на начальных этапах 100-гигабитные системы будут внедряться с определенными ограничениями по дальности передачи на WDM-системах, уже работающих на уровне 10 Гбит/с.

Транспортные решения OTN/OTH

Оптическая транспортная иерархия (Optical Transport Hierarchy, OTH), как определено в рекомендации МСЭ G.798 & G.709, предусматривает методы размещения, мультиплексирования и управления сетями, поддерживающими различные клиентские сигналы в их натуральном формате, независимо от типов используемых протоколов. В стандарте описана единая структура Optical Data Unit (ODU)/Digital wrapper, в которой можно разместить несколько существующих фреймов потоков данных, а затем объединить их с другими сигналами и далее передавать и управлять в едином стиле с единой функциональностью, аналогичной той, что принята в системах SDH.

Первая версия OTH была ориентирована преимущественно на клиентские сигналы SDH. Поэтому изначально в рекомендации G.709 были определены только 3 фиксированных типа ODU-контейнеров:

ODU 1 for CBR 2G 5 (STM -16);

ODU 2 for CBR 10G (STM -64);

ODU3 for CBR40G (STM-256).

В настоящее время структуры OTH рассматриваются с учетом передачи таких клиентских сигналов, как

Ethernet 1GE , 10GE WAN /LAN , 40GE , 100GE ;

OTH 2,5G , 10G , 40G , 100G ;

SDH 2,5G , 10G , 40G ;

FC 1G, 2G, 4G, 8G (10G).

Технология OTN является идеальным средством для создания конвергентных транспортных платформ, обеспечивающих прозрачность при передаче трафика, относящегося к любым услугам поверх оптических каналов WDM-систем, поскольку имеет собственный отдельный заголовок, похожий на заголовок в SDH и дающий возможность контролировать сеть и управлять ею. Поэтому поддерживается прозрачная совместная передача совокупности асинхронного (пакетного) и синхронного (TDM) трафика в любых сочетаниях.

Кроме того, системы OTN:

Очень эффективны при поддержке асинхронных пакетно ориентированных услуг, таких как GE, 10GE, различного уровня Fiber Channel (FC), ESCON & FICON, не имеющих собственных средств мониторинга на физическом уровне;

Позволяют обнаружить и локализовать отказы в WDM-сети, значительно повышая качество предоставляемых услуг;

Являются единственной технологией, которая может передавать широко распространенные в IP/Ethernet клиентские сигналы 10GE LAN PHY;

Обеспечивают совместную передачу синхронных и асинхронных сигналов поверх одного оптического lambda-канала системы WDM.

Следует, однако, отметить, что стандартизация OTN не закончена, в частности алгоритм размещения GE, FC и Video еще не до конца разработан, прозрачное размещение 10GE оговорено параллельно в нескольких различающихся стандартах, для группирования и коммутации сигналов со скоростями передачи ниже 2,5 Гбит/с на практике все еще используются системы SDH. Однако стандартизация продолжается, включая уровень ODU4/100GE и уровень ODUflex для сигналов со скоростями ниже, чем ODU-1 (sub-lambda-каналы).

Технология OTN имеет все шансы стать в перспективе универсальным прозрачным электрическим уровнем оптических магистральных сетей связи, расширяя хорошо отработанные в TDM/SDH методы OAM на пакетные интерфейсы типа Ethernet (включая 10GE LAN PHY), FC, ESCON, Digital Video и т.п.

Роль ROADM на фотонном уровне транспортной сети

Реконфигурируемые оптические мультиплексоры ввода/вывода ROADM упрощают процесс планирования и обслуживания сетей DWDM, обеспечивая автоматизацию (с минимальным участием обслуживающего персонала) процессов добавления, удаления или перенаправления оптических каналов. В существующих сетях эти процессы пока осуществляются вручную с затратой значительных усилий на адаптацию оборудования и переключение трафика и требуют высокой квалификации персонала. Основой ROADM стали оптические устройства нового класса, а именно селективные переключатели длин волн Wavelength Selective Switch (WSS) с одним входом (групповой сигнал) и многими выходами для групп и/или индивидуальных каналов или со многими входами для групп и/или индивидуальных каналов и одним выходом.

Следует отметить, что если в узле производится ввод, вывод или перемаршрутизация/коммутация канала на другое направление передачи, то все соединения между узлами сети, включая транзитные соединения через узел на фотонному уровне, должны выдерживать тонкий баланс между параметрами индивидуальных оптических каналов (длин волн) для достижения оптимальных параметров в системе передачи в целом. Поэтому в ROADM имеется функция динамической балансировки уровней оптической мощности различных оптических каналов.

Как только в системах WDM стали доступны транспондеры с возможностью перестройки длины волны излучения во всем C-диапазоне в соответствии с сеткой частот с шагом 100 ГГц и 50 ГГц (до 80-96 длин волн оптического излучения в C-band), в ROADM обнаружился новый ограничивающий фактор. Оптические каналы выводились на фиксированные порты ROADM, соответствующие конкретному значению длины волны оптического излучения. Поэтому, несмотря на гибкость транспондеров, избежать ручных операций для переключения канала на новые направления не удавалось.

В результате проведенных исследований для предотвращения блокирования оптического канала было предложено устройство colorless ROADM, в котором любой пользовательский порт может быть использован для организации канала с любой длиной волны оптического излучения. На следующем этапе были применены directionless ROADM, в которых к любому порту любого направления передачи может быть адресован оптический сигнал на любой длине волны. Ввод/вывод соответствующего канала по любому направлению осуществляется автоматически, без нарушения баланса в оставшихся оптических каналах, передаваемых через узел насквозь. Такая концепция в сетевых решениях Alcatel-Lucent получила название Zero Touch Photonic (ZTP) - сеть, перестраиваемая посредством системы управления, т.е. без «ручного» вмешательства персонала на узлах (рис. 1).

Наличие в узлах WDM-сети colorless & directionless T&ROADM-систем является обязательным условием реализации функциональности ASON/GMPLS на фотонном уровне сети.

Интеллектуальные транспортные решения ASON/GMPLS

Сети следующего поколения должны быть более динамичными, обеспечивать эффективное использование ресурсов и высокий уровень надежности и качества предоставления услуг по запросу. Иными словами, нужно обеспечить динамическое предоставление ресурсов сети (необходимой полосы) для доставки любых услуг в любое время любому пользователю. Именно поэтому IETF расширил сигнализационные и маршрутизирующие протоколы MPLS за пределы IP-сети, и на этой основе был разработан обобщенный протокол General MultiProtocol Label Switching (GMPLS).

Функциональность GMPLS с распределенным уровнем системы управления (Control Plane), отделенным от уровня передачи данных (Data Plaine), стала следующим этапом эволюции технологий MPLS для использования их в транспортных сетях. МСЭ-Т (ITU-T) более глубоко рассмотрел сетевые аспекты применения этой функциональности в ряде рекомендаций для Automatically Switched Optical Network (ASON). OIF завершил стандартизацию сетевых интерфейсов. Пользовательские интерфейсы UNI служат для доступа к сети ASON для запроса на предоставление услуг, контроля соединений, обеспечения QoS в соответствии со SLA, сбора сообщений об отказах и т.п. Сетевые интерфейсы NNI предназначены для связи между сетевыми элементами, сетевыми доменами и разными сетями. На этом уровне в рамках Control Plane ведутся обработка запросов на соединения, их организация и контроль, обмен в определенных объемах информацией о доступных ресурсах в сетевых элементах и соединениях, маршрутизация сервисов между сетевыми доменами и т.п.

Одно из основных достоинств интеллектуальной транспортной сети с функциональностью ASON - способность по требованию пользователей или запросу от системы централизованного управления сетью автоматически устанавливать:

Соединения внутри сети, построенной на оборудовании одного поставщика;

Сквозные соединения на сети, построенной не только на оборудовании разных поставщиков, но и с использованием разных функциональных и технологических уровней, ориентированных на установление соединений, например SONET/SDH (VC-N), WDM/OTN (OCH, ODU), T-MPLS/MPLS-TP (LSP, PW3) и т.п.

Для реализации ASON/GMPLS на фотонном уровне в узлах WDM-сети размещаются системы T&ROADM, обеспечивающие переключение оптических каналов без дополнительного O-E-O-преобразования. Если системы T&ROADM имеют коэффициент связности N до 6-10 (количество направлений, на которые можно переключить оптический канал из одного узла сети на фотонном уровне), то в этом случае отпадает необходимость сохранять свободной до 50% емкости сети для реализации защитных механизмов с полным дублированием каналов типа O-SNCP, OCP и т.п. Достаточно иметь 10-25% распределенной свободной емкости на соединениях в сети, чтобы обеспечить возможность обхода пораженных участков на основе ASON/GMPLS.

В этих же узлах могут размещаться системы автоматического переключения трактов, работающие в соответствии со стандартом OTH/OTN на электрическом уровне и обеспечивающие прозрачное переключение данных на уровне ODU и/или sub-lambda-каналов (ODUflex), включая GE, 10/100 Ethernet, Fiber Channel, FICON/ESCON, SONET/SDH и т.п. Технология ASON/GMPLS может быть реализована и на OTH/OTN-уровне сети (рис. 2).

Функциональность ASON/GMPLS на уровне SDH уже внедрена на многих сетях. Аналогичная функциональность на фотонном уровне, обеспечивающая при отказах сети автоматическое восстановление (без вмешательства в этот процесс оператора системы управления) оптических lambda-каналов, реализована в оборудовании 1626LM и начнет внедряться на сетях операторов в 2010 г. икс

К атегория: Товарищества

Транспортные связи

При организации садоводческого товарищества очень важно обеспечить рациональное решение основных и второстепенных транспортных связей. Основные транспортные связи - это электропоезда, маршрутные автобусы, личный транспорт. Весь этот транспорт проходит по уже проложенным магистралям. Именно к ним привязываются выделяемые для садоводческих товариществ территории. Расстояние от основных магистралей до участков должно быть не более 3 км. Второстепенные транспортные связи - дороги местного значения, которые соединяют непосредственно автомагистраль или станцию железной дороги с садоводческим товариществом, а также проезды на его территории.

Для удобства подъезда к каждому участку всю территорию разделяют на секторы, охватывающие по два ряда участков. Между секторами прокладывают основные проезды шириной 6-8 м (проезжая часть 2,5-3,5 м, обочины по 1,5-2 м), а перпендикулярно к ним примерно через 400 м (не более) - поперечные такой же ширины. На основных проездах, посередине между поперечными, устраивают разъездные площадки длиной 14 и шириной 7 м (не менее). Вдоль общего забора предусматривается обходная дорожка шириной 1,5 м. Если садоводческое товарищество включает свыше 50 участков, то следует устраивать не менее двух въездов на территорию. Ширина ворот должна быть 4,5, калитки - 1 м.

Подъездные пути и основные проезды по участку выполняются из местных материалов - песка, гравия, доломита, шлака и др. Вдоль проезжей части устраиваются кюветы глубиной до 0,5-0,6 м для стока ливневых вод.

Важным моментом благоустройства территории является создание транспортных стоянок и разворотных площадок (рис. 3.). Устраиваются они, как правило, в конце улиц или проездов для удобного маневра при разъездах и выездах машин. Автостоянки можно разместить и у основного въезда на территорию. Однако садоводы зачастую предпочитают ставить машину на своем участке, хотя это требует достаточно большой площади. В этом случае стоянку удобнее расположить под террасой или в цокольном этаже.

Рис. 1. Примеры устройства поворотных тупиков и автостоянок (размеры в метрах)

Планировка садовых участков (рис. 2). При разбивке территории на отдельные участки обычно стремятся к тому, чтобы они занимали как можно меньшую длину вдоль улицы, что дает снижение затрат на устройство дорог, инженерных коммуникаций и т. п. Для застройки применяются отдельные или блокированные домики. Улучшить планировку участков и внести в застройку разнообразие можно путем устройства тупиковых и петельных подъездов к расположенным с отступом от улицы домикам. Домики можно размещать по отношению к улице короткими или протяженными фасадами. Петельные и тупиковые приемы застройки позволяют на 15-30 % сократить длину улиц и инженерных коммуникаций и одновременно значительно улучшить архитектурно-художественные качества застройки всей территории. Групповое размещение садовых домиков вокруг небольшого замкнутого дворика создает хорошие защитные условия от ветров. На образовавшемся замкнутом дворике можно организовать детскую площадку со спортивным инвентарем или общее место отдыха группы садоводов.

Планировка небольшого по площади садового участка должна быть продуманной и экономичной. Он может делиться на три части: зону сада и огорода, занимающую 60- 65 % площади; зону отдыха, включая садовый домик,- 20-25 %; зону хозяйственного двора с постройками - 10-15 %. В каждом отдельном случае следует учитывать особенности участка: его площадь, форму, рельеф, направление господствующих ветров, ориентацию относительно сторон света, наличие растительности, водоема и т. д.

Зона сада и огорода должна быть расположена в южной или юго-восточной части участка. Основной организующей осью сада является дорожка, идущая от домика (шириной 0,5-0,6 м). Рядом с ней прокладывается оросительный трубопровод. По периметру участка на расстоянии 1 м от границ можно высадить ряд ягодных кустарников - крыжовник, смородину красную и белую (в ряду через 1,5 м), смородину черную, малину (в ряду через 1 м).

Рис. 2. Примеры застройки садоводческих товариществ отдельными и блокированными домиками: а - отдельными домиками вдоль улицы; б - то же, в шахматном порядке; в - блокированными домиками вдоль улицы; г-то же, в шахматном порядке; д - петельная застройка; е - тупиковая застройка

Ягодные кустарники сажать одновременно нецелесообразно. Лучше это сделать в четыре приема (через 2-3 года), создавая тем самым ягодниковый оборот, в котором четвертую часть предназначенной для них площади отводят для подготовки под посадку, еще одну такую же часть - под молодые кусты, столько же - под плодоносящие, а остальное - под находящиеся уже в стадии завершения плодоношения. Это будет гарантировать равномерное поступление урожая, большую надежность от вымерзания и меньшее повреждение кустарников вредителями и болезнями.

С одной стороны участка, отступив 3 м от ягодных кустарников, можно разместить ряд (или два) яблонь. Эти высокорослые и раски дистые деревья располагают в 4 м от границы, чтобы они не затеняли соседний участок. В ряду их также высаживают через 4 м. Косточковые деревья (вишня, слива, черешня, алыча) высаживают в ряду через 3 м.

Свободное пространство отводится под выращивание земляники садовой (клубники), овощных, зеленных культур и картофеля. Эту площадь разбивают на 8-10 участков и устанавливают овоще-земляничный севооборот. В результате местоположение каждой культуры периодически меняется, что очень важно для рационального использования питательных веществ в почве и защиты растений от вредителей и болезней, а в конечном счете для получения более высокого урожая каждой культуры. Чередование в севообороте может быть следующим: вначале редис, салат, укроп, петрушка. Вслед за их уборкой высаживается садовая земляника разных сроков плодоношения. Затем может быть высажен картофель, огурцы, помидоры, морковь, свекла, лук, чеснок, горошек.

Целесообразно практиковать смешанные и уплотненные посевы. При этом культуры подбирают с учетом их индивидуальных особенностей и взаимного влияния друг на друга. Соседство растений может быть благоприятным или вредным. Например, огурцы дружат с горохом, капустой, но враждуют с картофелем. Капуста белокочанная в качестве соседей признает укроп, сельдерей, лук, салат, картофель и недолюбливает помидоры и столовую фасоль. Морковь хорошо соседствует с помидорами и горохом. Картофель уживается с фасолью, капустой, хреном и луком, но не терпит помидоров и огурцов.

Разбивка сада и огорода, конечно, дело индивидуальное, и здесь многое зависит от запросов садовода, местных и природных условий, но принципами правильного ведения агротехники все же следует руководствоваться. Тогда растения меньше болеют, лучше плодоносят. Об этом каждый садовод-любитель может прочитать в специальной агротехнической литературе (см. список рекомендуемой литературы, помещенный в конце книги).

При выборе площадки для строительства садового домика кроме местных условий (направление ветра, солнечное освещение, рельеф) следует учитывать и характер застройки соседних участков. Домик ставят с отступом от дороги не менее чем на 3 м. Его располагают таким образом, чтобы расстояние между соседними домиками в продольном и поперечном направлении было не менее 12 м. При блокировке домиков между каждой парой должен быть 15-метровый разрыв.

Так как тень от строений затрудняет рост растений, домик следует строить компактным. При входе на участок с северной стороны его лучше разместить в начале участка, а с южной - в глубине. Выгодно сместить домик с оси участка в сторону падения тени. Обычно его располагают фасадом к дороге и параллельно ей, но строго соблюдать это правило необязательно. Он может стоять даже под углом к ней. Если участок ориентирован к дороге северной стороной, домик в эту сторону лучше развернуть боковым фасадом.

Зона отдыха, как никакая другая, отражает вкусы и любимые занятия людей. Она формируется, как правило, возле домика, продолжая террасу, что дает как бы добавочные резервы жилой площади. Умело оборудованная, она с большой пользой может быть приспособлена для различных видов деятельности. Одни увлекаются цветоводством и хотят создать богатую коллекцию цветов, другие любят посидеть у воды и размещают здесь красиво выполненный водоем, третьи предпочитают заняться на открытом воздухе творческим, допустим, столярным трудом и приспосабливают для этой деятельности всю площадку. Если в семье есть маленькие дети, можно сделать небольшой уголок для игр - повесить качели, устроить песочницу и т. д., а для детей постарше организовать спортивную площадку (турник, бревно и т. д.). Зону отдыха можно создать легко перестраиваемой за счет выносной мебели и организации временного проведения досуга. Хорошей площадкой для отдыха будет зеленая лужайка с вкраплением мощений из каменных плит, или декоративный садик, оформленный группой цветущих кустов, или декоративные экраны - решетки, заплетенные лианами (рис. 3).

Небольшое пространство зоны отдыха не следует загромождать малыми формами. Надо стремиться к простому и естественному их оформлению, бережно относиться к природным элементам, если они оказались на участке: камням, рельефу, растениям. Хорошо, если на зеленом газоне будет расти одно-два дерева, под сенью которых удобно разместить садовую мебель - стол, скамьи, шезлонг и т. д. (рис. 3).

Одно из основных требований к расположению домика на участке - удобная взаимосвязь его со всеми зонами и в первую очередь с хозяйственной, которую составляют хозяйственный двор, теплица, сарай, погреб, летний душ, туалет. Они должны находиться в противоположной от проезжей дороги стороне. Их можно строить или отдельно стоящими, или блокировать между собой или с хозяйственными строениями соседнего участка.

Рис. 4. Садовая мебель

Для разведения птиц или кроликов во дворе следует предусмотреть выгульную площадку, обязательно огородив ее. Здесь же, у сарая, следует отвести площадку для строительных материалов. Другую площадку (15-20 м2) надо предусмотреть со стороны проезжей части (для привозного удобрения, песка, топлива, для стоянки машины).

Возможна и блокировка хозяйственных построек с домиком. Это позволяет рациональнее использовать землю и достигнуть большого комфорта. Выиграет также архитектурный облик садового домика. Однако в этом случае следует устраивать вентиляцию для санитарных и складских помещений. При пристройке к глухим стенам домика или к летним помещениям (террасе, веранде) вход в хозяйственные постройки лучше расположить с противоположной от входа в жилье и зону отдыха стороны. К домику могут быть пристроены теплицы, с южной или юго-восточной стороны.

Спортивно-игровые площадки следует устраивать в местах, защищенных от господствующих ветров. Они должны быть сухими (при уровне грунтовых вод не менее 0,7 м от спланированной поверхности) и находиться не ближе 15-18 м от хозяйственных построек, дорог, улиц, садовых домиков. Спортивно-игровые площадки имеют, как правило, прямоугольную форму, однако в зависимости от местных условий их конфигурация может изменяться. Земельный участок, отведенный для спортивно-игрового комплекса, огораживают посадками древесно-декоративных растений. Газон здесь должен состоять из стойких к вытаптыванию травосмесей. Допустимы и другие покрытия. Водоотвод осуществляется поверхностным стоком за счет уклона поверхности в сторону проездов.

Рис. 8. Оборудование детской площадки

Общие детские площадки в садовом товариществе также необходимы, ведь дети почти весь день проводят на воздухе. При организации таких площадок необходимо учесть ряд факторов - правильное освещение солнцем, близость к дому и хорошую просмат-риваемость. В жаркое время дня такая площадка должна быть затененной., а в утренние и вечерние часы - освещенной солнцем. Главное на детской площадке - это игровое оборудование, затейливое, удобное, красивое. Здесь, как нигде, можно проявить выдумку, фантазию и вкус.

Рассмотрим один из вариантов оборудования детской площадки (рис. 7). Самое простое и необходимое игровое оборудование - песочница и столик со скамьями. Они представляют собой как бы единое целое. Барьер песочницы сделан из деревянных кругляков, вертикально вкопанных в землю. Используются для этого и горбыли или обрезки досок. Песочница в данном варианте имеет квадратную форму, но может иметь и какую-либо другую.

На площадке кроме песочницы и столика со скамьей могут быть установлены лесенки, качели, горки и другое оборудование для игр. Пергола, увитая растениями, создаст ажурную тень и иллюзорно замкнет площадку. После того как оборудование детской площадки будет готово, его нужно покрасить яркими, веселыми красками.

- Транспортные связи

Пространственная структура транспортных систем определяется транспортными сетями. Транспортной сетью называется совокупность транспортных связей, по которым осуществляются пассажирские и грузовые перевозки.

Классификация транспортных сетей может быть произведена по разным признакам. Классификация относительно используемых видов транспорта приведена на рис. 2.8. В соответствии с этой классификацией укрупненно транспортные сети можно разбить на три группы. Г/о кратчайшим направлениям между пунктами перемещения могут перемещаться лишь немногие виды транспорта. Причем реальные пути их перемещения практически всегда отклоняются от прямолинейных вследствие необходимости обхода запретных районов, суверенных территорий, природных особенностей и т. п. Например, для воздушного транспорта в целях разумного ограничения пролета над иностранной территорией, облета воздушного пространства городов, повышения безопасности прокладываются воздушные коридоры, которые используются для прокладки различных маршрутов.

Естественные пути для перемещения являются наиболее древними транспортными сетями. Главным образом это реки и пригодные для перемещения внедорожных транспортных средств участки земной поверхности.

Основное количество грузов и пассажиров перемещается по дорогам. Дороги по особенностям перемещения делятся на рельсовые и безрельсовые. Из рельсовых дорог несколько особняком стоят монорельсовые дороги не только потому, что они используют один рельс, но и по причине особенностей привода используемых па них транспортных средств, расположения их над или под рельсом и т. п. Среди безрельсовых дорог можно выделить транспортные сети с направляющим устройством (механическим или бесконтактным), которые получают в последнее время все большее распространение нс только в пределах производственных помещений, но и для городского транспорта (например, системы типа Translohr, которые используют трамваи на обычных автомобильных колесах с одним направляющим рельсом).

Рис. 2.8.

Необходимо отметить, что транспортная сеть никогда не соответствует дорожной сети. В зависимости от габаритов и массы груза, параметров используемых транспортных средств транспортная сеть будет тем или иным фрагментом дорожной сети. Например, не по всем улицам города разрешено движение грузовых автомобилей, и в транспортной сети для них эти улицы будут исключены. Не все железнодорожные пути электрифицированы, причем на некоторых направлениях может использоваться постоянный, а на некоторых - переменный ток и т. д. Таким образом, можно сказать, что отдельные дуги транспортной сети специализируются на пропуске потоков отдельного вида, что приводит к формированию определенных структурных свойств сети.

При проведении исследований из транспортной сети выделяют подсеть, предназначенную для движения определенного вида транспорта. Например, при исследовании пассажирских перевозок в городе выделяют подсети скоростного транспорта, электрического транспорта, пешеходного движения и т. п.

Важнейшей особенностью транспортных сетей является то, что они в общем случае, кроме промышленного транспорта, не входят в транспортную систему, а являются для нее внешней средой. При этом транспортные сети во многом определяют количественные и качественные характеристики работы транспортных систем. В то же время, если мы рассматриваем вопросы, связанные с движением транспортных средств, то транспортные сети включаются в исследуемую транспортную систему.

Городскую транспортную сеть образует совокупность улиц и транспортных проездов, а также подземные, надземные или наземные транспортные линии, которые могут быть не связаны с уличной сетью, например линии метрополитена, эстакадные или обособленные участки трамвайных линий и т. п. Определяющей особенностью городских транспортных сетей является их неразрывная связь с обслуживаемым городом, характеристиками расселения, особенностью застройки, рельефом местности, климатическими особенностями и т. д. Тесная связь между характеристиками транспортной сети и обслуживаемого города определяет присущую городским транспортным сетям индивидуальность, которая влияет на организацию работы транспорта, условия его работы, эффективность и т. п. Это объясняет невозможность избежать индивидуального изучения и оптимизации транспортной сети для конкретного города.

Много особенностей транспортных сетей связано с историей их развития. В исторических городах характеристики транспортных сетей определялись совершенно другими требованиями и достались нам в наследство из предыдущих эпох. Естественно, не всегда есть возможность и рационально модернизировать их под современные требования.

Транспортные сети новых городов планируют так, чтобы создать наиболее эффективные транспортные связи между различными районами и внешним транспортом и обеспечить их пропускную способность на перспективу В соответствии с этим Строительные Нормы и Правила (СНиП) предусматривают районирование городов и четкую классификацию транспортных связей по назначению и характеристикам.

Основные свойства транспортных сетей определяются их морфологическими характеристиками (характеристики формы и строения сети). Для определения морфологических характеристик транспортная сеть представляется в виде графа. Простые конфигурационные части сети называются структурными элементами, а сложные - структурными компонентами. Структурные элементы включают замкнутые контуры - циклы и линейные элементы - ветки . Структурные компоненты слагаются из этих элементов. В зависимости от наличия в сети структурных элементов сети делятся на три типа:

• древовидные , состоящие только из веток (рис. 2.9, а);
• циклические , включающие и циклы, и ветки (рис. 2.9, б );
• ячеистые , состоящие только из циклов (рис. 2.9, в).

Совокупность циклов, в которой у каждого цикла есть хотя бы

одно общее ребро с другим циклом, представляет собой циклический остов. Древовидная (незамкнутая) структурная компонента называется дендритом. Дендриты в зависимости от своего положения относительно циклических компонентов делятся на соединительные , внутренние и внешние. Вершина, общая для дендрита и циклического компонента, называется корнем дендрита. От корня ведется отсчет значений топологического радиуса дендрита и выделяются топологические ярусы разветвления.

Сложность сети характеризуется числом топологических ярусов - замкнутых колец циклов. Ярусы выделяются, начиная с внешней границы остова. Первый ярус выделяется путем кругового обхода всех циклов, примыкающих к внешней границе остова и имеющих хотя бы одну общую вершину с внешней границей. Совокупность циклов в этом внешнем кольце образует первый топологический ярус. Следующий ярус выделяется путем кругового обхода внутренней границы первого яруса и отнесением к нему тех циклов, которые имеют с этой границей хотя бы одну общую вершину.

Рис. 2.9.

Трамвайная сеть Санкт-Петербурга имеет один топологический ярус, т. е. является простейшей транспортной сетью без резервирования (рис. 2.10).

Рис. 2.10.

Наибольшей надежностью отличаются сети с большим количеством циклов, гак как в этом случае всегда имеется возможность использовать следующий элемент сети вместо элемента, вышедшего из строя. Сеть трамвая в Санкт-Петербурге имеет всего два циклических остова: один в центральной и северной частях города (от пересечения Садовой ул. с Лермонтовским нр. до нр. Просвещения), второй в восточной (Невский район). При этом если первый циклический остов включает 8 циклов, то второй - всего два. Это значит, что основная часть сети состоит из дендритов или веток. На таких участках выход из строя любого из них разрывает сеть.

В Санкт-Петербурге несколько сглаживает ситуацию самодостаточность дендритов. Все три дендрита на юге города обслуживаются собственными трамвайными парками. В восточной части города сеть дублируется двумя связями с трамвайными парками № 3 и 7. Район Веселого Поселка обслуживается циклом. А вот район Ржевка-Поро- ховые имеет развитый дендрит с критическим участком на Ириновс- ком пр. Разрыв этого участка лишает возможности транспортного обслуживания всего района. В центральной части города высокий риск разрыва связей имеет трамвайный дендрит Васильевского острова, имеющий единственную связь с общей сетью по Кронверкскому пр. На северо-западе критическими являются связи по ул. Савушкина и нр. Испытателей. Наиболее благополучная ситуация с надежностью сети наблюдается в северной части города.

Кардинальным методом повышения надежности транспортной сети является строительство участков для образования циклов.

Модель mpancnopmnoU сети может быть представлена в виде графа. Граф - это фигура, состоящая из точек (вершин) и соединяющих их отрезков (звеньев). Вершины графа - эго точки на сети, наиболее важные для определения расстояний или маршрутов движения. Звенья графа - это отрезки транспортной сети, характеризующие наличие дорожной связи между соседними вершинами. Звенья графа характеризуются числами, которые могут иметь различный физический смысл. Чаще всего это расстояние, но может использоваться, например, и время движения. Ориентированные по направлению звенья графа называются дугами. Фактически всякое неориентированное звено графа включает в себя две равноценные, но противоположно направленные дуги. В зависимости от того, все или часть звеньев имеют направление, граф является ориентированным или смешанным.

Граф, каждая вершина которого может быть соединена некоторой последовательностью звеньев с любой его другой вершиной, называется связанным графом. Иначе говоря, каждая вершина связанного графа должна иметь как минимум одну входящую и одну выходящую дугу. Граф, моделирующий транспортную сеть, обязательно должен быть связанным, чтобы всегда был путь из любой вершины в любую другую вершину. Числа, характеризующие звенья такого графа, обычно выражают протяженность пути, время или стоимость проезда.

Для моделирования транспортной сети необходимо иметь:

• картографический материал; обычно это карты крупного масштаба, так как они позволяют с большой точностью делать замеры расстояний между пунктами;
• сведения о размещении основных объектов транспортной системы и ее среды (в зависимости от решаемой задачи: грузообразующие и грузопоглощающие предприятия, жилые массивы, места приложения груда и т. п.);
• дополнительные сведения из коммунальных и дорожных организаций в виде перечня улиц с характеристикой их проезжей части;
• сведения по организации дорожного движения, т. е. схемы организации движения на перекрестках, площадях и транспортных развязках, а также сведения о различных ограничениях движения, связанных с установленными дорожными знаками.

Основной проблемой при моделировании транспортной сети является выбор уровня детализации. Здесь приходится искать компромисс между точностью и затратами на исследования. Вероятно, 100 %-ная точность будет обеспечена, если мы учтем индивидуально маршруты поездок всех пользователей в течение всех дней в году. В то же время очевидна излишняя детализация такого подхода, гак как во многих случаях будут совпадать точки отправления (остановочные пункты, гаражи, склады), точки прибытия и маршруты следования. В аспекте времени тоже будет проявляться общность поведения пользователей. Для преодоления этих противоречий используется транспортное зонирование.

Транспортное зонирование - эго способ агрегирования индивидуальных потребностей пользователей в использовании транспортной сети для целей моделирования. Транспортное зонирование имеет две взаимосвязанные характеристики: количество зон, описывающих сеть, 54

и их размер. Чем больше зон, тем соответственно меньше размер транспортных зон, которыми будет описываться транспортная есть. Как правило, для решения разных задач используется транспортное зонирование с различным количеством зон. При решении стратегических задач транспортного планирования используется меньшее количество зон, каждая зона покрывает достаточно большую площадь, например несколько жилых кварталов. При анализе конкретных транспортных проблем используют большое количество небольших по размеру зон для детализации ситуации на сети.

Участки транспортной сети, не относящиеся к изучаемому региону, делят на внешние транспортные зоны. Их необходимость определяется наличием внешних транспортных связей с изучаемым регионом. Размер внешней зоны принимают в зависимости от расположения в ней основных объектов тяготения для транспорта, выезжающего или въезжающего в изучаемый регион. Например, это может быть станция метро, вокзал, крупный терминал и т. п.

Изучаемый регион делится на внутренние транспортные зоны, размер и количество которых зависят от многих факторов. Например, для стратегических транспортных исследований Лондона его территория площадью 1700 км 2 с населением 7,6 млн человек была разбита на 1 тыс. зон, а затем в процессе исследований они были объединены в 52 зоны (при исследовании перемещений на уровне 33 административных округов). При переходе на уровень исследования внутрирайонных связей на уровне города, наоборот, количество зон увеличилось до 2252 и в дальнейшем в свою очередь эти зоны делились на подзоны для детализации ситуации с дорожным движением.

Для удобства исследований зоны обычно разделяют на селитебные, в которых в основном проживает население, и промышленные, которые покрывают территории с производственными объектами.

Все атрибуты зоны условно привязывают к одной точке, которую называют центром зоны и которая не имеет физического аналога на местности. Центр зоны имеет с транспортной сетью условную связь, которая представляет средние затраты времени или среднее расстояние для прибывающих или выезжающих из зоны автомобилей (жителей) относительно узла транспортной сети, к которому эта условная связь «привязывает» центр зоны.

При выполнении транспортного зонирования следует придерживаться следующих правил:

• 1. Внутри зоны должна обеспечиваться транспортная и пешеходная доступность территории.
• 2. При начертании границ зон необходимо использовать естественные препятствия в виде рек, железных дорог и т. и. Если есть возможность, границы зон удобно совмещать с какими-либо административными границами, например границами муниципальных образований, выборных участков и т. д. Это облегчает использование статистической информации. Границы зоп не могут проходить по автомобильным дорогам и проводятся по возможности перпендикулярно им.
• 3. Зона должна включать (по возможности) территорию одного назначения: жилую, промышленную, рекреационную и т. п.
• 4. Площадь зон, как правило, коррелирует со скоростью перемещения. Чем выше скорость, тем больше площадь зоны и наоборот.

Имея эти данные, моделирование транспортной сети начинают с размещения вершин графа. За вершины графа принимают объекты транспортной системы, центры крупных жилых кварталов или небольших обособленных жилых пунктов и пересечения улиц. Каждой вершине присваивается порядковый номер или другое условное обозначение. После размещения вершин их связывают дугами или звеньями, образуя направленный граф.

Пример представления транспортной сети приведен на рис. 2.11. Треугольниками отмечены центры зон, окружностями - узлы транспортной сети. Зоны 7 и 8 являются внешними к изучаемой территории.

При построении модели транспортной сети особое внимание следует уделить максимально возможному уменьшению числа вершин. В противном случае транспортная сеть будет излишне сложна и определение кратчайших расстояний потребует длительного времени. С целью снижения размерности и ускорения расчетов для транспортных сетей больших городов используется микро- и макрорайонирование.

Микрорайонирование транспортной сети заключается в использовании в качестве вершин не пересечений дорожной сети (перекрестков), а центров транспортных микрорайонов.

Макрорайонирование (агрегирование) транспортной сети заключается в разбиении ее па отдельные подсети, расчеты по которым могут выполняться отдельно, а затем объединяться для получения общего результата. Этот способ особенно эффективен при пересчете расстояний из-за изменения дорожной обстановки, так как требуется пересчет только той подсети, в которой изменились транспортные связи.

Рис. 2.11.

Уровень обслуживания определенного района транспортной сетью характеризуется таким показателем, как плотность. Плотность транспортной сети определяют отношением ее протяженности к площади обслуживаемого района:

Если речь идет о пассажирском транспорте, то в качестве площади района берется только селитебная площадь (площадь жилой застройки).

Плотность транспортной сети характеризует ее доступность для обслуживаемого объекта независимо от се топологии. Например, для пассажирского транспорта средняя пешеходная доступность транспортной линии связана с плотностью сети эмпирической формулой Зильберталя

Этот показатель не следует путать с пешеходной доступностью остановочного пункта, которая помимо плотности сети зависит также и от расстояния между остановочными пунктами и обычно определяется по следующей зависимости:

где к т - коэффициент непрямолинейности подхода к остановочному пункту - обычно принимается 1,2; к в - коэффициент выбора остановочного пункта, учитывающий время пешеходного перемещения в общих затратах времени на поездку; к = 1 + v /v ; / - средняя длина перегона между остановочными пунктами; v nem - скорость передвижения пешком; v c - скорость сообщения.

Пешеходная доступность остановочных пунктов нормируется градостроительными нормативами.

Населенность зоны пешеходной доступности транспортных линий определяется отношением количества жителей, проживающих в зоне пешеходной доступности, к общему количеству жителей.

Коэффициент охвата сети - это отношение протяженности транспортной сети к общей протяженности городской уличной сети.

Емкость транспортной сети определяется максимальным количеством транспортных средств, которое может находиться на ней одновременно. Она характеризует не только протяженность, но и рядность входящих в сеть дорог.

Пропускная способность всей транспортной сети , в отличие от отдельных ее элементов, не имеет до сих пор единого критерия оценки. Специалисты придерживаются различных критериев оценки этого показателя. В их работах пропускная способность транспортной сети оценивается по ее плотности, емкости, суммарной пропускной способности входных дорог относительно площади обслуживаемого района, условию возникновения затора на любом отрезке сети и т. д.

Наиболее объективную оценку пропускной способности транспортной сети можно получить на основе теории графов. Такая оценка основана на понятиях максимального потока и минимального сечения (разреза) транспортной сети. Пропускная способность сечения оценивается как сумма пропускной способности всех проходящих через него дуг графа транспортной сети. Распределение потока по дугам графа может быть жестким или выполнено по каким-либо алгоритмам, например по критерию кратчайшего расстояния. Оценка пропускной способности выполняется с помощью математического моделирования.

Задача о максимальном потоке может быть сформулирована следующим образом: два узла соединены транспортной сетью; каждому ее ребру соответствует определенная пропускная способность (по числу транспортных единиц, объему груза или количеству пассажиров). Требуется найти максимальный поток, который можно пропустить по сети из одного пункта, называемого источником s , в другой, называемый стоком S.

Пропускная способность ребра определяется максимальным количеством груза г. (или чего-то иного), которое может пропустить за единицу времени данное ребро. Количество груза, проходящего через ребро в единицу времени, называется потоком по ребру q., Если поток по ребру меньше его пропускной способности, то ребро называют ненасыщенным , в случае равенства - насыщенным.

Совокупность потоков по всем ребрам Q = {q^} называется потоком по сети. Для любой вершины, кроме истока и стока, количество груза, поступающего в эту вершину, равно количеству груза, выходящего из него. Это ограничение является условием сохранения потока. В промежуточных вершинах потоки не исчезают и не создаются. Как следствие, общее количество груза, выходящего из источника, совпадает с общим количеством груза, поступающего в сток. Это количество груза называется мощностью потока на сети.

Таким образом, если множество М задается системой линейных неравенств

а /(х ) = 2^j= x sj » т0 задача максимизации /(х) на М называется задачей

о максимальном потоке в сети, имеющей N узлов.

Наиболее просто задача о максимальном потоке решается, когда сеть плоская, т. е. тогда, когда две ее вершины можно соединить ребром, не пересекая других ребер.

Задачу о максимальном потоке можно решить методом деревьев. Последовательность решения можно рассмотреть на конкретном примере. Так, требуется найти максимальный поток от вершины Л до вершины F (рис. 2.12, а). Предполагается, что ребра сети допускают двухстороннее движение и их пропускная способность в обоих направлениях одинакова.

Вся сеть произвольно разбивается на два дерева. В одном должен находиться источник А, а в другом - сток F. Разбиение сети на деревья основывается на теореме Форда - Фалкерсона: на любой сети максимальная величина потока из источника s в сток S равна минимальной пропускной способности разреза, отделяющего s от S.

На рис. 2.12,6 одно дерево состоит из четырех ребер: АВ, АС, AD, СЕ, а другое - из одной вершины F.

Для пропуска потока необходимо два дерева соединить одним из возможных ребер, например EF, q y Величина, равна минимальной пропускной способности одного из ребер. На рис. 2.12, б таких ребер два: СЕ EF. Пропускаем поток, равный 1, по маршруту A-C-E-F. После этого одно из ребер (выбираем EF) исключаем из сети.

Сеть опять разорвалась на два дерева. Соединим их ребром DF, по которому можно пропустить насыщенный поток q r Его размер, определяемый минимальной пропускной способностью ребер маршрута A-D-F, равен 2 (рис. 2.12, в). Пропускаем этот поток и исключаем из сети ребро DF.

На рис. 2.12, г таким же образом пропускаем поток = 1 (часть пропускной способности ребра А С использована в первом маршруте) по ребрам A-C-F и исключаем из сети ребро АС.

На рис. 2.12, д сеть состоит из двух деревьев: с вершинами A,B,D и с вершинами С, Е, F. Эти два дерева соединяем ребром АЕ и определяем дополнительный поток q 4 , который можно пропустить от источника к стоку. На ребре СЕ он пойдет навстречу уже существующему потоку, поэтому его размер надо вычесть из ранее распределенного на это ребро потока. Поток q 4 равен 1 (рис. 2.12, е). На ребре поток становится равным 0. Теперь по этому же маршруту можно пропустить поток q y Его величина определяется пропускной способностью ребра СЕ и равна 1.

На рис. 2.12, ж показан дополнительный поток q 6 , равный 2, а на рис. 2.12, з максимальный поток по сети, равный 8.

Задача поиска кратчайшего пути является основой для задач маршрутизации грузового и пассажирского транспорта. Поскольку ребрам сети можно приписать значения расстояния, стоимости или времени 60

поездки, одинаково просто найти кратчайшие расстояния, наименьшую стоимость или время поездки от одной вершины до всех остальных. Существует множество методов решения задачи о кратчайшем пути. Один из наиболее простых - метод потенциалов (метод Минти).

Рис. 2.12.

Построим дерево кратчайших расстояний от вершины А до всех остальных для сети, представленной на рис. 2.13. На первом шаге присвоим начальной вершине потенциал 0. Просмотрим все ребра, начальные вершины которых имеют потенциалы, а конечные - нет. Определим потенциалы конечных вершин как сумму потенциала начальной и расстояния от начальной до конечной вершины. Выберем конечную вершину с наименьшим потенциалом и отметим звено стрелкой. Второй шаг повторяем до тех пор, пока всем вершинам не будут присвоены потенциалы.

В нашем примере начальная вершинаЛ, присваиваем ей потенциал 0. На втором шаге необходимо сравнить две величины: 0 + 3 = 3 и 0 + 5 = 5. Выбираем наименьшую, присваиваем вершине В потенциал 3 и отмечаем ребро АВ стрелкой. Повторяем второй шаг. Сравниваем три числа: 3 + 18 = 21,3 + 8= 11,0 + 5 = 5. Наименьшее из них - потенциал вершины С. Продолжая процесс, получим потенциалы всех вершин. Ребра со стрелками образуют дерево кратчайшего пути.

Рис. 2.13.

Для маршрутного транспорта рассчитываются пропускные способности полосы движения, регулируемого перекрестка и остановочного пункта.

Пропускная способность полосы движения оценивается по допустимому из соображений безопасности интервалу между транспортными средствами. Минимальный интервал движения между транспортными средствами должен быть таким, чтобы в случае остановки впереди идущего транспортного средства следующий за ним мог своевременно остановиться, т. е. было исключено столкновение транспортных средств.

Мгновенное значение скорости задается первой производной расстояния перемещения по времени

Ускорение (или замедление) определяется второй производной расстояния или первой производной скорости по времени:

Применяя цепную подстановку, получаем:

Преобразовывая выражение, получаем:

откуда при постоянной величине замедления длина тормозного пути следующего первым транспортного средства /, = v 2 /2a v

С учетом времени реакции водителя, следующего за первым начавшим торможение транспортным средством, длина его тормозного пути

С другой стороны, исходя из первоначального расстояния между транспортными средствами /, длины транспортного средства / и безопасного расстояния между ними после остановки / 6 необходимая протяженность тормозного пути

Отсюда минимально необходимое расстояние между транспортными средствами

где / р - время реакции водителя (в расчетах принимают обычно от 1 до 1,5 с).

Схема для понимания процесса торможения двух транспортных средств, следующих друг за другом, приведена на рис. 2.14.

Рис. 2.14.

Анализируя процесс замедления, можно выделить три заслуживающих особого внимания величины, в зависимости от сочетания которых в процессе остановки двух транспортных средств выделяют 5 уровней безопасности, представленных в табл. 2.2:

• комфортабельное (нормальное) замедление - а н;
• экстренное торможение - а э;
• мгновенную остановку (например, при аварии) - а (а = оо).

Таблица 2.2

Уровни безопасности при движении транспортных средств

На рис. 2.15 в качестве примера приведены зависимости, которые показывают изменение минимально необходимого расстояния между автобусами ЛиАЗ-6213 (/ ;j = 18 м, / б = 1 м) при различном значении скорости для приведенных в табл. 2.2 уровней безопасности. Значения замедления в этом примере следующие: а н = 1,4 м/с I 2 , а = 4 м/с 2 .

Рис. 2.15.

Очевидно, что наиболее безопасный уровень А мало применим на практике как из-за психологии водителя, так и из-за соображений пропускной способности дороги, однако может использоваться при особых режимах перевозок. Уровень безопасности В наиболее близок к практике и является минимально допустимым для обеспечения безопасности дорожного движения. Уровень Д на графике приведен для сравнения, однако стоит отметить, что зачастую водители выбирают именно такое расстояние при движении даже с высокой скоростью, что и является основной причиной попутных столкновений.

Основываясь на минимально необходимом расстоянии между транспортными средствами, делением на v можно определить минимально необходимый интервал между ними:

Для уровня безопасности В = оо и выражение можно упростить:

Пропускная способность, определяемая для колонного движения транспортных средств с минимальными интервалами,

Выражение показывает, что пропускная способность Р является функцией скорости движения транспортных средств. При v = 0 и v = оо получим Р = 0. Следовательно PJv) имеет максимальное значение в точке, в которой производная dl^Jdv = 0. Тогда скорость, обеспечивающая максимальную пропускную способность,

Зависимость Р (v) показывает, что с ростом скорости транспортного потока пропускная способность полосы движения сначала монотонно возрастает, достигая максимума при v = v onr , и при дальнейшем росте скорости падает. Это связано с тем, что с ростом скорости движения прогрессивно растет требующийся интервал движения между транспортными средствами / и транспортный поток растягивается по длине полосы.

Скорость v onT зависит только от длины транспортного средства, его тормозного замедления и принятого зазора безопасности между транспортными средствами. Например, для автобуса ЛиАЗ-6213

Соответствующая этой скорости максимальная пропускная способность полосы движения

Некоторые сравнительные характеристики различных видов маршрутного транспорта приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Сравнительные характеристики маршрутных транспортных средств

Показатели	Виды транспорта
		Сочлененный	Четырехосный
Количество транспортных средств в составе
Вместимость, пасс.
Расстояние безопасности, м
Время реакции водителя, с
Нормальное замедление, м/с 2
Экстренное замедление, м/с 2
Максимальная скорость, км/ч
Эксплуатационный режим безопасности
Типичная модель			(71-153)	(71-152)	Мюнхенское

На регулируемых пересечениях пропускная способность определяется, в основном, параметрами светофорного регулирования:

где Т и - продолжительность цикла светофорного регулирования, с; t t - продолжительность разрешенной фазы для рассматриваемого направления движения, с; / - интервал между следующими через перекресток маршрутными транспортными средствами, с.

Если принять наиболее распространенные значения переменных, то пропускная способность условного перекрестка для автобусов ЛиАЗ-6213, двигающихся по выделенной полосе,

Пример подтверждает, что в городских условиях основным ограничивающим пропускную способность дороги фактором являются пересечения. При этом, чем сложнее структура цикла светофора (используется большее количество фаз) и меньше длительность цикла, тем меньше значение имеет время / з и, следовательно, меньше пропускная способность перекрестка.

При расчете пропускной способности остановочного пункта будем исходить из того, что она будет максимальной, если транспортное средство подходит к остановочному пункту со скоростью v на величину зазора безопасности I. = / в момент, когда предыдущее транспортное средство отходит от остановки на величину пути, равную своей длине /. На пути / транспортное средство затормаживается и останавливается у остановочного знака.

Минимальный интервал времени между транспортными средствами, проходящими остановочный пункт, будет определяться следующим образом:

где Г - время торможения, с; t o - время, затрачиваемое на открывание дверей транспортного средства (по опытным данным / = 1,5-2 с), с; f n> - время на пассажирообмен, с; t, t - время, затрачиваемое на закрывание дверей транспортного средства после посадки-высадки пассажиров (t_ t ;| = 2-3 с), с; / осв - время па освобождение остановочного пункта, с.

Время торможения на пути 1 п = 0,5а г / т 2 со служебным замедлением а т при равнозамедленном движении будет

Время, затрачиваемое па освобождение остановочного пункта (разгон на пути / со служебным ускорением а п):

Время на пассажирообмен, затрачиваемое на посадку и высадку пассажиров исходя из того, что на остановке входят и выходят 10 % пассажиров относительно расчетной вместимости автобуса,

где к п в - доля входящих и выходящих пассажиров на остановке от расчетной вместимости автобуса; к и д - коэффициент неравномерности посадки и высадки пассажиров по дверям автобуса; к к - коэффициент, учитывающий влияние на время посадки и высадки пассажиров конструктивных особенностей автобуса (высота над посадочной площадкой пола салона, ширина дверей и т. п.); q р - расчетная вместимость подвижного состава; t - время посадки или высадки одного пассажира; /7 д - количество дверей.

Таким образом, минимальный интервал времени между автобусами ЛиАЗ-6213, проходящими остановочный пункт,

Пропускная способность остановочного пункта будет определяться исходя из минимального интервала движения транспортных средств, проходящих через остановочный пункт:

Приведенный расчет показывает, что пропускная способность остановочного пункта намного ниже пропускной способности транспортной линии при безостановочном движении транспортных средств с оптимальной скоростью. При этом фактическая пропускная способность остановочного пункта вследствие различных сбоев в движении до 20 % ниже, чем рассчитанная по приведенной методике, т. е. составляет для данного примера около 160 авт./ч.

Адаптация расчетных методик, используемых за рубежом, для российских условий показала, что в них учитывается большее количество условий . Так, в США для расчета пропускной способности остановочного пункта используется следующая формула, которая для рассматриваемого примера дает достаточно близкий результат:

где Z a - коэффициент вероятности занятости остановочного пункта предыдущим автобусом (эту вероятность принимаем равной 10 %);

С- коэффициент вариации времени на пассажирообмен.

Таким образом, расчетная пропускная способность остановочного пункта при большой интенсивности движения, когда на отдельных участках линий совпадает несколько маршрутов, как правило, является ограничивающим фактором при планировании маршрутной сети.

Основным назначением транспортной сети в транспортной системе является обеспечение перемещения транспортных средств. Упорядоченное транспортной сетью движение транспортных средств называют транспортным потоком, перемещение пассажиров и грузов - соответственно пассажиропотоком и грузопотоком, движение пешеходов - пешеходным потоком.

Для характеристики транспортных потоков используются следующие основные показатели: интенсивность движения, временной интервал, плотность движения, скорость.

Интенсивностью движения называют количество транспортных средств, проходящих через поперечное сечение дороги в определенном направлении или направлениях в единицу времени:

Интенсивность движения, приходящуюся на одну полосу дороги, называют удечьной интенсивностью движения. В смешанном потоке автомобилей транспортные средства разного типа занимают различную площадь дороги, имеют разные динамические характеристики, поэтому для сопоставимости оценок количество транспортных средств определенного типа приводят к легковому автомобилю с помощью коэффициентов приведения. Таким образом получают приведенную интенсивность движения:

где N - интенсивность движения автомобилей данного типа; ЛГ - соответствующие коэффициенты приведения для данной группы автомобилей; п - число типов автомобилей, на которые разделены данные наблюдений.

Именно приведенное значение N np используется в расчетах транспортных потоков и дорог. Промежуток времени (час, сутки, год), за который определяется интенсивность движения, зависит от цели исследования. Необходимо учитывать, что интенсивность движения характеризуется значительными колебаниями как но времени суток, дням недели и времени года, так и по участкам улично-дорожной сети.

Коэффициентом загрузки дороги (полосы) называется отношение интенсивности транспортного потока к пропускной способности дороги

где (V - существующая интенсивность движения; - пропускная способность дороги.

Для обеспечения бесперебойного движения необходим резерв пропускной способности, и поэтому принято считать допустимым z

Для маршрутных пассажирских перевозок или линейных грузовых величина, обратная интенсивности движения, определяет временной интервал между транспортными средствами:

Плотность транспортного потока является пространственной характеристикой, определяющей степень стесненности движения на полосе дороги. Ее измеряют числом транспортных средств, приходящихся на 1 км протяженности дороги. Предельная плотность достигается при неподвижном состоянии колонны автомобилей, расположенных вплотную друг к другу на полосе. Предельное значение q составляет 170-200 авт./км в зависимости от состава потока.

При разных значениях плотности движения могут складываться разные уровни эксплуатационных условий по степени стесненности.

В зависимости от плотности потока движение по степени стесненности подразделяют на свободное, частично связанное, насыщенное и колонное.

Численные значения q t в физических единицах (автомобилях), соответствующих этим состояниям потока, весьма существенно зависят от параметров дороги и в первую очередь от ее плана и профиля, коэффициента сцепления, а также от состава потока по типам транспортных средств, что в свою очередь влияет на выбираемую водителями скорость.

Скорость движения является важнейшим показателем транспортного потока, так как определяет эффективность транспортной сети.

Следует различать различные характеристики скорости. В зависимости от методов измерения и расчета различают указанные далее разновидности скорости.

Мгновенная скорость v a фиксируется в отдельных типичных сечениях (точках) дороги и в значительной степени влияет на безопасность движения. Она определяет кинетическую энергию автомобиля, т. е. его тормозной путь и время, которое есть у водителя для оценки опасной ситуации.

Максимальная скорость v - наибольшая мгновенная скорость, которую может достигнуть транспортное средство. Для дорожного движения большое значение имеет максимальная скорость транспортного средства, которая ниже разрешенной. Такие транспортные средства становятся препятствием для нормального движения транспортного потока.

Крейсерская скорость v k - скорость, с которой водитель стремится ехать в данных условиях. Если поток движется более медленно или более быстро, водитель испытывает дискомфорт. В зависимости от типа личности водитель быстрее ощущает усталость, становится невнимательным или раздраженным.

Разрешенная скорость v - скорость, разрешенная на данном участке дороги нормативными документами или средствами регулирования дорожного движения.

Безопасная скорость v, - скорость, при которой водитель в состоянии предпринять необходимые действия при возникновении опасной ситуации. Соблюдение безопасной скорости с большой вероятностью позволяет гарантировать безопасность поездки.

Экономичная скорость v - скорость, при которой затраты на движение (в основном расход топлива) минимальны.

Скорость сообщения v c - скорость, которая является измерителем времени доставки грузов и пассажиров. Скорость сообщения определяется как отношение расстояния между точками сообщения ко времени нахождения в пути (времени сообщения). Этот же показатель применяется для характеристики скорости по отдельным участкам дорог.

Между параметрами транспортного потока существуют определенные зависимости. Характер этих зависимостей достаточно сложный, и на них влияет громадное количество факторов, связанных не только непосредственно с транспортным потоком, но и с условиями его движения по дороге, метеоусловиями, временем года и суток и т. и. При исследовании транспортных потоков влияющие на них факторы могут рассматриваться как детерминированные или как вероятностные величины. Вероятностный подход более близок природе транспортного потока, но сложен для математического описания. Детерминированный подход легче реализовать в инженерных методиках, и при тщательном анализе исходных данных он дает достаточно точные для практики результаты.

При исследовании транспортных потоков используют два подхода. Первый предполагает исследование процессов, происходящих внутри потока, и поэтому он получил название микроскопическое моделирование. Микроскопическое моделирование рассматривает транспортный поток как взаимное положение следующих друг за другом автомобилей и основано на теории следования за лидером. Предполагается, что основное влияние на изменение параметров движения конкретного автомобиля (ведомого) оказывает изменение скорости движения находящегося перед ним автомобиля - лидера. Исследования показали, что влияние на изменение скорости ведомого автомобиля начинается, когда временной интервал между ним и ведомым автомобилем составляет на загородной дороге 9 с, а в городе - 6 с. Изменение ускорения ведомого автомобиля (м/с) прямо пропорционально разности скоростей между ним и лидером и обратно пропорционально расстоянию между ними:

_А. Э. Гзрев. Основы теории транспортных систем_

где a - ускорение ведомого автомобиля в момент времени (/ + т);

т - время реакции водителя; К- коэффициент, учитывающий максимально возможное изменение скорости лидера (обычно его значение близко максимальному замедлению для данного типа автомобиля); v - скорость лидера в момент времени t; v (n+ П(- скорость ведомого в момент времени /; S - расстояние между автомобилями в момент времени /.

Представленная зависимость является простейшей линейной моделью следования за лидером. Более точные результаты можно получить, используя нелинейную модель, в которой учитывается зависимость поведения водителя от дистанции между автомобилями.

Основной областью использования микроскопического моделирования являются анализ эффективности организации движения по элементам транспортной сети и проектирование режимов работы технических средств организации движения.

Второй подход к изучению транспортных потоков представляет его как целостный процесс, характеризуемый только внешними параметрами. При таком подходе создаются макроскопические модели , которые рассматривают такие характеристики потока, как скорость, интенсивность, плотность и т. п. Модели такого типа появились в середине прошлого века и основаны на гидродинамической аналогии, когда поток автомобилей ассоциируется с потоком жидкости, имеющим определенные характеристики скорости и плотности.

Основной областью использования макроскопического моделирования является анализ распределения транспортных потоков по сети.

Проще всего математически описывается равномерный транспортный поток. Между переменными, описывающими движение автомобилей (интервал, расстояние между автомобилями, скорость), и переменными транспортного потока (интенсивность, плотность, средняя скорость потока) устанавливается однозначное соответствие. Это хорошо иллюстрирует диаграмма «время - расстояние между автомобилями», пример которой приведен на рис. 2.16.

Па диаграмме движение отдельного автомобиля представлено прямой линией - траекторией движения, так как принято, что скорость движения постоянна, тогда наклон линии соответствует скорости движения v = clUdt. Совокупность траекторий движения отдельных автомобилен образует транспортный поток. Точки на диаграмме соответствуют положению отдельных автомобилей в соответствующий момент времени. Горизонтальная линия А, пересекаясь с траекториями движения автомобилей, представляет интервалы времени, через которые они проезжают определенное сечение дороги (мимо стационарно расположенного наблюдателя). Количество пересечений за единицу времени определяет интенсивность транспортного потока.

Вертикальная линия В , пересекаясь с траекториями движения отдельных автомобилей, представляет расстояния между ними. Количество пересечений соответствует числу автомобилей, находящихся па определенном отрезке дороги - плотности транспортного потока.

Рис. 2.16.

Реальный транспортный поток редко бывает равномерным. Скорость движения отдельных автомобилей и потока постоянно меняется, меняются и интервалы движения, поэтому траектории движения являются криволинейными.

Между скоростью движения, плотностью и интенсивностью существует соотношение, которое называется фундаментальным выражением транспортного потока ,

А Э. Гэрев. Основы теории транспортных систем

Вес три величины в этом выражении находятся в сложной взаимозависимости, поэтому нельзя анализировать его, фиксируя одну из них и произвольно изменяя значение другой. Повышение скорости движения снижает плотность потока, из-за чего интенсивность движения может возрастать, оставаться постоянной или снижаться в зависимости от относительной величины этих двух противодействующих факторов.

На рис. 2.17 представлены зависимости между плотностью, скоростью и интенсивностью транспортного потока. Зависимость между скоростью и плотностью монотонно убывает в соответствии с уже упомянутой закономерностью. Зависимости между скоростью и интенсивностью и между интенсивностью и плотностью являются параболами и имеют точку перегиба в значении максимальной интенсивности транспортного потока, соответствующую неким значениям скорости v m и плотности а потока.

Рис. 2.17.

транспортного потока

Таким образом, зависимость интенсивности транспортного потока можно представить в следующем виде:

Графически эта зависимость может быть изображена в виде так называемой основной диаграммы транспортного потока (рис. 2.18). Эта диаграмма строится из предположения, что в транспортном потоке соблюдается режим безопасности Б (см. табл. 2.2). Диаграмма отражает изменение состояния однорядного транспортного потока преимущественно легковых автомобилей в зависимости от увеличения его интенсивности и плотности.

Левая часть кривой (показана сплошной линией) отражает устойчивое состояние потока, при котором по мере увеличения плотности транспортный поток проходит фазы свободного, затем частично связанного и, наконец, связанного движения, достигая точки максимально возможной интенсивности, т. е. пропускной способности (точка N max = P a). В процессе этих изменений скорость потока падает - она характеризуется тангенсом угла наклона а радиуса-вектора, проведенного от точки 0 к любой точке кривой, характеризующей изменение N. Соответствующие точке N = Р значения плотности и скорости по- тока считаются оптимальными по пропускной способности (q а и v a opt). При дальнейшем росте плотности (за точкой Р а перегиба кривой) поток становится неустойчивым (эта ветвь кривой показана прерывистой линией).

Рис. 2.18.

Переход потока в неустойчивое состояние происходит вследствие снижения плавности движения, например, при появлении препятствия на участке дороги, неблагоприятных погодных условиях и т. п. Снижение скорости лидером группы требует торможения разной интенсивности последующих автомобилей, а затем и разгонов, что создает пульсирующий, неустойчивый поток.

Дальнейшее снижение интенсивности потока до нуля при скорости потока, тоже равной 0, соответствует максимальной плотности потока q . Интересно отмстить, что если бы существовала техническая возможность синхронного движения потока в состоянии максимальной плотности, то диаграмма представляла бы вертикальную линию из точки q

1 a max

Резкое торможение потока (находящегося в режиме, соответствующем точке А) и переход его в результате торможений к состоянию по скорости и плотности в положение, соответствующее, например, точке В , вызывает гак называемую «ударную волну» (показана пунктиром АВ), распространяющуюся навстречу направлению потока со скоростью, характеризуемой тангенсом угла р (значение скорости будет отрицательным). «Ударная волна» является, в частности, источником возникновения попутных цепных столкновений, типичных для плотных транспортных потоков. В точках 0 и q интенсивность движения N = О, т. е. соответственно на дороге нет транспортных средств или поток находится в состоянии затора (неподвижности).

Радиус-вектор, проведенный из точки 0 в направлении любой точки на кривой (например, А или В ), характеризующей N, определяет значение средней скорости потока

Зависимость между интенсивностью и скоростью транспортного потока (см. рис. 2.17) позволяет получить комплексную оценку условий движения автомобилей по транспортной сети при определенном уровне безопасности. Данную зависимость можно разделить на зоны, которые будут соответствовать определенным условиям движения с определенными сочетаниями значений интенсивности, скорости и плотности движения. Принцип такого выделения зон показан на рис. 2.19, а сами зоны соответствуют определенному уровню обслуживания пользователей транспортной сети. Этот подход используется для оценки как условий движения подвижного состава, так и условий перевозки пассажиров. В США требования к уровням обслуживания определены в документе HCM-2000 , который является основным документом при проектировании автодорожных систем. Характеристика уровней обслуживания, принятая в США и в нашей стране для загородных дорог, приведена в табл. 2.4.

Рис. 2.19.

Для элементов транспортной сети типа регулируемых и нерегулируемых пересечений, развязок и т. п. используются дополнительные показатели, с помощью которых формируется соответствующая оценка уровня обслуживания.

Характеристика условий движения па любых типах дорог для каждого уровня обслуживания заключается в следующем:

• Уровень обслуживания А - свободный поток автомобилей может двигаться с максимальной разрешенной скоростью. Свободные условия для выполнения маневров. Задержек на регулируемых пересечениях нет или они минимальны.
• Уровень обслуживания В - сохраняются условия движения свободного потока при несколько большей плотности автомобилей на дороге.
• Уровень обслуживания С - стабильный поток автомобилей, но его скорость может снижаться до 50 % от скорости свободного потока. Возможности маневра и задержки могут возрастать.
• Уровень обслуживания D - в этих условиях могут значительно снижаться скорость потока и возрастать его плотность. Условия движения становятся некомфортными. Возрастают задержки движения.
• Уровень обслуживания Е - нестабильные условия движения с резким колебанием скорости потока.
• Уровень обслуживания F- крайне нестабильные условия движения с длительными задержками.

Таблица 2.4

Характеристика уровней обслуживания

Используемая в США			Предложенная проф. В. В. Сильяновым
обслуживания	Максимальная интенсивность на полосу	движения	удобства	Коэффициент загрузки	движения
		Свободный			Свободный поток
		Устойчивый			Частично связанный
		Устойчивый			Связанный
		Близкий к неустойчивому			Насыщенный поток
		Неустойчивый			Плотно насыщенный поток

• Головных И. М., Зедгенизов А. В. Совершенствование нормативного обеспеченияметодики расчета пропускной способности остановочных пунктов городского пассажирскоготранспорта // Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: сборникдокладов восьмой международной научно-практической конференции. СПб.: СПбГАСУ, 2008.С.176-183.
• s Highway Capacity Manual 2000. Transportation Research Board, National Research Council.Washington, D C., USA. 2000. 1134 p.

Транспортные сети, формирующие проводные каналы связи между удален­ными беспроводными сетями, представляют собой совокупность (рис. 1.5):

– проводных линий связи (links), по которым передаются цифровые электриче­ские или оптические сигналы;

– сетевых узлов (network nodes), осуществляющих ретрансляцию сигналов (включая их мультиплексирование/ демультиплексирование) из одних прово­дных линий в другие посредством коммутаторов (на рис. 1.5 показана струк­тура транспортной сети, содержащая 9 коммутаторов, соединенных между собой 15-ю линиями связи).

Современные транспортные сети представляют собой смежные техниче­ские системы, детальные сведения о которых составляют отдельную область знаний . Краткие сведения о характеристиках этих сетей, связанные с после­дующим изложением сведений о BWN, сводятся к следующему (рис. 1.6).

1. Иерархический уровень реализации сетей служит основанием для их раз­деления на две разновидности – первичные и наложенные сети.

Первичные сети (transmission system) обеспечивают физический перенос электрических сигналов от исходного до конечного узла транспортной сети. Одна из важных функций первичных сетей заключается в мультиплексирова­нии/ демультиплексировании сигналов различных источников. Цифровой форме сигнала, которая используется в современных транспортных сетях, соответству­ет мультиплексирование с временным разделением (Time Division Multiplexing –

TDM). По способу синхронизации мультиплексируемых сигналов различают следующие разновидности первичных сетей:

– сети с плезиохронной цифровой иерархией (Plesiochronous Digital Hierarchy – PDH), в которых мультиплексируемые сигналы близки к синхронным, но не строго синхронны; такие сети обеспечивают скорость передачи цифровых сигналов до 150 Мбит/с;

– сети с синхронной цифровой иерархией (Synchronous Digital Hierarchy – SDH) в которых обеспечивается синхронность мультиплексируемых сигналов- та­кие сети обеспечивают скорость передачи цифровых сигналов до 10 Гбит/с.

Рис. 1.5. Структура транспортной сети

Очевидно, что скорости передачи информационных потоков в сетях обеих разновидностей позволяют создавать на их основе транспортную инфраструк­туру, удовлетворяющую потребностям развертывания современных BWN.

Наложенные сети (Overlay Network) на основе первичных сетей обеспе­чивают формирование каналов проводной связи и перенос сообщений между входными и выходными узлами. Наложенные сети дополняют первичные сети всеми ресурсами, необходимыми для обеспечения проводного транспорта сиг­налов. Наиболее распространенные разновидности наложенных сетей: – коммутируемая телефонная сеть общего пользования (Public Switche Telephone Network – PSTN), рассчитанная на предоставление каналов со ско­ростью передачи цифровых потоков до 64 кбит/с; такие каналы называют ба­зовыми цифровыми каналами (Digital Signal 0 – DS0 или Bearer channel – channel);

– цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network), рас­считанная на предоставление 23 базовых цифровых каналов в США, и 30 – в Европе (суммарные значения скоростей передачи данных соответственно равны 1.544 Мбит/с и 2.048 Мбит/с);

коммутируемая сеть передачи данных (Public Switched Data Network – PSDN) предназначенная для реализации пакетной передачи данных; примером такой сети является Internet.

Рис. 1.6. Критерии классификации транспортных сетей

2. Способ передачи сообщений. По способу передачи сообщений, все транс­портные сети классифицируются по двум признакам: форма представления со­общений во временной области и способ взаимосвязи абонентов в процессе ин­формационного обмена.

По форме представления во времени сообщение может быть непрерыв­ным (circuit mode) или пакетным (packet mode). Непрерывная форма харак­теризуется неделимостью сообщения на протяжении сеанса связи, пакетная, напротив, его разделением на части, каждая из которых передается отдельно (с последующим восстановлением целостности сообщения посредством объ­единения всех частей в надлежащем порядке узлом получателя). Непрерыв­ность сообщения эквивалентна установлению между исходным и конечным узлами транспортной сети замкнутой линии электрической связи (circuit),

что поясняет происхождение англоязычного термина для обозначения непп рывной передачи. Пакетирование сообщения сочетается с двумя способами передачи пакетов – либо по единой электрической линии, неизменной для всех пакетов сообщения, либо посредством независимой передачи транс­портной сетью каждого пакета, которые в этом случае именуются дейта граммами (datagram).

Форма взаимосвязи абонентов при транспорте сообщений определяется по наличию/отсутствию предварительной договоренности контактирующих сто­рон об обмене сообщениями. Различают две разновидности взаимосвязи або­нентов:

– связь с установлением соединения (connection oriented), соответствующая транспорту сообщений по пути, неизменному на протяжении сеанса связи- установление пути предшествует передаче сообщения (например, по линиям’, связывающим узлы 1 – 4 – 5 – 9 на рис. 1.5);

– связь без установления соединения (connectionless oriented), при которой транспорт сообщений сетью осуществляется без предварительного уста­новления маршрута его передачи; подразумевается возможность прохож­дения различных пакетов/частей сообщения различными путями (напри­мер, в сети, показанной на рис. 1.5, при передаче сообщения между узлами 1-9 возможна передача одного пакета через узлы 4-5, другого – через узлы 7-8, третьего – через узлы 2-3).

Передача без установления соединения может осуществляться только в пакетной (дейтаграммной) форме; непрерывная передача сообщений – только при установлении в транспортной сети соединения; пакетная фор­ма сообщений может подразумевать возможность установления соедине­ния, однако осуществляться без такового. Примером пакетной передачи с установлением соединения является передача IP-пакетов по сетям PSTN и ISDN.

3. Каналы связи транспортной сети принято классифицировать, исходя из формы реализации соединения между конечными узлами линии и пропускной способности каналов.

Реализация соединения между узлами может быть как «физической», так и виртуальной.

Физическое соединение осуществляется путем формирования составной линии, включающей ряд межузловых линий типа «точка-точка» и соединяю­щие их коммутаторы с фиксированным направлением коммутации от входящей к исходящей межузловой линии. Например, физическое соединение узлов 3 и 7 на рис. 1.5 образуется путем создания составной линии, включающей узлы 3, 5, 6, 7 и три межузловых отрезка. Типовым примером транспортных сетей с физической реализацией соединения (circuit mode) могут служить сети PSTN и ISDN.

Виртуальная реализация соединения заключается в пакетной передаче со­общений при неизменном маршруте их следования в транспортной сети (т.е. при неизменном перечне узлов и соединительных линий). Постоянство марш­рута обеспечивается запоминанием направления передачи пакетов (packet switching) в коммутаторах сети. Запоминание осуществляется либо только на время передачи сообщения, чему соответствуют понятие коммутируемого виртуального канала (switched virtual circuit), либо на длительное время, чему соответствуют понятие постоянного виртуального канала (permanent virtual channel).

Создание коммутируемых каналов осуществляется по запросу источника сообщения автоматически, создание постоянных каналов – администратором сети. Примерами виртуальных сетей являются сети PSDN.

Пропускная способность канала, под которой подразумевают возмож­ности последнего по переносу информации за определенный промежуток времени, определяется разновидностью используемых кабельных линий и особенностями мультиплексирования сигналов в коммутаторах. В совре­менных транспортных сетях используют кабели с двумя типами направ­ляющих сред (проводные медные и оптоволоконные) и два упоминавшихся выше способа мультиплексирования – плезиохронный (PDH) и синхрон­ный (SDH). Типовым (но не обязательным) является сочетание использо­вания проводных медных линий с применением PDH и оптоволоконных линий с применением SDH. Первому сочетанию соответствует пропускная способность до 150 Мбит/с, второму – до 10 Гбит/с. Технология синхрон­ного мультиплексирования допускает «надстройку» последнего над пле- зиохронным: таким образом, менее скоростные линии с плезиохронными цифровыми потоками могут подключаться к более скоростным линиям с синхронными потоками.

Цифровые потоки технологии плезиохронных сетей стандартизированы в трех вариантах стандартов: Европейском (Ех), Американском (Тх) и Японском (Jx). Несмотря на общие принципы, в каждом из них использованы различные коэффициенты мультиплексирования на разных уровнях иерархий. Каждый из стандартов охватывает несколько уровней цифровой иерархии и имеет несколь­ко символьных обозначений, описывающих технические характеристики интер­фейса и соответствующую скорость передачи данных:

– стандарты Ех, в соответствии со значениями обеспечиваемых скоростей передачи данных, обозначаемые символами Е0, El, Е2, ЕЗ, Е4, Е5;

– стандарты Тх, обозначаемые Tl, Т2, ТЗ, Т4 и Т5 (приняты в США, Японии и Корее);

– стандарты Jx, обозначаемые Jl, J2, J3, J4, J5, хотя чаще встречается другое обозначение: DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, появившееся в результате согласова­ния японской и американской версий стандартов ввиду близости их характе­ристик (фактическая схожесть имеет место для первых двух иерархических уровней).

Базовым цифровым потокам обоих стандартов – Е0 и DS0 – соответствуют одинаковые значения скоростей передачи данных – 64 кбит/с. Иерархия скоро­стей цифровых потоков Е- и Т-версий приведена в табл. 1.1. На практике наи­большее распространение получили цифровые линии El, Т1 и ЕЗ, ТЗ,

Системы SDH, соответствующие международным стандартам синхрс ных первичных транспортных сетей, и системы SONET (Synchronous Opti< Network), отвечающие стандартам США, обеспечивают мультиплексирован цифровых потоков со скоростями порядка сотен и тысяч Мбит/с, что на один-j порядка превышает значения скоростей в плезиохронных системах. Частичн перекрытие стандартизированных значений скорости цифровых потоков дв разновидностей соответствует верхним иерархическим уровням PDH и нижн иерархическим уровням SDH. Базовому значению STM-0 скорости синхроны транспортных систем (Synchronous Transport Mode – STM) соответствует ci рость битового потока 48,96 Мбит/с. Сведения о скоростях передачи данн более высоких уровней (STM-x) представлены в табл. 1.2.

Оптоволоконные кабели обеспечивают передачу информационных noroi со скоростями до 10 Гбит/с, что соответствует стандарту STM-64 (5-го уроЕ иерархии скоростей). Различия скоростей передачи полезной нагрузки (paylo; и общей скорости потока в линиях (line rate) связана с «накладными расходам] обусловленными необходимостью сопровождения полезной информации разнс рода служебными сообщениями, обеспечивающими синхронную передачу }