Проектирование и строительство волоконно-оптической линии связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Определение количества каналов передачи

2. Выбор кабеля и системы передачи

3. Выбор и характеристика трассы ВОЛП

4. Расчет параметров передачи ОВ

4.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа мод

4.2 Расчет затухания ОВ

4.3 Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности

5. Расчет длины регенерационного участка

6. Составление сметы на строительство ВОЛП

7. Расчет надежности ВОЛП

Заключение

Список литературы

Введение

Проектирование и строительство волоконно-оптической линии связи будем осуществлять для трассы, соединяющей два пункта: Новосибирск и Куйбышев. Новосибирск является областным центром Новосибирской области, а Куйбышев входит в её состав, следовательно, трасса - зоновая.

Приведем краткую характеристику оконечных пунктов:

Новосибирск - город, центр Новосибирской области РФ. Расположен на Ю.-В. Западно-Сибирской равнины, на обоих берегах реки Оби. Крупный транспортный узел Сибири . Речной порт. Население 1436 тыс.чел. Новосибирск -- один из крупнейших в РФ центров науки. Его научный городок с комплексом зданий университета, научно-исследовательских институтов и лабораторий, а также жилых домов. В Новосибирске находятся Сибирское отделение ВАСХНИЛ, Сибирский филиал АМН РФ с головным институтом клинической и экспериментальной медицины, десятки отраслевых научно-исследовательских и проектных институтов.

Куйбышев (бывший Каинск), - город в Новосибирской области РФ. Расположен на обоих берегах реки Омь (приток Иртыша). Население 92 тыс. жителей. Завод автомобильных запчастей, молочно-консервный и мясной комбинаты. Барабинская ГРЭС. Политехнический и сельскохозяйственные техникумы, медицинское и педагогическое училища. Каинск образован в 1722, город с 1782. В 1935 переименован в честь В. В. Куйбышева, который отбывал здесь ссылку в 1907--09. Дом-музей В. В. Куйбышева. Куйбышев является узлом автомобильных и железных дорог и городом с развитой промышленностью. На основании выше приведенные данные, можно сделать вывод, что строительство ВОЛП между данными городами необходима. Во-первых, дом-музей В.В.Куйбышева посещают множество туристов, а туристам нужен Интернет и сотовая связь. Во-вторых, наука, транспортное строительство, промышленность городов развивается стремительно быстро, что требует вложения в обеспечение качественной, бесперебойной связью промышленного города с областным [4].

1. Определение количество каналов передачи

Количество каналов, связывающее заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

С учетом среднестатистического прироста населения, количество жителей в заданных населенных пунктах определяется формулой (1):

H_t = H₀· (1+p/100) ^t, (1)

где:

H₀ - численность населения в период переписи, чел.

p - средний годовой прирост населения в данной местности, % (0,5 %);

t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.

Период перспективного проектирования определяется по формуле (2):

t = 5+(t_m- t₀) , (2)

где:

t_m - год составления проекта

t₀ - год переписи населения

t = 5+(2009-2002) = 12 лет

Количество населения для города Новосибирск:

H_t = 1436000 · (1 + 1,5/100)¹² = 1716908 человека

Количество населения для города Куйбышев:

H_t = 92000 · (1 + 1,5/100)¹² = 109997 человек

Количество абонентов, обслуживаемых АМТС, определяется количеством населения, проживающим в данной местности и оснащенностью населения телефонными аппаратами стационарной связи

Количество абонентов m в зоне обслуживания АМТС населенного пункта определяется по формуле (3):

m = 0,35·H_t , (3)

Новосибирск: m_а = 0,35 · 1716908 = 600918 абонентов

Куйбышев: m_б = 0,35 · 109997 = 38499 абонентов

Количество телефонных каналов, необходимых для связи между заданным количеством абонентов определяется по формуле (4):

n_тф = б₁·f₁·y·(m_а·m_б/( m_а+ m_б)) ·в₁, (4)

где б₁ = 1,03 - коэффициент, учитывающий фиксированную доступность канала;

f₁ = 0,05 - коэффициент тяготения между городами;

y = 0,05 Эрл - средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом;

в₁ = 1,05 - коэффициент, учитывающий фиксированные потери в канале;

m_а, m_б - количество абонентов, обслуживаемых той или иной АМТС.

n_тф = 1,03 · 0,05 · 0,05 · (600918· 38499/( 600918 +38499)) · 1,05 = 97 каналов

Кроме телефонных каналов, между городами необходимо организовать каналы, позволяющие передавать другие виды сообщения

Общее количество каналов между городами определяется по формуле (5):

n_ab = n_тф + n_тг + n_пд + n_пв + n_тр + n_тв , (5)

где n_тф = 97- количество телефонных каналов;

n_тг = 0,05*98 = 5 - количество телеграфных каналов;

n_пд = 340*0,3 = 30 - каналы передачи данных;

n_пв = 340*0,05 = 5 ? 6 - каналы проводного вещания;

n_ab = 97+5+30+6 = 138 каналов

Таким образом, в результате расчетов необходимое количество каналов между городами составит n_ab =138 каналов

Формулы для расчета взяты из методических указаний [1].

2. Выбор кабеля системы передачи

Для организации 138 каналов передачи между г.Новосибирском - г. Куйбышевым потребуется две системы передачи типа ИКМ-120, при этом на 1 этапе задействовано 150 каналов, а 90 каналов остается в резерве.

Таблица 1. Технические характеристики системы передачи ИКМ-120 [1].

Количество каналов передачи	150
Скорость передачи	12Мбит/с
Расстояние между ОУП,ОРП	240 км
Тип источника излучения	Лазерный диод

Для строительства ВОЛП между г. Новосибирском - г. Куйбышевым предполагается применить оптический кабель типа ОКБ - М8Т (ОК - оптический кабель; Б - броня из стальных оцинковынных проволок; М - модульная конструкция; 8 - число элементов в повите; Т- тип центрального силового элемента: П - стеклопластиковый пруток, Т- стальной трос). Кабели производства "Электропровод"[3].

Характеристики кабеля показана в таблице 2, на рисунке 1 его конструкция [3].

Таблица 2 - Характеристики кабеля ОКБ - М8Т.

Характеристика	Значение
Тип и материал силового элемента	Стеклопластиковый пруток, стальная проволока
Тип оптического волокна	многомодовое
Число оптических волокон	8
Материал влагозащитной оболочки	полиэтилен
Тип защитного покрытия	броня из стали
Строительная длина	4 км



Рисунок 1 - Конструкция кабеля ОКБ-М8Т.

3. Выбор и характеристика трассы волоконно-оптической линии связи

Все требования, учитываемые при выборе трассы, можно свести трем основным: оптический волокно линия связь апертура

- минимальные затраты на строительство;

- минимальные эксплуатационные расходы;

- удобство обслуживания.

Для соблюдения указанных требований, трасса должна иметь наикратчайшие расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. Допускается спрямление трасы кабеля, при пересечении водных преград переходы выбираются в тех местах, где река имеет наименьшую ширину. Исходя из этого, трасса проектируемой волоконно-оптической линии передачи будет проходить вдоль автомагистральной дороги г.Новосибирска - г.Каргата-г.Куйбышева [1].

Таблица 3- Характеристика проектируемой трассы волоконно-оптической линии передачи [2].

Показатель	Значение
	Всего	В том числе
		ОПР1 ОПР2	ОПР2 ОПР3
1.Протяженность трассы, км	320	180	140
2. Количество переходов через дороги, переход Автомагистральные Железные	14 11 2	8 7 1	6 4 1
3.Количество переходов через реки, переход Судоходные несудоходные	7 7 -	4 4 -	3 3 -

Рисунок 2 - Ситуационная схема трассы ВОЛП

4. Расчет параметров передачи оптического волокна

4.1 Расчет числовой апертуры нормированной частоты и числа мод

Апертура рассчитывается по формуле (6):

(6)

и- показатели преломления

= 0,17

Важнейшим параметром ОВ является нормированная частота V, данный параметрр определяет режим работы волокна. Если значение V находится в промежутке 0<V<2.405, то волокно работает в одномодовом режиме , а если V>2.405, то режим работы многомодовый. Нормированная частота V считается по формуле (7).

(7)

21,269>2.405 ,следовательно, режим работы волокна - многомодовый.

Количество направляемых мод N определяется по формуле (8):

(8)

.

4.2 Расчет затухания ОВ

Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными потерями обусловленными неоднородностями конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовления кабеля.

Коэффициент ослабления считается по формуле (9):

(9)

Собственными потерями ОВ обусловленны процессами, происходящие в волокне при распределение сигнала, основная доля потерь приходиться на затухание рассеивания, которое определяется по формуле (10):

, (10)

dВ/км

- потери при прокладке в реальных условиях составляют 0,3-0,5 dВ/км.

dВ/км.

Результаты расчетов превышают нормативное значение, что повлияет на длину регенерационного участка.

4.3 Расчет дисперсии и коэффициент широкополосности

Наряду с затуханием сигнала важнейшим параметром полосы частот является дисперсия, она характериризует увеличение длительности импульса при его прохождению по ОВ.

Дисперсия для многомодового волокна считается по формуле (11):

, (11)

где с-скорость света в вакууме, км/с

Полоса частот , пропускаемая через ОВ, определяет обьем информации, которую можно передать с заданным качеством по оптическому кабелю. Коэффициент широкополосности определяется по формуле (12):

(12)

5. Расчет длины регенерационного участка

Длина регенерационного участка l_ру определяется как затуханием, так и дисперсией.

Длина регенерационного участка по затуханию определяется по формуле (13):

, где (13)

P₀=+3 дБм - уровень передачи на выходе регенератора,

P_kmin=-55 дБм - допустимый уровень на входе регенератора,

a_n =0.1 дБ - затухание сигнала в неразъемных соединениях

a_p=1,2 дБ - затухание сигнала в разъемных соединениях

l_c=4 км - строительная длина кабеля

км

Длина регенерационного участка по дисперсии определяется по формуле (14):

, (14)

где f_т=140 МГц - тактовая частота системы передачи

км

Из получившихся значений выбираем наименьшее: l_ру = 41,7 км

Количество регенерационных участков n_ру для каждой секции регенерации определяется по формуле (15):

(15)

Для секции ОП1-ОРП2:

Для секции ОРП2-ОП3:

В соответствии с произведенными расчетами реальная длина участка регенерации составит

Для секции ОП1-ОРП2:

Для секции ОРП2-ОП3:

Количество НРП для каждой секции составит:

Для секции ОП1-ОРП2:

Для секции ОРП2-ОП3:

6. Составление смены на строительство линейных сооружений

Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы.

Стоимость ОВ: 8 волокон, многомодовое, силовой элемент сталь - 60788 руб\км.

Смета на строительство проектируемой ВОЛН между городами Новосибирск и Куйбышев представлена в таблице 4 [1].

Наименование работ и материалов	Ед. изм.	Кол-во на всю линию	Стоимость материалов и работ, руб.	Зарплата, руб.
			На ед. изм.	На всю линию	На ед. изм.	На всю линию
1	2	3	4	5	6	7
Кабель	км	327	60788	19877676
Прокладка кабеля кабелеукладчиком	км	308,8	660	203808	1700	524960
Прокладка кабеля вручную (с учетом рытья и засыпки траншеи)	км	3,2	6300	20160	5800	18560
Строительство телефонной канализации	км	8	10200	81600	3000	24000
Протягивание кабеля в канализации	км	8	1370	10960	742	5936
Устройство переходов через шоссейные и ж.д. дороги	1 пере- ход	13	2750	35750	1390	18070
Устройство переходов через реки	1 пере- ход	7	1050	7350	3600	25200
Монтаж, измерение и герметизация муфт	шт.	71	2880	204480	1020	72420
Итого	20441784
Заработная плата	689146
Накладные расходы на заработную плату 87% от	599557,02
Итого	21041341,02
Плановое накопление 8% от	1683307,3
Всего по смете	22724648,3

Таблица 4. Смета на строительство, проектируемой ВОЛП.

Стоимость одного канало-километра определяется по формуле (16):

, (16)

где: - полная стоимость проектируемой ВОЛП

- количество каналов, задействованных на первом этапе строительства

- длина трассы

руб./кан.*км.

7. Расчет надежности ВОЛП

Надежность - комплекс свойств, которые от условий строительства и эксплуатации может иметь: долговечность, ремонтопригодность и сохранять, либо определять сочетание этих параметров. При проектировании должна быть произведена оценка показателей надежности.

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) вероятность того, что ВОЛП окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течении, которого она подвергается профессиональному контролю.

Наработка на отказ среднее значение времени между двумя последовательными отказами.

Время восстановления - это продолжительность восстановления работоспособного состояния ВОЛП с использованием минимального количества оптических волокон.

ВОЛП считается надежным, если коэффициент готовности обозначается :

Интенсивность отказа ОК за один час на дне трассы h за 1 час определяется

формуле (17):

, где (17)

средняя плотность отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год:

L= длина магистрали;

8760 - количество часов в год.

Интенсивность отказов линейного тракта определяется по формуле (18):

, где (18)

интенсивность отказа на ОП в час;

интенсивность отказа на ОРП в час;

Наработка на отказ линейного тракта определяется по формуле (19):

(19)

часов

Среднее время восстановления линейного тракта определяется по формуле(20):

, где (20)

- время восстановления кабеля до 10000часов;

среднее время восстановления повреждения ;

;

.

Коэффициент готовности линейного тракта определяется по формуле (21):

(21)

.

Коэффициент простоя линейного тракта определяется по формуле (22):

(22)

.

Вывод: Коэффициент готовности линейного тракта ,

0,982467<0.9958, следовательно, ВОЛП считается, не надежным.

Заключение

В данном курсовом проекте было выбрано для прокладки кабеля между городами: Новосибирск и Куйбышев автомагистральная трасса, а также рассчитано количество каналов, которое составило 150; был выбран оптический кабель ОКБ-М8Т, соответственно количеству каналов передачи выбраны две системы передачи ИКМ-120. Также были произведены расчеты основных параметров передачи ОВ: числовой апертуры, нормированной частоты, числа мод, затухания ОВ, дисперсии и коэффициента широкополосности. После расчета основных параметров был произведен расчет длины регенерационного участка, в результате чего было рассчитано число НРП для каждой секции проектируемой ВОЛП, которое составило:

Для секции ОП1-ОРП2:

Для секции ОРП2-ОП3:

В конце курсовой работы была составлена смета на строительство ВОЛС, при помощи которой была рассчитана стоимость одного канало-километра, которая составила 474 руб./кан.*км, а также расчет надежности, где .

Список литературы

1. Ионов А.Д. «Проектирование кабельных линий связи», учебное пособие, Новосибирск, 1995 год

2. Атлас автомобильных дорог, ООО «Издательский Дом Третий Рим» и ФГУП «ПКО Картография», Москва 2005 год

Размещено на Allbest.ru