Проектирование оптических сетей связи

Проект внутризоновой линии связи между городами в Кировской области - Советском и Нолинском. Выбор трассы прокладки кабеля. Разработка структурной схемы, выбор цифровой аппаратуры. Оценка бюджета, выбор способа строительства и оценка надежности.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.02.2013
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:

Проектирование оптических сетей связи

Выполнила: студентка Казанова А.В.

Проверил Карпов А.С.

2012

Содержание

  • Введение
  • Задание на курсовое проектирование
  • Характеристика региона
  • Выбор трассы прокладки кабеля
  • Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции
  • Разработка проекта технического задания на основе строительства ВОЛС
  • Разработка обобщенной структурной схемы ВОЛС и определение требований к активному оборудованию
  • Рекомендации и выбор цифровой аппаратуры
  • Выбор типа ОВ в соответствии с требуемой скоростью передачи и перспективами развития связи в регионе
  • Расчет длин участков регенерации и оценка бюджета ВОЛС. Расчет длины регенерационного участка
  • Оценка бюджета ВОЛС
  • Выбор способа строительства ВОЛС и описание конструкции ВОК для выбранного варианта
  • Воздушные способы строительства ВОЛС
  • ВОК в грозозащитном тросе
  • Оценка надежности проектируемой ВОЛС
  • Заключение
  • Используемая литература

Введение

В настоящее время развитие цифровых технологий и построения сетей NGN, где основу предоставления услуг определяют сети широкополосного доступа, объемы передаваемой информации и качество линий связи не всегда соответствуют друг другу. Оценка с этих позиций возможностей проектирования ВОЛС в России представляется достаточно актуальной задачей, которая позволит определить перспективные направления развития строительного комплекса отрасли "связь".

Задание на курсовое проектирование

По заданию варианта № 13 целью данного курсового проекта является проектирование внутризоновой линии связи с использованием аппаратуры ВОСП между двумя городами в Кировской области Советск - Нолинск. Метод строительства - воздушный.

Характеристика региона

Советск - административный центр Советского района Кировской области. В современном Советске работают: пищекомбинат, мясокомбинат, маслозавод, фабрики - по производству валяльной обуви, перчаток, филиал Кировской фабрики строчевышитых и кружевных изделий.; деревообрабатывающий комбинат и множество мелких деревообрабатывающих предприятий, элеватор. В окрестностях города добывается щебень (в разработке 2 карьера).

В Советском районе выращивают рожь, пшеницу, ячмень, овёс, картофель, овощи. Разводят крупный рогатый скот, свиней, овец. Птицеводство.

Месторождения бутового камня, щебня, известняка, песка, гравия, мергеля, торфа.

Население города по данным переписи да 2010 год составляет 15756 чел.

Нолимнск - административный центр Нолинского района Кировской области. АО "Ремонтно-механический завод", предприятие "Вятский сувенир" (матрёшки, деревянная посуда). Пищекомбинат, маслодельный завод, мясокомбинат, производство минеральной воды "Серебряная капля" и другие предприятия.

Близ Нолинска - крупная птицефабрика.

В Нолинском районе выращивают рожь, ячмень, овёс, пшеницу, картофель, овощи, гречиху. Плодово-ягодные насаждения. Разводят различный скот: коров, свиней, овец, лошадей; домашнюю птицу: гусей, куриц, уток. Клеточное звероводство (песец, норка, серебристо-чёрная лисица, хонорик). Пчеловодство.

Месторождения торфа, известняка, щебня, красной глины и др.

Население города по данным переписи за 2010г - 10224 чел.

В обоих городах находятся отделения Сбербанка Росии.

Выбор трассы прокладки кабеля

Трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы, можно свести к трем основным:

· минимальные капитальные затраты на строительство;

· минимальные эксплуатационные расходы;

· удобство обслуживания.

Вариант моего технического задания предпологает воздушный вариант прокладки кабеля.

К числу достоинств прокладки ВОЛС по опорам можно отнести сокращение сроков строительства наряду со снижением капитальных и эксплуатационных затрат (необходимость отвода земель и согласований с заинтересованными организациями отсутствует), уменьшение масштабов возможных повреждений в местах городской застройки и промзонах, а также независимость от типов почвы.

И хотя воздушная прокладка оптических кабелей существенно проще подземной, нужно отметить и такие недостатки прокладки ВОЛС по опорам, как сокращение срока службы из-за влияния окружающей среды, подверженность повышенным механическим напряжениям при неблагоприятных погодных условиях, а также сложности расчета при воздействии нагрузок в различных условиях эксплуатации.

К прокладке ВОЛС по опорам прибегают в тех случаях, когда использовать прокладку в канализации или траншейным методом нецелесообразно (либо невозможно).

При строительстве внутризоновых и магистральных оптических сетей получило распространение использование оптического кабеля в грозозащитном тросе - это самый удобный и надежный способ подвески ВОЛС на ЛЭП напряжением 110 кВ и более.

На внутризоновых и местных линиях применяется также подвеска самонесущего кабеля с креплением на нижнем траверсе. Этот вариант используется как на ЛЭП напряжением 110 кВ и выше, так и на воздушных линиях менее высокого напряжения (10 кВ и ниже) наряду с низковольтными линиями, линиями освещения, опорами контактных сетей железных дорог.

На основе вышеприведенных данных, выбираю метод подвеса кабеля на ЛЭП напряжением 110 кВ и более, опоры которой располагаются через каждые 200 метров. Все расстояние трассы при этом равно 58 км. Рисунок плана проектирования трассы прилагаю.

Рисунок 1. - План проектирования трассы

Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

Рассмотрим варианты воздушной прокладки, применяющиеся при различных задачах.

Оптический грозотрос (ОКГТ) используется при прокладке кабельной трассы вдоль линий электропередач. Отличительные особенности трассы, для которой применим оптический грозотрос: протяженность сегментов (несколько километров без ретранслятора), единый информационный поток (кабель ОКГТ-С включает не более 6 модулей). Такой способ прокладки ВОЛС используется при прокладке междугородних магистралей связи.

Подвесной кабель "восьмерка" с выносным силовым элементом (ДПВ, ДТ, ОПД) также уместен при организации протяженных неразветвленных магистралей. Этот кабель наиболее упрощает монтаж. Более гибкий и легкий, чем грозотрос, подвесной кабель может крепиться к самым разнообразным конструкциям, способным послужить опорой для трассы.

Самонесущий подвесной кабельный канал используется в том случае, когда необходимо проложить в одном направлении пучок кабелей. Применяется при прокладке магистралей в населенных пунктах с последующим разветвлением сети. Имеет ограничения по диаметру.

Самонесущий кабель (ДПС, ДКС, ОКБ) для воздушной прокладки может крепиться к протянутому предварительно тросу (отдельно или пучками). Такой кабель наматывается на несущий трос и прикрепляется, обвязываясь проволокой или полиэтиленовой нитью по всей длине. На протяженных участках магистрали рационально применять lesher (вязальную машину).

Прикрепления пучка кабелей к тросу хомутами и стяжками ненадежно и может иметь место только в качестве временного варианта на коротких участках кабельной трассы.

Так как использование оптического кабеля в грозозащитном тросе - это самый удобный и надежный способ подвески ВОЛС на ЛЭП напряжением 110 кВ и более, выбираю кабель ОКГТ-Ц производства ООО "Сарансккабель-Оптика"

Кабель волоконно-оптический с одномодовым или многомодовым волокном, встроенный в грозозащитный трос с центральной модульной трубкой.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:

Кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередач от 35 кВ и выше

2. КОНСТРУКЦИЯ:

3. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ:

Кабель используется преимущественно на низковольтных линиях, где есть ограничения по диаметру и весу. Наружный диаметр, расчетный вес и физико-механические параметры определяются в соответствии с требованиями заказчика по условиям их монтажа и эксплуатации.

4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ:

Рис.2 Внешний вид

5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАБЕЛЯ:

Выбор аппаратуры ВОСП

В оптических системах передачи используется то же принцип образования многоканальной связи, что и в системах работающих по электрическому кабелю, т.е. временное и частотное разделение каналов. В настоящее время все наибольшее распространение получают волоконно-оптические системы синхронной цифровой иерархии (Synchronous digital hierarchy, SDH-иерархические серии цифровых скоростей передачи и транспортных структур, стандартизированных рекомендациями МСЭ-Т).

Среди преимуществ стандарта SDH можно отметить следующее:

· допускает использование систем разных производителей (стыковка на промежуточном уровне),

· синхронный обмен данными в сети,

· расширенные возможности передачи/приема информации об операциях, администрировании, обслуживании и развитии структуры (OAM&P) - Operations, administration, maintenance, and provisioning),

· настройка сети на предоставление новых видов услуг.

Стандарт SDH определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module - STM). Основная скорость передачи сигнала составляет 155,520 Мбит/с. Более высокие скорости кратны основной скорости. Скорости передачи данных по каналам SDH представлены в таблице ниже:

Таблица - Скорости передачи данных по каналам SDH

Уровень

Модуль

Скорость передачи Мбит/с

1

STM-1

155,520 (155)

4

STM-4

622,080 (622)

16

STM-16

2488,320 (2500)

64

STM-64

9953,280 (10000)

256

STM-256

39813,12 (40000)

Разработка проекта технического задания на основе строительства ВОЛС

Оценка пропускной способности ВОЛС

Настоящее Техническое задание описывает задачу проектирования внутризоновой ВОЛС в соответствии со схемой распределения цифровых потоков по заданным населенным пунктам (объектам).

Населенные пункты (объекты) - оконечные:

Пункт О1 - Советск,

численность населения НО1 = 15 756 жителей;

Пункт О2 - Нолинск,

численность населения НО3 = 10 224 жителей.

Характеристику региона проведем по следующим критериям:

1) Телефония:

Количество абонентов МНП в зоне обслуживания АМТС населенных пунктов определим для каждого пункта по формуле:

МНП = 0,3·НХХ

МО1 = 0,3·15756 = 4727 аб.

МО2 = 0,3·10224 = 3067 аб.

Число каналов NПП, между оконечными пунктами определим по формуле:

где A и B - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям (при потерях 4%, А=4,5, В=7,0);

F - коэффициент тяготения, F = 0,006 - 0,01 определяется на основании сведений по региону, для оконечных пунктов он может лежать в пределах 0,04 - 0,06, если бы в моем варианте были оконечные и промежуточные пункты, то для них значения были бы в пределах 0,02 - 0,04, а между промежуточными пунктами, 0,01 - 0,02;

Y - удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, Y=0,05 Эрл;

МО1, МО2 - количество абонентов, обслуживаемых АМТС:

Общее количество каналов для телефонии определится суммой всех потребностей региона, в моем случае: NОБЩ = 28шт.

На современные электронные АТС с АМТС (или узлов доступа) должны поступать потоки уровня Е1 - 2,048 Мбит/с. Один поток Е1 включает в себя 30 цифровых каналов со скоростью 64 кбит/с (0,064 Мбит/с). Это требует определения числа потоков Е1 для телефонии, распределяемых по региону - КЕ1 (i-j), которое будет равно:

Определим количество потоков Е1, которое необходимо выделять в каждом пункте по трассе ВОЛС:

Общее число потоков Е1, которые должны быть организованы по ВОЛС только для телефонии по суммарной скорости передачи - КЕ1ОБЩ, определится делением NОБЩ на скорость потока Е1 - 2,048 Мбит/с:

или сумме потоков, предоставляемых каждому населенному пункту, если в проекте не предусматривается их выделение на текущем этапе в каком либо из пунктов:

где n - число пунктов по трассе ВОЛС, где происходит выделение потоков.

2) Мобильная связь:

Количество мобильных телефонов непрерывно растет и, соответственно, растет присутствие сотовых операторов, которые могут использовать в своих интересах потоки, транслируемые по проектируемой ВОЛС. Оценить, какую скорость передачи необходимо предоставить сотовым операторам, можно исходя из общего числа каналов. В среднем, можно принять, что дополнительное число каналов, выделяемых мобильным операторам - NМ, равно:

NM = NОБЩ·SМ = 0,45·28 = 13 шт.

где SМ = (40 - 60) % - этот процент зависит от численности населения в городах по трассе ВОЛС и приведен в таблице ниже.

Из них некоторое количество абонентов NМинт будут пользоваться услугами мобильного интернета, что приводит к увеличению скорости в канале до 128кб/с:

NMинт = NМ·SМинт = 0,15·13 = 2 шт.

где SМинт = (10 - 30) % - этот процент также зависит от численности населения в городах по трассе ВОЛС и приведен в таблице ниже.

Соответственно, скорость, предоставляемая мобильным операторам, будет равна:

Vмоб = (NM - NМинт) ·0,064 + NМинт·0,128.

Vмоб = (13 - 2) ·0,064 + 2·0,128 = 0,96 Мбит/с

Пересчитывая в количество первичных потоков, получим:

Таблица - Примерные данные по мобильным операторам и скоростям передачи данных в интернет

Численность населения, тыс. жителей, Н

Н

до 10

10 - 30

30 - 50

50 - 100

100 - 500

Sинт

0,1

0,12

0,15

0,2

0,3

Vабхх, Мбит/с

0,5

2

2

5

10

Yинтхх

0,002

0,006

0,01

0,02

0,04

3) Передача данных (интернет):

Число абонентов интернета целесообразно принять равным:

Раб. инт = НХХ·Sинт

где Hxx - число жителей населенных пунктов по трассе ВОЛС;

Sинт - процент абонентов интернет, зависит от числа жителей, административного значения пункта, потребностей населения в услугах интернет и пр. примерные данные для Sинт приведены в таблице выше.

Раб. инт. О1 = 15756·0,12 = 1891 аб.

Раб. инт. О2 = 10224·0,12 = 1227 аб.

Количество провайдеров в регионе может быть различным, например, "МЕГАФОН" - провайдер мобильного интернета, "РОСТЕЛЕКОМ" - провайдер проводного интернета. Каждый провайдер должен иметь доступ в глобальную сеть с определенной скоростью Vинтхх, (хх - населенный пункт по трассе ВОЛС), зависящей от потребностей абонентов, их количества и возможностей передачи данных по распределительной сети. Скорость доступа абонента в интернет - Vабхх может различаться и определяется приоритетом (см. табл.2.1), однако вероятность использования интернет канала всеми абонентами одновременно очень мала и время занятия канала тоже невелико, что позволяет ввести понятие удельной нагрузки на канал интернет - Yинтхх, средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, которая также для различных населенных пунктов будет разной. В результате скорость, выделяемая для провайдера интернет конкретного населенного пункта по ВОЛС, может быть определена по выражению:

VинтХХ = (Раб. инт·Vаб. ХХ) ·YинтХХ

VинтО1 = (1891·2) ·0,006 = 23 Мбит/с

VинтО2 = (1227·2) ·0,006 = 15 Мбит/с

Суммарная скорость, выделяемая провайдерам интернет, определиться как сумма скоростей по всем пунктам:

4) Цифровое ТВ вещание:

Количество цифровых ТВ каналов Ктв= 8 - обязательных; скорость передачи в канале Vтв - .8 Мбит/с.

Суммарная скорость для ТВ вещания равна:

VУтв = Ктв·Vтв

VУтв = 8·8 = 64 Мбит/с

5) Потребности в организации локальных сетей,

Тип сети Ethernet или Fast Ethernet скорость обмена Vлвс - 10, 100, 1000 Мбит/с, предусматривать только в случае необходимости организации ЛВС для предприятий и банковских структур региона - в моем случае для нескольких отделений Сбербанка Росси.

Суммарная скорость передачи по линии определяется по выражению:

=28·0,064+0,96+38+64+100=204,752 Мбит/с

Полученное значение суммарной скорости передачи и количества первичных потоков является определяющим для построения обобщенной схемы связи и выбора типа активного оборудования соответствующего уровня SDH иерархии.

Для данного курсового проекта в системе SDH выбираем 4-ый уровень (STM-4), т.к. в нем можно передать 622,080 Мбит/с, что удовлетворяет нашим условиям.

Разработка обобщенной структурной схемы ВОЛС и определение требований к активному оборудованию

Обобщенная структурная схема ВОЛС, представленная на рисунке 2.1, является основанием для выбора цифровой аппаратуры и определяет ее функциональное назначение.

Рекомендации и выбор цифровой аппаратуры

Выбор оборудования для реализации разработанной схемы линии связи очень важный момент в создании сети связи региона. Здесь нужно учитывать несколько основных положений:

необходимо выбирать аппаратуру соответствующую последним техническим решения в данном разделе, прежде всего это аппаратура SDH той или иной ступени иерархии, чем выше ступень иерархии, тем меньше оптических волокон может быть в кабеле и, соответственно, меньше вариантов резервирования и надежность всей системы в целом будет снижаться;

учитывать тот факт, что любая техника, в том числе и техника связи, очень быстро устаревают, поэтому необходимо уже на стадии проектирования рассматривать возможность замены аппаратуры на более функциональную, что предполагает выбор оборудования единого технического решения;

создавать и развивать систему диагностики и мониторинга, что позволит снизить эксплуатационные расходы на обслуживание системы в целом;

технические решения аппаратных средств должны быть выстроены на единой платформе, реализованной в данном регионе, что обеспечит широкую взаимозаменяемость оборудования.

В качестве системы передачи в данном курсовом проекте я предполагаю взять систему производства LED Technologies Bulgaria - Гибкий оптический мультиплексор Т-501.622, его характеристики и внешний вид приведены ниже. Они удовлетворяют всем потребностям моего курсового проекта.

Выбор типа ОВ в соответствии с требуемой скоростью передачи и перспективами развития связи в регионе

Необходимо выбрать тип одномодового оптического волокна, которое будет заложено в кабель. Это определяется мощностью участка проектируемой ВОЛС с точки зрения объемов передаваемой информации, перспективами развития сети связи региона и местом в этой структуре проектируемого участка.

Выбор типа ОВ осуществляется с учетом их основных характеристик и рекомендациями Международного Союза Электросвязи (МСЭ). Эти оптические волокна должны иметь параметры, приведенные в таблице ниже.

Таблица - Классификация типов волокна согласно рекомендациям МСЭ-Т

Параметры оптических волокон рекомендуемые МСЭ

№ рекомендации МСЭ

G.652

G.653

G.654

G.655

Тип волокна

SSF

DSF

LMF

±NZDSF

Окна прозрачности, нм

1300/1550

1500-1600

1550

1530-1565

Затухание, дБ/км

1310 нм

<1.0/0.34

<1.0

н/н

н/н

1383 нм

(максимум OH)

<2.0

<2.0

н/н

н/н

1550 нм

<0.5/0.25

<0.5/0.25

<0.22/

0.15-0.19

<0.35/

0.19-0.25

Диаметр поля моды, мкм

1310

9.0-10.0

н/н

н/н

н/н

1550

9.0-10.0

7.0-8.3

10.5

8-11

Длина волны отсечки (кабеля/волокна)

1260/1280

1270/1280

1350/1530

<1480/

<1470

Длина волны нулевой дисперсии, нм

1310±10

1550±25

1310±10

н/н

Наклон кривой D при нулевой дисперсии, нс/нм2/км

0.093

0.085

0.06

<0.169

Значения величин дисперсии:

хроматическая дисперсия в диапазоне

1285 - 1330 нм, не более

1525 - 1575 нм, не более

1565 - 1625 нм, не более

пс/нм*км

поляризационно-модовая дисперсия пс/ (vкм)

3,5

18

22

0,2

16

2,3

6,8

0,2

2,5

16

21

0,2

2.0-6.0

4.5-11.2

0.1

SSF - стандартное оптическое волокно с дисперсией близкой к нулевой на0D1310 нм;

DSF - оптическое волокно со смещенной нулевой дисперсией в близи 0D1550 нм;

LMF - оптическое волокно с минимизированными потерями на 1550 нм;

±NZDSF - оптическое волокно с не нулевым коэффициентом материальной дисперсии и расширенным окном прозрачности в районе 1550 нм, для возможности эффективного спектрального уплотнения (DWDM), а также в качестве компенсатора дисперсии.

Стандарты, определяющие типы оптических волокон согласно рекомендациям МСЭ-Т:

Стандарт G.652 одномодовое волокно с несмещенной дисперсией, его параметры оптимизированы для диапазона длин волн 1,31 мкм, в котором волокно имеет нулевую хроматическую дисперсию. Диаметр световедущей жилы волокна - G.652 равен 9 мкм, а оболочки - 125±2 мкм. Это волокно используется для одноволновой и многоволновой передачи (спектральное уплотнение), в том числе в диапазоне длин волн 1,55 мкм и обеспечивает передачу информации со скоростями до 10 Гбит/с на средние расстояния (до 50 км).

Стандарт G.653 распространяется на одномодовое волокно со смещенной нулевой дисперсией в области л=1,55 мкм. Это волокно имеет нулевую дисперсию в области минимальных потерь волокна, что достигается за счет более сложной структуры световедущей жилы. Волокно типа G.653 используется в протяженных магистральных широкополосных линиях и сетях связи, оно обеспечивает передачу информации со скоростями до 40 Гбит/с. Однако по нему можно передавать только один спектральный канал информации, оно не может быть использовано в волоконно-оптических системах и сетях DWDM-технологий.

Стандарт G.654 содержит описание характеристик одномодового волокна и кабеля, имеющих минимальные потери на л=1,55 мкм. Это волокно было разработано для применения в подводных ВОЛС. За счет больших, чем у волокна стандарта G.653 размеров световедущей жилы, оно позволяет передавать более высокие уровни оптической мощности, но в то же время, обладает более высокой хроматической дисперсией в диапазоне л=1,55 мкм. Волокно типа G.654 не предназначено для работы на какой-либо другой волне излучения кроме л=1,55 мкм.

Стандарт G.655 относится к волокну со смещенной ненулевой дисперсией - NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber). Это волокно предназначено для применения в магистральных волоконно-оптических линиях и глобальных сетях связи, использующих DWDM-технологии в диапазоне длин волн 1,55 мкм. Волокно - G.655 имеет слабую, контролируемую дисперсию в С полосе (л=1,53-1,56 мкм) и большой диаметр световедущей жилы по сравнению с волокном типа G.653.

Исходя из мощности участка проектируемой ВОЛС с точки зрения объемов передаваемой информации, перспективами развития сети связи региона и местом в этой структуре проектируемого участка, остановим свой выбор на ОВ типа NZDSF.

Расчет длин участков регенерации и оценка бюджета ВОЛС. Расчет длины регенерационного участка

При проектировании ВОЛС должны рассчитываться отдельно длина участка по затуханию (Lа) и длина участка регенерации по широкополосности

(Lш), т.к. причины ограничивающие предельные значения указанных длин независимы.

В общем случае целесообразно рассчитывать две величины участка регенерации по затуханию:

Lа max - максимальная проектная длина участка регенерации;

Lа min - минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки этих величин используются выражения:

,

где:

· Аmax, Аmin - максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания аппаратуры ВОСП, обеспечивающее к концу срока службы значение BBER не более 1*10-10,бок (дБ/км) - километрическое затухание в оптических волокнах кабеля,

· Анс (дБ) - среднее значение затухания мощности оптического излучения неразъемного оптического соединителя на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации,

· Lстр (км) - среднее значение строительной длины кабеля на участке регенерации,

· Арс (дБ) - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя,

· n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации,

· D (пс/нм*км) - суммарная дисперсия одномодового оптического волокна,

· d (нм) - ширина спектра источника излучения,

· В (мГц) - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту,

· М (дБ) - системный запас ВОСП по кабелю на участке регенерации.

Если по результатам расчета получено Lш< Lа max, то для проектирования должны быть выбраны аппаратура или кабель с другими техническими данными (D,d), обеспечивающие больший запас по широкополосности на участке регенерации. Расчет должен быть проведен снова. Критерием окончательного выбора аппаратуры или кабеля должно быть выполнение соотношения

Lш> Lа max

Максимальное значение перекрываемого затухания (Аmax) определяется как разность между минимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и чувствительность приемника.

Минимальное значение перекрываемого затухания (Аmin) определяется как разность между максимальным уровнем мощности оптического излучения на передаче и перегрузкой приемника.

Системный запас (М) учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных ремонтных вставок, сварных соединений, а также изменения характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОСП исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора.

Диапазон устанавливаемых значений системного запаса лежит, как правило, в пределах 2 - 6 (дБ), что соответствует наиболее или наименее благоприятным условиям эксплуатации ВОЛС.

Приведенные выражения позволяют оценить максимальные длины участков регенерации на оптическом волокне типа SSF. Для других типов волокон должны быть внесены коррективы при применении оптических волокон с минимизированными потерями на Л=1,55 мкм, или с минимизированной дисперсией, а также при использовании принципов DWDM. Таким образом, исходя из технических характеристик аппаратуры и параметров ОК имеем следующие данные: Аmax = 28 дБм; Аmin = 6 дБм; рс = 0,2 дБ; нс = 0,04 дБ; ок = 0,34 дБ/км; Lстр = 6 км; D = 2,5 пс/нм·км; М = 6 дБ, n = 4; В = 625 МГц, d = 3,9 нм

Максимальная длина РУ:

Минимальная длина РУ:

Длина участка регенерации по широкополосности:

По результатам расчетов получено, что Lш > Lmax (72, 205 км > 61,154 км) значит, аппаратура и кабель выбраны с техническими данными, обеспечивающими запас по широкополосности на участке регенерации.

Оценка бюджета ВОЛС

Реально существует вполне конкретная длина участка сети между населенными пунктами или узлами связи. Эта длина может быть как больше расчетной максимальной, так и меньше. Структура ВОЛС - оконечные пункты, пункты выделения, ответвления потоков, определённые в Техническом задании, могут быть расположены самым неопределенным, но вполне конкретным образом. Предыдущий расчет показывает на что, в отношении длин и при выбранных скоростях передачи, может рассчитывать проектировщик, но не дает ответа на вопрос, а что делать, если участок ВОЛС необходим значительно короче?

Это приводит к появлению еще одной оценки длина участка, а именно бюджета ВОЛС, который связывает характеристики предполагаемой к использованию аппаратуры и параметров передачи ВОЛС.

Другими словами, любая аппаратура, предназначенная для организации цифровых потоков того или иного уровня иерархии имеет в составе прочих выходные - входные характеристики. Прежде всего, к ним относятся уровни мощности оптического излучения и закон её изменения в процессе эксплуатации на рабочей длине волны, а также чувствительность приемника и его перегрузочная способность, т.е. динамический диапазон работы аппаратура.

Учитывая тот факт, что при использовании одномодовых оптических волокон, у которых потери очень невелики, суммарное затухание ВОЛС может оказаться гораздо меньше, чем этого требует динамика работы аппаратуры, что приведет к существенному росту параметров ошибок.

Количественно бюджет линии можно оценить следующим образом.

,

где:

;

Выбор способа строительства ВОЛС и описание конструкции ВОК для выбранного варианта

Определим число оптических волокон в кабеле - N, которое может быть рассчитано по формуле:

N = Nраб + Nрез + Nотв

где

Nраб - число рабочих волокон определяется исходя из количества используемых комплектов оборудования;

Nрез - число резервных волокон - равно числу рабочих;

Nотв - число волокон на ответвления в промежуточных пунктах.

N = 2 + 2+0 = 4 ОВ

Способ строительства ВОЛС согласно ТЗ - воздушный.

Воздушные способы строительства ВОЛС

Широкое распространение получили различные варианты воздушного способа строительства ВОЛС.

Эти способы обладают целым рядом неоспоримых преимуществ перед подземными и заключаются в следующем, - нет необходимости в землеотводе, нет необходимости копать землю. В результате стоимость строительства в 2 и более раз ниже, а скорость строительства в несколько раз выше, что обусловлено, прежде всего, возможностью "привязать" конструкцию ВОК к тому или иному варианту.

В качестве опор, которые могут быть использованы для строительства воздушных ВОЛС, рассматриваются следующие:

· опоры магистральных линий электропередачи (ЛЭП) с напряжением от 35 кВ и выше;

· опоры распределительных ЛЭП, например, до 10 кВ, которые, между прочим, подходят, практически, к каждому населенному пункту;

· опоры контактных сетей электрофицированных железных дорог (ЭЖД);

· опоры воздушных линий связи (если они в нормальном состоянии).

Реализация подобного типа ВОЛС может быть выполнена разнообразными способами, которые имеют свои достоинства и недостатки.

ВОК в грозозащитном тросе

Один из самых дорогих вариантов строительства ВОЛС - подвеска ВОК в грозозащитном тросе по ЛЭП. Сам кабель очень дорогой т.к. содержит много упрочняющих элементов, конструкция кабеля приведена на (рис.2.13.). Его стоимость лежит в пределах 5000 - 7000 $/км. Кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередач от 35 кВ и выше вместо грозозащитного троса. Заземляющий провод, имеющий один или два слоя проволок из ASC, содержащий оптический сердечник, монтируется наверху ЛЭП и несет двойную функцию грозотроса и кабеля связи. Процесс строительства таких ВОЛС, сложная техническая задача, связанная с применением мощных натяжных механизмов, а скорость строительства и технология замены существующего троса на волоконно-оптический в очень сильной степени зависит от профиля ЛЭП, т.е. местности, по которой она проходит.

Высокая надежность ВОЛС реализованных на базе грозозащитного троса объясняется тем, что несущие конструкции ЛЭП рассчитаны на длительный срок службы (до 50 лет) и выдерживают внешние разрушающие нагрузки, вплоть, до ураганных. Кроме того, вряд ли возможны механические повреждения ВОЛС, которая расположена на высоте 10-ти этажного дома в очень прочной металлической оболочке. Этим объясняется их строительство в труднодоступных регионах, которых в нашей стране предостаточно.

Оценка надежности проектируемой ВОЛС

По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события. Интервал времени от момента включения ВОЛС до первого отказа является случайной величиной, называемой "время безотказной работы".

Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0…t. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна:

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов , представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями и существует взаимосвязь.

.

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае:

.

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины "время безотказной работы".

час-1.

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов.

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

,

где - среднее время восстановления элемента (системы), он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

,

где - интенсивности отказов НРП и ОРП;

- количество НРП и ОРП;

- интенсивность отказов одного километра кабеля;

L - протяженность магистрали.

А так как участки кабельной магистрали не содержат НРП, а регенерация происходит в зданиях ОРП, то интенсивность отказов НРП не учитываем. Расчёт проведем для всей проектируемой ВОЛС от г. Советск до г. Нолинск.

Примем интенсивность отказов 1 км оптического кабеля, равной

к = 3,8810-7 час-1.

Протяженность участка 58 км. Наработка на отказ аппаратуры равна 10 годам или 87600 часов, откуда интенсивность отказов будет равна = 10-7. Значения необходимых параметров сведены в таблице ниже.

Показатели надёжности

ОРП

Кабель на 1 км

Интенсивность отказов , 1/ч

10-7

3,8810-7

Время восстановления повреждения, tв, ч

0,5

14,0

Интенсивность отказов линейного тракта:

.

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

ч.

Вероятность безотказной работы в течение суток t1 = 24 часа:

.

В течение недели t2 = 168 часов:

.

В течение месяца t3 = 720 часов:

.

В течение года t4 = 8760 часов:

.

Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время восстановления связи по формуле:

, ч

где tв. нрп, tв. орп, tв. каб - время восстановления соответственно НРП, ОРП и кабеля.

В расчетах определяем среднее время восстановления только кабеля, так как время восстановления ОРП очень мало, а НРП нет.

.

Теперь найдем коэффициент готовности:

.

Расчёты вероятности безотказной работы занесём в таблицу ниже

Вероятность безотказной работы

Интервал времени t, ч

0

24

168

720

8760

Р (t)

1

0,999191

0,996352

0,984848

0,822706

Требования по показателям надежности для линий внутризоновой сети таблица ниже.

Для внутризоновой первичной сети, где протяженность ВОЛС не превышает Lвпс=1400 км.

Показатель надежности

Канал ТЧ или ОЦК

Канал ОЦК на перспективной цифровой сети

Оборудование линейного тракта

Коэффициент готовности

0,99

0,998

0,99

Среднее время между отказами, час

111,4

2050

350

Время восстановления

1,1

4,24

См. примечание

Примечание. Для оборудования линейных трактов время восстановления должно лежать в пределах следующих значений:

время восстановления обслуживаемого регенерационного пункта и оконечного пункта (ОРП, ОП) - Тв (ОРП) 0,5 часа;

время восстановления оптического кабеля в зависимости от типа и емкости - Тв (ОК) в пределах 10 - 16 часов (в том числе время подъезда - 3,5 часа).

По результатам расчетов можно сделать вывод, что проектируемая ВОЛС между г. Советск - г. Нолинск полностью соответствует требованиям по показателям надежности для линий внутризоновой сети.

оптическая сеть связь аппаратура

Заключение

В заключении можно сделать вывод о целесообразности строительства ВОЛС на участке г. Советск - г. Нолинск воздушным способом для мультисервисной сети в регионе по следующим критериям:

доступность подключения по проектируемому участку к услугам мульти сервисной сети как с экономической, так и технической точек зрения;

возможность развития сети связи региона - подключение дополнительных пунктов и расширения объема трафика;

для мониторинга проектируемой ВОЛС предполагается ее подключение к существующей системе мониторинга, организованной в РЦУС ОАО "Ростелеком" в данном регионе.

Используемая литература

1. Современные технологии проектирования, строительства и эксплуатации направляющих систем электросвязи. Учебное пособие для вузов. Б.К. Никитин, Л.Н. Кочановский, СПБ ГУТ, 2011 г.

2. Измерение параметров волоконно-оптических линейных трактов. Учебное пособие для вузов. М.С. Былина, С.Ф. Глаголев, Л.Н. Кочановский, В.В. Пискунов, СПБ ГУТ, 2002 г.

3. Передаточные характеристики оптических волокон. Учебное пособие для вузов. С.Ф. Глаголев, В.С. Иванов, Л.Н. Кочановский СПб ГУТ, 2005 г.

4. Оптимизация линий связи первичных сетей. Учебное пособие для вузов. С.Ф. Глаголев, Б.К. Никитин СПб ГУТ, 2005 г.

5. Конструкция, прокладка, соединение и защита оптических кабелей связи // Рекомендации МСЭТ, Женева, 1994 г.

6. Основы проектирования сооружений связи. А.И. Овсянников, В.А. Колесников, М.К. Цибулин. М. Радио и связь, 1991 г.

7. Справочное пособие заказчика-застройщика, т. т. 1,2. Н.И. Монахов. М. Стройиздат, 1990 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Оценка пропускной способности оптоволоконной линии связи. Разработка обобщенной структурной схемы ВОЛС. Выбор цифровой аппаратуры и кабеля. Расчет длин участков регенерации, суммарных потерь оптического тракта, бюджета линии. Метод прокладки ВОЛС.

    курсовая работа [779,3 K], добавлен 28.12.2014

  • Основные особенности трассы волоконно-оптических систем. Разработка аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Расчёт необходимого числа каналов и выбор системы передачи. Выбор типа оптического кабеля и методы его прокладки. Надёжность линий связи.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 06.01.2015

  • Выбор и обоснование трассы прокладки внутризоновой волоконной линии связи между пунктами Кемерово-Киселевск. Расчет числа каналов, числа оптических волокон, длины регенерационного участка. Выбор системы передачи. Смета на строительство и монтаж ВОЛС.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 28.02.2012

  • Сущность волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), их преимущества и недостатки. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛС между Новосибирском и Куйбышевым. Расчет параметров оптического кабеля и составление сметы на строительство и монтаж линии связи.

    дипломная работа [166,4 K], добавлен 06.11.2014

  • Оценка пропускной способности волоконно-оптической линии связи и разработка проекта магистральной линии связи с использованием аппаратуры ВОСП между городами Чишмы - Кандры. Расчет длин участков ВОЛС и оценка бюджета линии при прокладке кабеля в грунт.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 22.05.2019

  • Выбор оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля. Выбор типа кабеля и описание его конструкции. Прокладка и монтаж кабеля. Расчет параметров передачи выбранного кабеля. Расчет надежности проектируемой кабельной линии связи.

    курсовая работа [654,0 K], добавлен 18.05.2016

  • Принцип действия, архитектура и виды технологий пассивных оптических сетей (PON). Выбор трассы прокладки оптического кабеля, выбор и установка оборудования на центральном и терминальных узлах. Особенности строительства волоконно-оптических линий связи.

    дипломная работа [5,7 M], добавлен 01.11.2013

  • Составление сметы на строительство линии связи. Выбор трассы прокладки кабеля и системы передачи. Размещение усилительных пунктов. Расчет надежности проектируемой линии связи, параметров передачи кабеля КМБ-4 и вероятности повреждения его молнией.

    курсовая работа [586,5 K], добавлен 21.03.2014

  • Выбор трассы прокладки волоконно-оптической линии связи. Расчет необходимого числа каналов. Определение числа оптических волокон в оптическом кабеле, выбор его типа и параметров. Структурная схема организации связи. Составление сметы на строительство.

    курсовая работа [571,0 K], добавлен 16.07.2013

  • Выбор системы и типа кабеля для обеспечения передачи информации между городами. Вычисление оптимальной трассы прокладки кабеля вдоль автомобильной дороги. Расчет затухания, числовой апертуры, числа мод, частоты. Составление сметы на строительство линии.

    курсовая работа [806,4 K], добавлен 04.06.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.