Проектирование магистральной волоконно-оптической линии передач на участке Псков-Новгород

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Исходные данные

Введение

1. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛП

2. Расчет необходимого числа каналов

3. Выбор аппаратуры ВОСП

4. Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

5. Расчет параметров оптического кабеля

6. Определение длины регенерационного участка

7. Разработка структурной схемы организации связи и размещение регенераторов

8. Составление сметы на строительство и монтаж проектируемой ВОЛП

9. Расчет надежности параметров ВОЛП

10. Проведение входного контроля и группирование строительных длин ОК

Заключение

Список используемой литературы

Исходные данные

1. Показатель преломления сердцевины ОВ n₁=1.48.

2. Показатель преломления оболочки ОВ n₂=1,479.

3. Длина волны - 1,55 мкм.

4. Трасса: Псков - Новгород.

5. Индивидуальное задание: проведение входного контроля и группирование строительных длин ОК.

Введение

Научно-технический прогресс во многом определяется скоростью передачи информации и ее объемом. Возможность резкого увеличения объемов передаваемой информации наиболее полно реализуется в результате применения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), которые по сравнению с такими широко распространенными средствами, как спутниковая связь и радиорелейные линии, имеют значительно более широкую полосу пропускания.

В мире достигнут огромный прогресс в развитии ВОЛС. В настоящее время волоконно-оптические кабели и системы передачи для них выпускаются многими странами мира. В связи с появлением систем передачи синхронно-цифровой иерархии получают широкое применение современные отечественные волоконно-оптические кабели и волоконно-оптические системы передачи (ВОСП).

Применение оптических кабелей целесообразно и экономически эффективно на всех участках взаимоувязанной сети связи РФ. Это не только значительно повышает технико-экономические показатели систем передачи, но и обеспечивает возможность поэтапного перехода к цифровым сетям интегрального обслуживания.

В нашей стране широко используются ВОЛС на межстанционных соединительных линиях ГТС, магистральных и внутризоновых линиях, на локальных компьютерных сетях и сетях кабельного телевидения.

Концепция дальнейшего развития первичной Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации до 2005 года предусматривает ее осуществление, в основном, за счет нового строительства ВОЛП с применением волоконно-оптических систем передачи, прокладываемых на магистральной и внутризоновых сетях. Содержание курсового проекта, представляет собой разработку и проектирование кабельной магистрали для организации многоканальной связи различного назначения между городами Новосибирск и Новокузнецк.

Курсовой проект содержит следующие этапы проектирования кабельной магистрали:

выбор трассы;

конструктивный расчет кабеля;

расчет параметров передачи;

расчет защиты от влияний;

расчет объема строительных работ..

1. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛП между пунктами Псков-Новгород

Трассу для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирают исходя из условий:

- минимальной длины между оконечными пунктами;

выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

В зависимости от конкретных условий, трасса ОК вне населенных пунктов выбирается на всех земельных участках, в том числе, в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, а также на автодорожных и железнодорожных мостах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог.

Трассы магистральных и внутризоновых ОК проектируется, как правило, вдоль автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения, а при их отсутствии - вдоль автомобильных дорог областного и местного значения или, в отдельных случаях, вдоль железных дорог и продуктопроводов.

Выбор трассы прокладки магистрального или внутризонового ОК на загородном участке следует проводить в такой последовательности:

по географическим картам для заданного территориального района или атласу автомобильных дорог необходимо наметить возможные варианты трасс;

сравнить варианты по таким показателям: длина, удаление от дорог, количество переходов через препятствия, удобства строительства и эксплуатации; выбор вариантов трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автодороги, железные дороги), населенных пунктов, через которые проходит трасса.

выполнить чертеж прокладки ОК без масштаба. На чертеже указать удаление от важных коммуникаций, общую длину трассы и кабеля по участкам;

При выборе трасс для прокладки ОК необходимо учитывать:

минимальное количество промежуточных пунктов, требующих дистанционное питание или питающихся от автономных источников тока;

для внутризоновых сетей - максимальное использование существующих предприятий связи, имеющих гарантированные источники электропитания, для размещения оборудования промежуточных пунктов.

При расчете потребного количества прокладываемого ОК в проекте следует предусмотреть запас с учетом неровности местности, укладки кабелей в грунт, выкладки в котловане, колодцах и т.д.

Возможны следующие пути прокладки кабеля:

1) вдоль автомобильной дороги федерального значения № А116;

2)через населенные пункты Псков - Лопатово - Бол. Загорье - Ямкино - Боровичи, по трассе А116;

3) вдоль железной дороги Псков - Луга - Новгород.

Все варианты прокладки кабеля представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Характеристика трассы.

Характеристика трассы	Единица измерения	Количество единиц по вариантам
		вариант № 1	вариант № 2	вариант № 3
1.0бшая протяженность трассы: ? вдоль автомобильных дорог; ? вдоль грунтовых дорог, бездорожье	км	241	218	223
2.Способы прокладки кабеля: ? кабелеукладчиком; ? вручную; ? в канализации	км	228,95 12,05 8	207,1 10,9 8	211,85 11,15 8
3. Количество переходов: ? через судоходные реки; через несудоходные реки; ? через железные дороги; через автомобильные дороги	1 переход	9 13	8 12	11 15
4. Число обслуживаемых регенерационных пунктов	1 пункт	3	2	2

Я считаю более удобным второй путь, так как при прокладке вдоль автомобильной дороги:

- не требуется дополнительного согласования, т. к. земли вдоль автодорог не являются чей-либо собственностью;

- обеспечивается оперативное прибытие на место работ ремонтной бригады;

- протяжённость трассы значительно меньше т. к. автодороги строятся по принципу кратчайшего пути;

- этот вариант более оптимальный: наименьшее количество переходов через реки и дороги, длина трассы самая короткая.

Выбранная трасса представлена на рисунке 1.1.

Расчетные климатические условия.

Псковская область. Центр области - г. Псков, находится на Северо-западе Европейской части России. Население 789,5 тыс. человек (2001), городское 63%. 14 городов, 13 поселков городского типа (2001). Площадь 55.3 тыс. км квадратных. Поверхность - равнинная. Климат умеренно континентальный. Средняя температура января от -7 до -8 градусов, июля - от 17 до 18 градусов. Количество осадков 550-650 мм в год, в основном в летний и осенние периоды. Почвы в основном подзолистые и болотные. Леса занимают 31% территории. Особенно лесисты северный и Юго - Восточный районы. В центральном районе леса значительно вырублены. Главная река Великая. Крупные озера Псковское, Чудское.

Основная промышленность: машиностроение (радио- и электротехника, станкостроение и др.), легкая (в т. ч. льняная), пищевая, деревообрабатывающая промышленность; производство стройматериалов. Добыча торфа. Посевы льна-долгунца, зерновых и кормовых культур; выращивают картофель и овощи. Молочно-мясное скотоводство, свиноводство, овцеводство. Судоходство по Чудскому и Псковскому озерам, р. Великая. Курорт Хилово.

Новгородская область. Центр области - Великий Новгород. Население 719,4 тыс. человек (2001), городское 70%. 10 городов,222 поселка городского типа (2001). Площадь 55.3 тыс. км. Поверхность равнинная; на юго-востоке Валдайская возвышенность (высота до 296 м). Климат умеренно континентальный. Зима мягкая, снежная. Средняя температура января от -7.5 до -10.2 градусов. Лето умеренно-теплое, средняя температура июля от 16.5 до 17.5 градусов. Осадки - 700-800 мм в год. Почвы главным образом дерново-подзолистые, на Северо-западе заболоченные. Леса занимают более 50% территории. Около 7% территории занято лугами, 11% занято торфяными болотами. Крупные реки Волхов, Мста, Ловать. Оз. Ильмень.

Основная промышленность: машиностроение (радиоэлектронная промышленность; производство химического оборудования, приборов, деревообрабатывающих станков и др.) и металлообработка, химическая, деревообрабатывающая, стекольно-фарфоровая, легкая, пищевая промышленность.

Добыча торфа. Льноводство, мясомолочное скотоводство. Возделывают зерновые и кормовые культуры, картофель, овощи. Птицеводство. Судоходство по оз. Ильмень, р. Волхов и др. Курорт Ст. Русса.

2. Определение необходимого числа каналов

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

Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Количество населения в заданном пункте с учетом среднего прироста населения определяется по формуле:

где Н₀ - народонаселение в период проведения переписи, чел.

Так как проектируемая линия связи соединяет два областных центра, то при расчете нагрузки необходимо учесть население не отдельных городов, а областей, центрами которых они являются. В Псковской области: 789,5 тысяч человек. В Новгородской области: 719,4 тысячи человек.

р - средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается по данным переписи 2-3%), зададимся значением 2, t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения. Год перспективного проектирования в данном курсовом проекте принимается на 5 лет вперёд по сравнению с текущим временем. Следовательно,

t=5+(t_m - t₀).

Где t_m - год составления проекта,

t₀ -- год, к которому относятся данные.

t=5+ (2005 - 2001) =5+4=9

Количество населения: - Новгород:

тыс. человек

- Псков: тыс. человек

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи, вообще говоря, зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Практически эти взаимосвязи выражаются через коэффициент тяготения f₁, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%). Примем f₁=5%.

Для расчёта телефонных каналов используем приближенную формулу:

где:

₁ и ₁ -- постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, обычно потери задают в 5%, тогда ₁ = 1,3, ₁=5,6,

f₁-- коэффициент тяготения, f₁ = 0,05 (5%),

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

m_а и m_б - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

Количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,38, количество абонентов в зоне АМТС можно определить по формуле:

где H_t -- из формулы (1.1);

-Новгород:

тыс. чел.

-Псков:

тыс. чел.

Таким образом, число каналов телефонных между Псковом и Новгородом:

канала

Общее число каналов можно рассчитать по формуле:

n_аб=n_тф+n_тг+n_пв+n_пд+n_пг+n_тр+n_тв,

где:

n_тф - число двухсторонних каналов для телефонной связи;

n_тг - то же для телеграфной связи;

n_тв - то же для передачи телевидения;

n_пв - то же для передачи проводного вещания;

n_пд - то же для передачи данных;

n_пг - то же для передачи газет;

n_тр - транзитные каналы.

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, например 1 ТГ канал = 1\24 ТФ канал; 1 ПВ канал = 3 ТФ канал и т.д., целесообразно общее число каналов между заданными пунктами выразить через телефонные каналы. Для курсового проекта можно принять

n_тфn_тг+n_пв+n_пд+n_пг+n_тр,

Тогда общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле

n_аб2n_тф=2*562=1124 канала;

Современное состояние сетей связи характеризуется внедрением дополнительных услуг, бурным ростом сетей Интернет. Поэтому кроме телефонной, необходимо учесть нагрузку пользователей Интернет. Принято считать, что количество каналов выделяемых для доступа в Internet составляет 10-20% от количества телефонных каналов.

Учтем, что в городах (в среднем) число жителей, пользующихся Internet, составляет 3,8 %. Из них доля обычных модемных пользователей при нагрузке 0,04 Эрл в час наибольшей нагрузки (ЧНН) и скорости передачи 56 Кбит/с - 80%. Тогда вычислим количество каналов Internet, как 50% от количества абонентских каналов.

канала

Таким образом, общее число каналов определяется:

каналов

Также выделим 6 телевизионных каналов и 4500 телефонных каналов на транзит. Один телевизионный канал передается потоком Е3, скорость передачи которого равна 34,368Мбит/с. 1 телефонный канал эквивалентен скорости 64 кбит/с.

Таким образом, требуемая общая скорость передачи:

Данная скорость соответствует потоку синхронного транспортного модуля STM-4 (его максимальная скорость 622Мбит/с). Также остается возможность увеличения числа каналов при возможном увеличении числа абонентов.

3. Выбор аппаратуры ВОСП

Выбор системы передачи определяется числом каналов, организуемых на данном направлении, видами передаваемой информации, требованиями к качественным показателям каналов передачи и соображениями экономической эффективности. Как правило, существует несколько вариантов выбора системы передачи и предпочтение отдается такой системе, которая обеспечивает возможность качественной передачи требуемого объема информации и одновременно требует меньших затрат на строительство и последующую эксплуатацию. Выбор наиболее рациональной системы определяется технико-экономическим сравнением вариантов. При этом следует также учитывать возможность использования существующих сооружений связи.

Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) - совокупность активных и пассивных устройств, предназначенных для передачи информации на расстояния по оптическим волокнам.

С учетом того, что передаваемый поток обслуживается мультиплексорами уровня не ниже STM - 4, и, что на данном участке предусмотрены резервные и транзитные пути, выбираем мультиплексоры уровня STM - 4. Обзор оборудования, которое возможно применить к нашей трассе сведем в таблицу 1.2.

В данном проекте выбираю аппаратуру Alcatel 1651 SM .Данная фирма хорошо себя зарекомендовала на рынке телекоммуникаций, а также в силу ряда преимуществ, видных из сводной таблицы 1.2: каналов доступа PDH и линейных каналов больше, возможно два типа защищенного режима по маршруту и выходу.

Таблица 1.2 Обзор оборудования.

Показатель	Alcatel	AT&T	NEC	Siemens
	1	2	3	4
STM-4
Модель	1651 SM	ISM-2000/STM-4	SMS-600W	SMA-4 R2
Каналы доступа PDH, Мбит/с	2,34,45,140	2,34,140	2,34,140	2,34,140
Каналы доступа SDH, Мбит/с	155 (эл. опт)	155 (эл. опт)	155 (эл. опт)	155,622
Число портов на интерфейсной плате для каждого порта, Мбит/c	21(2);3(34,45)1(140/155); 1(155)	16(2);3(34); 1(140) 1(155)	16(2);3(34); 1(140) 1(155)	16(2) ;3(34); 1(140), 1(155), 1(622)
Число интерфейсных плат	10((3+1)+6/2(4+1)	9(8+1) / 5(4+1)	7(6+1)	12(6+6)
Тип защищенного режима по входу	3:1(2), 4:1(34/45/140)	8:1(2), 4:1(34/45/140)	6:1(2)	12:0, 11:1
Максимальная нагрузка на мультиплексор (в защищенном режиме)	8STM-1	1262/1234, 4(140155)	1262 / 634	2522/2434, 16140/ 16155
Линейные каналы (агрегатные входы), Мбит/с	4STM-4	2STM-4	2STM-4	155 (эл., опт) 622 (опт)
Тип защищенного режима по маршруту и выходу	1+1, 1:1	1+1	1+1	1+1
Тип локальной коммутации по маршруту и выходу	к-л, к-к, л-л	к-л, к-к, л-л	к-л, к-к, л-л	к-л, к-к, л-л
Возможности неблокируемой кросс-коммутации	63(2)/ 24(34/45), 8(140/155)	126(2), 12(34), 4(140/155)	Н/д	1008(2)
Варианты использования оборудования	TM, R, ADM -л-к	TM, R, ADM -л-к	TM, R, ADM -л-к	TM, R, ADM -л-к
Размеры компактных блоков в стойке (ВШГ), мм	855450280	750450260	860450280	515515280



Мультиплексор Alcatel 1651 SM -- синхронный мультиплексор уровня STM-4 для волоконно-оптических систем передачи. Мультиплексор предназначен для передачи сигналов синхронной цифровой иерархии (SDH) и ввода/вывода компонентных цифровых потоков. Конфигурируемая коммутационная матрица обеспечивает гибкое размещение трибьютерных (компонентных) сигналов внутри сигнала STM-4. Конструкция позволяет модернизировать данный мультиплексор до уровня STM-16 (версия 1661SM-C) путём простой замены модулей агрегатных портов. Возможно использование данной системы в режимах мультиплексора ввода-вывода, оконечного мультиплексора, двойного оконечного мультиплексора, регенератора (поддерживается не полностью). Поддерживается использование полки расширения 1641 SM-D. Система совместима с оптическими усилителями 1610 OA и 1664 OA, при этом аварии усилителя обрабатываются мультиплексором.

Версия 1651SM может работать по одному волокну в двух направлениях с использованием пассивного оптического разветвителя.

Поддерживаются интерфейсы управления Q2 (не во всех версиях), Q3, F. Основным отличием мультиплексоров 1651SM и 1661SM-C от 1641SM и 1651SM-C является наличие в схеме выделенной коммутационной матрицы. Соединение матрицы с агрегатными и компонентными портами производится с помощью четырёхпроводной шины со скоростью передачи 38.88 Мбит/с.

Основным преимуществом наличия коммутационной матрицы, является гибкая коммутация потоков и упрощение карт агрегатных портов.

Интерфейс L-4.2 (разъёмы DIN, FC-PC).

Рабочий диапазон: 1530-1570 нм

В точке S.

Тип лазера: SLM

Максимальная ширина спектра на уровне -20 дБ: <1 нм

Минимальный коэффициент подавления боковой моды: 30 дБ

Максимальная излучаемая мощность: +2 дБм

Минимальная излучаемая мощность: -3 дБм

Минимальный коэффициент затухания: 10 дБ

Между S и R.

Затухание: 10-24 дБ

Дисперсия: 1800 пс/нм

Минимальные потери кабеля в точке S, включая все соединители: 24 дБ

Максимальная дискретная отражательная способность между S и R: -27 дБ

В точке R.

Минимальная чувствительность: -28 дБм

Максимальная перегрузка: -8 дБм

Максимальные потери после точки R: 1 дБ

Максимальная отражательная способность приёмника в точке R: -27 дБ

Защита линии - однонаправленная MSP.

Защита трактов - SNCP (обратимая и необратимая, время восстановления в обратимом режиме 5 минут). Структура защиты - однонаправленное двухволоконное кольцо. Переключение автоматическое (контроль тракта на уровне TU-12, TU-3 или VC-4). Возможно использование метода drop-and-continue для защиты сложных ячеистых сетей. В этом случае между подсетями должно быть не менее двух общих точек.

Защита трактов 2F-MS-SPRING. Двухволоконное двунаправленное кольцо. Половина ёмкости кольца отводится под резерв, в резервной полосе может передаваться низкоприоритетный трафик, отбрасываемый при аварии.

Синхронизация.

Блок синхрогенератора позволяет подключать следующие сигналы внешней синхронизации: тактовые частоты компонентных потоков 2 Мбит/с (Т2), тактовая частота от агрегатных портов или компонентных потоков STM (T1), тактовая частота 2048 кГц от внешнего генератора (Т3). Суммарное количество используемых источников не более шести. Стабильность частоты в режиме удержания 1Е-6 (0.37Е-6 для блока с термостабилизацией), в режиме автогенерации: 4.6Е-6.

Управление.

Управление блоками мультиплексора осуществляет системный контроллер при помощи контроллеров плат, расположенных в каждом блоке оборудования. Управление и мониторинг сигналов от полки расширения осуществляется через шину Futurebus (IECB). Подключение к сети TMN через интерфейсы QB3 и F (некоторые версии поддерживают QB2). Подключение Q3 осуществляется при помощи AUI и сети Ethernet 10Base2. Интерфейс F реализован в виде порта RS-232C.

Для организации связи определимся с необходимым числом волокон в оптическом кабеле. Два волокна необходимы для передачи телефонных каналов и каналов телевидения в обоих направлениях, еще два на резерв. Восемь волокон пойдут на аренду. И еще два волокна - на дальнейшее развитие связи. Всего получается необходимо 16 волокон.

волоконный оптический регенератор кабель

4. Расчет параметров оптического кабеля

Исходные данные: оптическое волокно с параметрами:

=1.48;

=1.479;

При строительстве магистральных линий используется преимущественно одномодовое волокно.

Расчет затухания.

Затухания в общем понимании обусловлены собственными потерями в ОВ _с и дополнительными потерями, так называемыми кабельными, _к обусловленными скруткой, а также деформацией и изгибами оптических волокон при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля:

,

Собственное затухание ов зависит от , n₁ и n₂ , и рассчитывается по формулам:

_с=_п+_р ;

где _п - затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

дБ/км,

tg - тангенс диэлектрических потерь ОВ.

tg=10^-122•10^-11

- длина волны, км.

Зададимся tg=1•10^-11 тогда:

, дБ/км.

_р - затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;

;

где: K_р - коэффициент рассеяния (0,6- 1 мкм⁴ * дБ/км),

Зададимся K_р=0,8 мкм⁴ * дБ/км, тогда

, дБ/км

_с=_п+_р = 0,26+0,14=0,4 дБ/км; - собственные потери в ОВ;

кабельное затухание - обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

_к=_i i=17 где

₁ - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

₂ - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ; ₃ - затухание на микроизгибах ОВ;

₄ - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

₅ - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

₆ - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

₇ - затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

_к находится в пределах .Для расчетов примем _к = 0,1дБ / км.

Расчетное суммарное затухание будет:

=_с+_к , дБ/км

=_с+_к=0,4 + 0,1 = 0,5 дБ/км.

Расчет дисперсии.

Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

;

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.

;

Материальная дисперсия - обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длинной волны.

_мат=М(); пс/км

- ширина спектра источника излучения,

=0,13 нм для ППЛ;

=1040 нм для СИД.

зададимся значением 2 нм;

М() - удельная дисперсия материала, для =1,55мкм М()=-18пс/км•нм, тогда:

_мат=2•(-18)=-36пс/км.

волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длинны волны.

_вол=В(); пс/км

В() - волноводная дисперсия, для =1,55мкм В()=12пс/км•нм.

_вол = 1•12=12 пс/км.

профильная дисперсия - проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

_пр=П(); пс/км

П() - удельная профильная дисперсия, для =1,55мкм П()=5,5пс/км•нм.

_пр = 1•5,5=5,5 пс/км.

, пс/км.

В одномодовых волокнах модовая дисперсия отсутствует, т. е. _мод=0;

Результирующая дисперсия будет:

 пс/км.

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую апертуру:

;

n₁ - показатель преломления сердцевины ОВ;

n₂ - показатель преломления оболочки ОВ.

;

Отсюда найдем значение апертурного угла:

, град.

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

; где

a - радиус сердцевины ОВ;

- длина волны, мкм.

;

Число мод: N= н²/2- для ступенчатого ОВ.

N= 1.094²/2=0,6

Определим критическую частоту ОВ:

f o= с / , Гц;

где: с - скорость света, км/с;

- длина волны, мкм.

Определим критическую длину волны ОВ:

o = р·d·NA / 2.405, мкм;

где: d - диаметр сердцевины ОВ, мкм;

NA - числовая апертура ОВ.

Исходя из данных параметров, выбираем оптический кабель.

5. Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

Для местности, рассматриваемой в данном курсовом проекте, подойдут кабели для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, а также в воде при пересечении болот и рек, в кабельной канализации, трубах, блоках и коллекторах. Рассмотрим кабели, наиболее подходящие нам по своим характеристикам (таблица 1.3).

Таблица 1.2 Обзор оборудования

Показатель	Самарская оптическая кабельная компания	Электропровод	Оптика-кабель
Модель	ОКЛК-01	ОКБ-М8П-8-0,25-16	ОМЗКГ-10-01-0,22-16
Диаметр кабеля, мм	15,0-28,5	18	17,2
Вес, кг/м	300-1800	436-560	450
Коэффициент затухания, дБ/км, не более	0,22	0,25	0,22
Хроматическая дисперсия, пс/нм*км, не более	18	-5,8..-1,3	Н.д.
Допустимое раздавливающее усилие, Н/см, не менее	1000	1000	Н.д.
Допустимое растягивающее усилие, кН	7,0-80,0	10-20	10
Строительная длина, км	6	4	2

Наиболее важными для нас параметрами являются коэффициент затухания и хроматическая дисперсия. Исходя из этих показателей, выбираю кабель АО НФ «Электропровод» марки ОКБ-М8П-8-0,25-16.

ОК

Б

-

М8

П

-

8

-

0,25

-

16

Количество оптических волокон (4 - 48)

Предельное значение затухания на рабочей длине волны света

Тип оптического волокна (NZDS - 8, SM - 10, ММ - 50;62,5)

Тип центрального силового элемента

Количество оптических модулей

Броня из стальной проволоки

Оптический кабель с полиэтиленовой оболочкой

Конструкция кабеля.

1. Оптическое волокно.

2. Внутримодульный гидрофобный заполнитель.

3. Центральный силовой элемент:

· Стальной трос (Т),

· Стеклопластиковый пруток (П).

4. Межмодульный гидрофобный заполнитель.

5. Промежуточная оболочка из полиэтилена.

6. Броня из стальной оцинкованной проволоки диаметром 1,6 ч 2,0мм.

7. Гидрофобный заполнитель.

8. Защитная оболочка из полиэтилена (ОКБ-М) или полиэтилена, не распространяющего горение (ОКНБ-М).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные технические характеристики кабеля марки:

1. Наружный диаметр кабеля (в зависимости от конструкции) -15 ч 18 мм;

2. Номинальный вес - 436 ч 560 кг/км;

3. Допустимое раздавливающее усилие, не менее - 1 кН/см;

4. Допустимое растягивающее усилие, не менее - 10 ч 20 кН;

5. Строительные длины - не менее 4 км;

6. Коэффициент затухания:

- на длине волны 1.31 мкм - 0.4 дБ/км;

- на длине волны 1.55 мкм - 0.25 дБ/км;

7. Минимальный радиус изгиба, мм - 20•Dкаб;

8. Хроматическая дисперсия:

- на длине волны 1.31 мкм - 1,3 ч 5,8 пс/(км*нм);

- на длине волны 1.55 мкм - -5,8ч -1,3 пс/(км*нм);

9. Температурный диапазон эксплуатации - от -40 до +50°С;

10. Срок службы ВОК, не менее - 25 лет.

6. Определение длины регенерационного участка

При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (L) и длина участка регенерации по широкополосности (L_B), так как причины, ограничивающие предельные значения L и L_B независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величины длины участка регенерации по затуханию:

L _макс - максимальная проектная длина участка регенерации;

L _мин - минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки величин длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:

; ;

А_макс, А_мин (дБ) - максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 10^-10; рассчитывается по формулам:

,

для выбранной аппаратуры получаем соответственно 30 дБ и 10 дБ;

_ок (дБ/км) - километрическое затухание выбранного ОК, для выбранного кабеля составляет 0,25 дБ/км (на длине волны 1,55 мкм);

_нс (дБ) - среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации, среднее расчетное значение составляет 0,08 дБ;

L_стр - среднее значение строительной длины на участке регенерации, для выбранного кабеля составляет 4 км;

_рс (дБ) - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя, среднее расчётное значение 0,3дБ;

n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации, равно 4;

(пс/нм•км) - суммарная дисперсия одномодового ОВ в выбранном ОК, для выбранного кабеля составляет 2 пс/нм•км (на длине волны 1,55мкм);

(нм) - ширина спектра оптического излучения выбранной СП, для выбранного передающего модуля составляет 1нм;

В (МГц) - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной СП, для STM-4 B=622Мбит/с;

М (дБ) - системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации, зададимся значением 3дБ;

Условиевыполняется, следовательно, аппаратура и кабель выбраны верно.

7. Разработка структурной схемы организации связи и размещение регенераторов

Размещение НРП производится с учетом полученных допустимых длин усилительных участков для выбранных ЦСП и характеристик кабеля. Учитывая допустимое количество питаемых необслуживаемых РП между двумя ОРП, которое ограничивает расстояние между ними. ОРП, как правило, располагается в населенных пунктах. Где они могут быть обеспечены электроэнергией, водой, топливом, культурно-бытовыми условиями для обслуживаемого персонала. НРП оборудуются на возвышенных, незатопляемых местах с возможностью организации к ним подъезда и минимальным ущербом для плодородных земель, лесных массивов и так далее. В результате расчета и уточнения длин РП по секциям между ОРП определяется число НРП на каждой секции и составляется скелетная схема кабельной линии. Счет РП ведется от административного центра большего значения к меньшему.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 7.1 Схема размещения ОРП

Рис 7.2 Схема организации связи Псков-Новгород.

8. Составление сметы на строительство и монтаж проектируемой ВОЛП

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

Длина трассы L_тр =227 км

Прокладка кабелеукладчиком

L_каб =0,95*L_тр =216 км

Прокладка вручную

L_ручн =0,05*L_тр =11 км

Прокладка в канализации L_кан =8 км

Число муфт на трассе

n_тр =( L_тр / L_стр)-1=(227/4)-1=56

Число муфт в канализации

n_кк =( L_кан / L_стр)-1=(8/2)-1=3

Стоимость каналокилометра:

руб.

Стоимость 1 километра трассы:

руб.

Таблица 8.1 Составление сметы.

№	Наименование работ и материалов	Ед. изм	Кол-во на всю линию	Стоимость, тыс. руб.	Зарплата, тыс. руб.
				На ед. изм.	На всю линию	На ед. изм.	На всю линию
1.	Оптический кабель	км	227	20	4540
2.	Прокладка кабеля кабелеукладчиком	км	216	66	14256	17,01	3674,16
3.	Прокладка кабеля вручную	км.	11	630	6930	580	6380
4.	Протягивание кабеля в канализации	км	8	137	1096	74,2	593,6
5.	Устройство переходов ч-з шоссейные дороги	шт.	12	275	3300	139	1668
6.	Устройство переходов ч-з реки	шт.	8	80,6	644,8	21	168
7.	Монтаж, измерение и герметизация муфт	шт.	56	288	16128	102	5712
8.	Итого:		46894,8		18195,76
9.	Заработная плата		18195,76
10	Накладные расходы на заработную плату:		15830,3
11	Итого(+):		80920,87
12	Плановые накопления		6473,7
13	Всего по смете :		87394,5

Таблица 8.2 Объектная смета на строительство линейных сооружений на участке ОП-ОП.

Наименование работ и затрат	Сметная стоимость
прокладка и монтаж	87394,5
Временные здания и сооружения	2796,6
Зимнее удорожание	3932,8
Непредвиденные расходы	1310,9
Итого по смете	95434,7

9. Расчет надёжности параметров ВОЛП

Требуемая быстрота и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством работы всех звеньев сети электросвязи: предприятий, линий связи, технических средств. Обобщающим показателем работы средств связи является надежность.

Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров. Надежность ОК - свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Показателями надёжности являются коэффициент готовности кабеля или ВОЛП, наработка на отказ, время восстановления кабеля.

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) - вероятность того, что кабель (ВОЛП) окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю.

Наработка на отказ - среднее значение времени наработки между двумя последовательными отказами.

Время восстановления ОК - продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или нескольких ОВ.

Требуемые показатели надежности магистральной первичной сети (СМП) ВСС РФ с максимальной протяженностью Lм (без резервирования)

Рассчитаем параметры надежности для канала ОЦК на перспективной цифровой сети. Среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год = 0,34, тогда интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП (L) определится как:

Таблица 10.2 - Показатели надежности для СМП, LМ = 12500 км

Показатель надежности	Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи	Канал ОЦК на перспективной цифровой сети	АЛТ
Коэффициент готовности	>0,92	>0,982	0,92
Среднее время между отказами, час	>12,54	>230	>40
Время восстановления, час	<1,1	<4,24	См. примечание
Примечание: Для оборудования линейных трактов на ВзПС и СМП должно быть: o время восстановления НРП - Тв НРП < 2,5 час (в том числе время подъезда-2 часа); o время восстановления ОРП, ОП -Тв ОРП < 0,5 час; время восстановления ОК- Тв ОК < 10 час (в том числе время подъезда 3,5 часа)

где:L - длина проектируемой магистрали;

8760 - количество часов в году.

При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии) коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле:

где: Т_в - время восстановления

Т₀ - средне значение времени между отказами, ч.;

а коэффициент готовности:



При длине канала (магистрали) L не равной Lм среднее время между отказами определяется как:

где: L - длина проектируемой ВОЛП, км;

Т₀ - средне значение времени между отказами, ч.;

Т₀ и L_м - из табл. 10.2.

Для случаев эксплуатации ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления, начинающегося с обнаружения предотказного состояния объектов технической эксплуатации (ОТЭ), т.е. повреждения, необходимо для инженерных расчетов показателей надежности использовать выражение:

где: t₁ - время подъезда.

10. Проведение входного контроля и группирование строительных длин ОК

В настоящее время проводится 100% - ый входной контроль ОК, поступающего от заказчика или завод-изготовителя. Вывоз барабанов с кабелем на трассу и прокладка кабеля без проведения входного контроля не разрешается.

Входной контроль на кабельных площадках. Все строительные длины кабеля должны быть подвергнуты входному контролю. В процессе входного контроля производится внешний осмотр и измерение затухания. Кабель, не соответствующий нормам и требованиям технических условий, прокладке и монтажу не подлежит.

Если при внешнем осмотре установлена неисправность барабана, то обнаруженные незначительные повреждения должны быть устранены собственными силами на месте. Если барабан на месте отремонтировать не возможно, то с уведомления заказчика кабель с него перематывается на исправный барабан плотными и ровными витками. Не допускается перемотка барабана на барабан, установленный на щеку. При перемотке необходимо осуществлять визуальный контроль целостности наружной оболочки кабеля.

Входной контроль по затуханию. Измерение затухания ОК проводится в сухих отапливаемых помещениях, имеющих освещение и розетки для подключения электрических приборов. Перед измерением затухания необходимо предварительно просветить ОВ любым источником света (например, гелиевым лазером). Если какие-либо оптические волокна не просвечиваются, то измерение затухания следует начинать с этих волокон. Результаты измерения затухания ОВ сравнивают с паспортными данными.

Наиболее удобно при строительстве ВОЛП измерять затухание методом обратного рассеяния с помощью рефлектометра. В случае заметного расхождения с паспортными данными измерения можно перепроверить другими методами.

Следует отметить, что отличие результатов измерения затухания от паспортных данных может возникать за счет использования разных приборов и методов измерения.

Группирование строительных длин кабеля. При группировании строительных длин кабеля необходимо иметь точные сведения о нахождении на трассе прокладки кабеля различных коммуникаций, пересечений железных и шоссейных дорог, речных переходов, газопроводов, о фактических длинах пролетов построенной канализации и типа колодцев. Для этого производится обследование трассы, и вносятся корректировки в проектную документацию. При подборе строительных длин следует исходить из того, что на одном регенерационном участке (соединительной линии) должен быть кабель, изготовленный одним заводом (кроме случаев стыковки с ОК для подводных переходов), только одной марки, с одним типом ОВ и его защитных покрытий. При группировании строительных длин кабеля, прокладываемого в кабельной канализации. Исходят из того, чтобы после выкладки отходы кабеля были минимальными. При этом учитывают длины пролетов, форму транзитных колодцев, запас ОК на монтаж. Длина запаса кабеля для монтажа муфты должна составлять 10 м с каждой стороны при прокладке в грунте и 8 м при прокладке в канализации.

По результатам группирования составляется укладочная ведомость, которая вместе с паспортами прикладывается к сдаточной документации ВОЛП.

Заключение

В результате проведения выше изложенных расчетов и рассуждений в данной курсовой работе была спроектирована магистральная ВОЛП, соединяющая между собой Псков и Новгород. На основе исходных данных было рассчитано необходимое число каналов, параметры оптического кабеля, по рассчитанным параметрам выбран тип оптического и тип аппаратуры. Также была приведена схема размещения регенерационных участков. В заключение всей курсовой работы была приведена смета на строительство и монтаж ВОЛП.

Список используемой литературы

1. Н.И. Горлов, А.В. Микиденко, Е.А. Минина. Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП: Учебное пособие / СибГУТИ: Новосибирск, 2003 г.

2. А.Д. Ионов. Волоконно-оптические линии передачи: учебное пособие / СибГУТИ: Новосибирск, 2003 г.

3. Атлас автодорог.-М: Третий Рим, 1999 г.

4. Конспект лекций.

5. Н.И Горлов, Ж.А. Михайловская, Л.В. Первушина. Проектирование магистральных и внутризоновых ВОЛП: Методические указания по курсовому проектированию/ СибГУТИ: Новосибирск,2004 г.

Размещено на Allbest.ru

...