Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Выбор трассы прокладки оптического кабеля на участке линии
• 2. Расчет требуемых эквивалентных ресурсов ВОСП
• 3. Варианты топологий транспортной сети
• 4. Определение требуемых видов мультиплексоров и их количества
• 5. Выбор оптического кабеля
• 6. Расчет длин регенерационных участков
• 7. Выбор конфигурации мультиплексоров
• 8. Разработка схемы организации связи
• Заключение
• Список сокращенных слов
• Список использованных источников
• Приложение А
• Приложение Б
• Приложение В
• Приложение Г
• Приложение Д


Введение

Современные сети связи должны представлять собой единый комплекс технических средств для передачи всех видов сообщений независимо от характера их распределения и объемов, должны быть построены на цифровых системах передачи и коммутации, иметь легко управляемую структуру, удобство взаимодействия с сетями других операторов. Это возможно реализовать на базе единой отраслевой сети электросвязи, в том числе на базе широкого внедрения современных коммутационных узлов и за счет строительства волоконно-оптических линий передачи, использования аппаратуры цифровых иерархий PDH и SDH.

В настоящее время первичная сеть ПАО «Ростелеком» протяженностью свыше 200000 км базируется как на наземных технических средствах, так и спутниковых системах передачи. Протяженность ВОЛП составляет около 25000 км. За последние несколько лет основные магистрали были оборудованы системами спектрального разделения каналов, что значительно увеличивает пропускную способность. Вполне естественно, что цифровые сети связи пришли на смену хорошо послужившим аналоговым сетям.

Основное применение SDH с момента ее появления - это построение транспортных сетей для передачи цифровых потоков между телефонными коммутаторами. С развитием компьютерных сетей, интернета, технологии передачи данных инфраструктуру транспортных сетей на основе SDH все чаще применяют для организации цифровых каналов сетей передачи данных, т.е. строят наложенные сети поверх SDH. Недостатки использования классических SDH для передачи данных стали проявляться при необходимости предоставления широкополосных услуг связи локальным сетям. В частности небольшой ряд возможных скоростей, которой к тому же слабо стыкуется со скоростями 10, 100, 1000 Мбит/с сети Ethernet, значительно ограничивает возможности эффективного предоставления услуг. Для преодоления этих ограничений производители SDH оборудования пошли по пути создания систем SDH следующего поколения NGSDH.

Оборудование NGSDH имеет интегрированные интерфейсы передачи данных в частности Ethernet, а также использует новые технологии, которые позволяют более эффективно выделять требуемую полосу для передачи данных и обеспечивают низкую стоимость внедрения этих технологий. В настоящее время в оптических кабелях широко применяются одномодовые волокна следующих типов:

- одномодовое-ступенчатое (SF) оптимизировано по хроматической дисперсии для работы во втором окне прозрачности. Длина волны с нулевой хроматической дисперсией л0= 1310±10 нм (фхр.=0). При этом затухание, вносимое волокном примерно в два раза больше, чем затухание, вносимое в третьем окне прозрачности. Затухание, вносимое во втором окне прозрачности (ОП) 0,4..0,7 дБ\км, а третье ОП 0,2..0,4 дБ\км;

- одномодовое волокно со смещенной хроматической дисперсией (DSF). У этого оптического волокна обеспечивается нулевая величина хроматической дисперсии на длине волны л0=1550±10нм и минимальная величина вносимого затухания для третьего ОП. Спектр длин волн 1530нм или 1565нм. Но у этого окна л0=1550нм входит в полосу пропускания эрбиевых волоконно-оптических усилителей, которые являются составной частью оборудования спектрального разделения каналов (WDM)и при этом л является главным источником нелинейных оптических явлений (смешение четырех волн, само модуляция фазы оптической несущей, перекрестная модуляция). Эти явления проявляются в виде дополнительного шума и таким образом данное оптическое волокно не оптимизировано для работы оборудования WDM.

- одномодовое волокно с минимально смещенной хроматической дисперсией. Его называют л смещенное волокно (NZDSF).Его особенность заключается в том, что л вынесено за пределы пропускания эрбиевых волоконно-оптических усилителей. Данное волокно оптимизировано для работы оборудования плотного спектрального разделения каналов DWDM;

- одномодовое волокно с минимальной смещенной и выравненной хроматической и поляризационной дисперсиями. Данное волокно оптимизировано для работы оборудования плотного спектрального разделения каналов DWDM;

- одномодовое волокно с увеличенной эффективной площадью для светового потока. Диаметр светового пятна увеличен с на 1 мкм с 3 мкм до 4 мкм.

- одномодовое всеволновое волокно. Особенностью я от длины волны все 4 окна со 2 по 5 слились в одно. Рабочий диапазон составляет 1350-1550нм, что позволяет организовать 120 и более спектральных каналов;

- одномодовое волокно, предназначенное для компенсации хроматической дисперсии;

- оптическое легированное эрбием волокно. Используется в эрбиевых волоконно-оптических усилителях;

- оптическое волокно, легированное неодимом. Используется в оптических усилителях, работающих во втором ОП;

- оптическое волокно, сохраняющее состояние поляризации. Используется в датчиках;

- оптическое волокно для ультрафиолетовой обработки спектра, например, волокно, используемое в диапазоне 190-250нм. Для различных специальных назначений;

- одномодовое оптическое волокно с большой площадью сечение (300-800мк²). Используется для создания световых потоков большой яркости и мощности. Для измерений и специальных назначений.

Согласно рекомендациям МСЭТ проведено уточнение и изменение ОП до шести. Данные этих ОП приведены в приложении А.

Потенциальная пропускная способность оптического волокна Gпотенц.ОВ=25Тбит\с. В настоящее время получена пропуская способность более чем Gполуч.ОВ?16Тбит\с с использованием оборудования спектрального разделения каналов. Количество каналов спектрального разделения при работе по одному волокну в настоящее время получено несколько сот (тысяча по Э.Л. Портнову, при скорости передачи 3,25Гбит\с). Для коммерческих целей используется не более 100 спектральных каналов, при максимальной скорости передачи в каждом 40Гбит\с. Ежегодный прирост спроса на оптический кабель составляет 15%. Российская федерация занимает 12,5% суши земного шара, а население 2%. Плотность населения составляет 8,1 человека на 1 км². При 100% замене медного кабеля на оптический потребуется период до 2065 года, а с учетом истечения срока службы оптического кабеля это период продолжится на десятки лет.

В данном курсовом проекте рассматриваются основные вопросы проектирования ВОС на участке деревня Усть-Морж, деревня Уйта, село Пянда. Исходные данные приведены в приложении Б.



1. Выбор трассы прокладки оптического кабеля на участке линии

В настоящее время ПАО «Ростелеком» является основным оператором междугородней и международной связи России, имеет разветвленную сеть электросвязи. Компания владеет современной, цифровой сетью, которая позволяет предоставлять услуги связи в каждом субъекте Российской Федерации.

В зависимости от конкретных условий на загородном участке трассы прокладка оптического кабеля выбирается на различных земельных участках, в том числе в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог, при отсутствии дорог, трасса оптического кабеля при соответствующем обосновании, может проходить по землям не сельскохозяйственного назначения, или по сельскохозяйственным угодьям худшего качества, при этом необходимо обходить места, возможных затоплений, обвалов, промоин почвы, а также участков с большей плотностью поселения грызунов. Если возникнет необходимость в выборе трассы по пахотным землям, то в проекте организации строительства следует учитывать ограничение времени производства строительно-монтажных работ, на период между посевом и уборкой сельскохозяйственных культур. Для проектирования волоконно-оптических линий передачи, имеет значение описания местности, природных и климатических условий рассматриваемых регионов.

Выбор трассы, под строительство волоконно-оптических систем передачи, сводится к 2-м вариантам:

- прокладка в грунт вдоль автомобильной дороги Усть-Морж - Уйта, южнее (сверху), а участок Уйта - Пянда севернее (снизу);

- прокладка в грунт вдоль автомобильной дороги Усть-Морж - Уйта , севернее (снизу), а участок Уйта - Пянда южнее (сверху) .

Схема трассы прокладки оптического кабеля приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема трассы прокладки оптического кабеля

Карта прокладки кабеля приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Карта прокладки кабеля

Расстояние между населенными пунктами: Усть-Морж - Уйта - 9 км, Уйта - Пянда - 12 км. Выбор первого варианта трассы предпочтителен, так как отсутствуют места возможных затоплений, обвалов, промоин почвы. По обоим вариантам одно пересечение с автомобильными дорогами. Глубина прокладки подземных оптических кабелей в грунте 1-4 группы должна быть не менее 1,2м. При пересечениях автомобильных и железных дорог, прокладка оптического кабеля проектируется в асбестоцементных трубах, с выводом по обе стороны от подошвы насыпи или полевой бровки на длину не менее 1 метра.

В городах и крупных населенных пунктах оптический кабель, как правило, прокладывается в телефонной кабельной канализации или в коллекторах.

При отсутствии в канализации свободных каналов, в проектах нужно предусмотреть строительство новой или докладку каналов к существующей кабельной канализации. При выборе трассы кабельной канализации, нужно стремиться к сокращению числа пересечений с уличными проездами, с автомобильными и железными дорогами. Трасса кабельной канализации должна проектироваться на уличных и внутриквартальных проездах с усовершенствованным покрытием, при этом минимальное, допустимое заглубление трубопроводов кабельной канализации в середине пролета представлено в таблице 1.

Таблица 1

Материал труб	Под пешеходной частью, м	Под проезжей частью, м	Под электрифицированной железной дорогой, трамвайными путями от подошвы рельса, м
Асбоцемент	0,4	0,6	1,0
Полиэтилен	0,4	0,6	1,0
Сталь	0,2	0,4	-

Смотровые устройства (колодцы) кабельной канализации проектируются проходные на прямолинейных участках трассы, в местах поворота трассы не более чем на 15 градусов, а также при изменении глубины заложения трубопровода. Угловые проектируются в местах поворота трассы более чем на 15 градусов, разветвительные проектируются в местах разветвления трассы на 2-3 направления, станционные - в местах ввода кабелей в здания телефонных станций.

Типы смотровых устройств (колодцев) определяются емкостью вводимых труб или блоков с учетом перспективы развития сети. Расстояние между колодцами не должно превышать 150 метров.

В проекте предусмотрены типовые железобетонные колодцы.

Прокладка оптических кабелей в кабельной канализации проектируется в свободном канале, причем общее число кабелей в одном канале должно быть не более трех. Практикуется также прокладка кабелей в полиэтиленовых трубах марки ПНД-32-Т, которые предварительно прокладываются в свободный канал. Допускается проектирование прокладки оптического кабеля в занятом электрическими кабелями канале в трубе ПНД-32-Т.

волоконный оптический мультиплексор топология

2. Расчет требуемых эквивалентных ресурсов ВОСП

Чтобы узнать уровень STM в различных узлах транспортной сети, необходимо рассчитать суммарный эквивалент нагрузки, а затем применить полученные результаты на различные топологии с учетом их построения и прохождения по ним информационной нагрузки. Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи. В зависимости от численности населения, проживающего в оконечных пунктах, и от степени заинтересованности отдельных групп в услугах связи производится расчет числа каналов. Для определения уровня STM-1, произведем пересчет заданных цифровых потоков в потоке уровня E1. Сведения представлены в таблице 2.

Таблица 2

Направление	Тип цифрового потока
	E1	E3	E4	Ethernet-1000	Ethernet-100	STM-1
A-B	12	1	-	3	3	2
A-C	41	-	1	4	-	1
B-C	76	-	-	7	-	1



Произведем пересчет потоков:

E3 > 21 VC-12, (1)

где Е3-цифровой поток ПЦИ уровня Е3 (34368 кбит/с);

VC-12 - виртуальны контейнер, предназначенный для размещения цифрового потока уровня Е1,

Ethernet 100 > 2 VC-3 > 42 VC-12, (2)

где Ethernet 100-цифровой поток 100 Мбит/с, представленный в формате Ethernet;

VC-3 - виртуальный контейнер третьего уровня,

E4 > VC-4 > 3 VC-3 > 63 VC-12, (3)

где Е4-цифровой поток ПЦИ уровня Е4(139264 Кбит/с);

VC-4 - виртуальный контейнер четвертого уровня,

STM-1 > 63 VC-12, (4)

где STM-1 - синхронный транспортный модуль первого (основного) уровня.

Необходимое количество VC12 в проектируемой сети представим в таблице 3.

Таблица 3

Направление	Тип цифрового потока
	E1	E3	E4	Ethernet-1000	Ethernet-100	STM-1	?VC-12
A-B	12	1	-	3	3	2	285
A-C	41	-	1	4	-	1	167
B-C	76	-	-	7	-	1	139

Резервирование в проектируемой сети предполагает резервирование трафика сетевых трактов и каналов с помощью организации соответствующих архитектуры и топологии сети, а также аппаратное резервирование сетевых элементов для обеспечения заданного уровня надежности сети. Все это достигается с помощью интегрированной системы управления сетью и соответствующей организацией топологии сети. Мультиплексоры оснащены с автоматическим переключением управляемых блоков контроллера оборудования. Исходя из рисунка 1, можно сделать вывод, что между заданными пунктами можно организовать одну из двух топологий сети: «точка-точка» и «последовательная линейная цепь».

Топология «точка-точка» используется для участков сети, когда требуется передать большие объемы информации из одной точки в другую без ответвления этой информации в промежуточных пунктах. Данный вид топологии реализуется с помощью терминальных мультиплексоров. Топология «точка-точка» приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Топология «точка-точка», реализованная с использованием терминальных мультиплексоров (ТМ)

Топология «Последовательная линейная цепь» - это цепочка из мультиплексоров ввода/вывода и терминальных мультиплексоров на концах цепи. Данная топология применяется, если интенсивность нагрузки в сети невелика и есть необходимость в ответвлении информации в ряде точек по тракту связи. Данная топология приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Топология «последовательная линейная цепь» типа «упрощенное кольцо» с защитой 1+1

Из двух названных топологий сети выберем топологию «последовательная линейная цепь», т.к. она дает возможность в селе Уйта расположить один мультиплексор ввода/вывода ADM, а не 2 терминальных мультиплексора TM.

Произведем расчет нагрузки по формуле:

NA-B= NA-B+NA-C, (5)

где NA-B - суммарная нагрузка на участке A-B,

NA-С - суммарная нагрузка на участке A-C,

NA-B=285+167=452 VC,

NB-C=NB-C+NA-C, (6)

где NB-C-нагрузка на участке B-C,

NA-C-нагрузка на участке A-C,

NB-C=167+139= 306VC.

Из приведенных расчетов видим, что с учетом перспективы дальнейшего развития потребуется уровень STM-16 для передачи информации до 1008 E1. На проектируемых участках сети применим защиту цифровых потоков MSP (1+1;1:1) при этом используется 2 альтернативных пути передачи цифровых потоков.

При варианте 1+1, одна рабочая секция мультиплексирования непрерывно дублируется резервной секцией мультиплексирования. При аварии рабочей секции, селектор приемной стороны подключит резервную секцию.

При варианте 1:1 одна рабочая секция мультиплексирования может быть продублирована в аварийном состоянии резервной секции, которая в нормальном режиме переносит дополнительный (резервный) трафик. Этот трафик автоматически забирается мостом и селектором при аварии рабочей секции. Признаками для выполнения защитного переключения в секции мультиплексирования могут быть следующие сигналы:

? потеря сигнала на приеме (LOS);

? потеря цикла (LOF);

? избыточный коэффициент ошибок (BER >10^-10).

Виды нагрузки и требуемые ресурсы транспортных сетей определяются таблицей 4.

Таблица 4.

Виды нагрузки и скорости	Ресурсы оптических транспортных сетей
Пользовательская сеть	Скорость Мбит/с	SDH-CCAT	SDH-VCAT
		Ресурс	Эффект использования	Эффект использования
Телефонная сеть ISDN	2,048	VC-12	~94%	VC-12
ПЦИ (PDH) E3	34,368	VC-3	~70%	VC-3
100 BASE-FX	100,0	VC-4	~65%	VC-3-2V
100 BASE-LX Кодирование 8B10B	1250	VC-4-16C	~40%	VC-7V



3. Варианты топологий транспортной сети

Выбор той или иной топологии является одной из задач проектирования и применяется несколько видов топологий:

- Топология «точка-точка» - это сегмент сети, связывающий два узла А и В, является наиболее простым примером базовой топологии сети SDH (рисунок 2). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров (ТМ), как по схеме без резервирования типа 1+1, использующей основной и резервный, электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). Данная топология применяется, когда необходимо передавать большие потоки информации из одной точки к другой.

- «Последовательная линейная цепь» - базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводиться каналы доступа (рисунок 3). Топология «Последовательная линейная цепь» реализуется с использованием терминальных мультиплексоров на обоих концах линии и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвления. Может быть реализована как с резервированием, так и без резервирования.

- Топология «звезда» - в этой топологии один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора (хаба), где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователя, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удаленным узлам. Топология «звезда» представлена на рисунке 5.



Рисунок 5 - Топология «звезда».

- Топология «кольцо» - топология используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии -- легкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX, двух пар оптических каналов приема/передачи: восток -- запад, дающих возможность формирования двойного кольца встречными потоками.

Топология с резервированием подразделяется на 2 категории в зависимости от переключения:

? кольцо с переключением секции мультиплексирования;

? кольцо с переключением тракта SDH.

Кроме этого кольца можно разделить на:

? однонаправленные - когда цифровые потоки между пунктами поступают в одном направлении;

? двунаправленные - когда при нормальном состоянии между пунктами транспортные потоки передаются навстречу в разных направлениях.

В случае однонаправленного кольца возможна как защита тракта так и защита секции мультиплексирования. В случае двунаправленного кольца защита цифровых потоков реализуется на уровне секции мультиплексирования. Топология «кольцо» представлена на рисунке 6.



Рисунок 6 - Топология «кольцо».

4. Определение требуемых видов мультиплексоров и их количества

Емкость кабеля и системы передачи выбираются в зависимости от необходимого количества цифровых потоков. Они выбираются таким образом чтобы при соблюдении необходимых качественных показателей проектируемая волоконно-оптическая система передачи была наиболее экономичной как по капитальным затратам так и по эксплуатационным расходам.

Система связи предусматривает передачу информации по одному оптическому волокну, а прием по другому, что эквивалентно в четырехпроводной однокабельной схеме организации связи с защитой 1+1.

Рассмотрим мультиплексоры различных производителей в приложении Д.

Исходя из практических соображений, выберем систему передачи синхронной цифровой иерархии уровня STM-16 1660 SM OPTINEX.

Alсatel OPTINEX - это оптический мультисервисный сетевой узел уровня STM-16, используется для создания местных (сельских и городских), а также зоновых сетей. Его компактная конструкция удобна для размещения в офисных помещениях. Внешний вид узла приведен на рисунке 7.

Рисунок 9 - Узел оборудования Alcatel OPTINEX 1660 SM

В данном оборудовании предусмотрены все интерфейсы PDH и SDH от 1,5 Мбит/с до 10 Гбит/с. Данное оборудование Alcatel OPTINEX™ 1660SM обеспечивает большой выбор методов защиты сети:

- защита линейной мультисервисной секции;

- защита трактов при 100% дублировании их в сети;

- защита мультиплексорной секции за счет использования общей резервной емкости в сети с кольцевой конфигурацией.

По желанию заказчика все сменные блоки могут быть зарезервированы.

Защита в системе электропитания обеспечена за счет ее распределенной структуры, при которой преобразование по напряжению осуществляется на каждой плате. Естественно, этим не исчерпываются все ресурсы оборудования, так как при разработке оборудования Alcatel OPTINEX™ 1660 SM был использован весь опыт, накопленный компанией Alcatel в области систем передачи SDH благодаря поставке десятков тысяч единиц оборудования по всему миру.

Кроме большого количества общих блоков данный мультиплексор имеет 16 установочных мест, предназначенных для линейных и компонентных портов, что обеспечивает полную универсальность этого оборудования.

Предусмотрены интерфейсы на скорости 1,5; 2; 34; 45; 140 Мбит/с, STM-1, STM-4, STM-16.

Синхронизация предусмотрена как от внутреннего источника, так и от внешнего, в качестве которого используется линейный сигнал любого уровня. Имеются встроенные оптические усилители (эрбиевые и вынужденного комбинационного рассеяния), интерфейсы STM-16 с нормированной длинной волны оптического излучения, необходимые для взаимодействия с оборудованием спектрального разделения каналов DWDM.Так же предусмотрена местная и дистанционная загрузка программного обеспечения, а также дистанционный учет и контроль. Электропитание оборудования осуществляется от напряжений -48В или 60В. Потребляемая мощность 200Вт.

Габариты оборудования: ширина - 600 мм, глубина - 300 мм, высота - 2200 мм.

Габариты секции: ширина 482 мм, высота 650 мм.

Проектом предусмотрена установка двух терминальных мультиплексоров в пунктах деревня Усть-Морж (A) и Пянда (С) и одного мультиплексора ввода вывода ADM в пункте село Уйта (B).

5. Выбор оптического кабеля

Рассмотрим оптические кабели от производителей различных марок в приложении Г.

В проекте будет использоваться кабель для прокладки в грунт и кабельной канализации марки ОКБ-М8П-10-0,22-24 производства ЗАО НФ «Электропровод» согласно приказа № 2724 от 2002 года ОАО «Связьинвест». Данный кабель рекомендуется применять для строительства транспортной, магистральной и внутризоновой сети. Количество оптических волокон на основных направлениях должно быть не менее 20 с учетом наличия в нем волокон со смещенной не нулевой дисперсией, предназначенных для работы систем спектрального разделения каналов (WDM). Оптические кабели названной марки предназначены для прокладки в грунт всех категорий, в том числе зараженных грызунами, а также в воде при пересечении неглубоких болот, водных преград, несудоходных рек, а также в кабельной канализации, трубах, блоках, по мостам и эксплуатации при температуре окружающей среды от -40 до +50°С. При необходимости прокладки кабеля внутри здания и сооружения кабель может быть изготовлен на основе полимера, не распространяющего горения. Характеристики кабеля указаны в таблице 5.

Таблица 5

Характеристики	SM 10/125	NZDS 8/125
Коэффициент затухания, дБ, не более: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	0.35 0.22	0.4 0.25
Хроматическая дисперсия, пс/(км*нм), не более: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	3.5 18	1.3…5.8 5.8…7.3
Полоса пропускания на длине волны 1310 нм МГц*км.	500-1000	500-1000
Количество модулей	6/8	6/8
Количество оптических волокон в модуле	1-6	1-6
Допустимое растягивание, кН	10-20	10-20
Допустимое раздавливающее усиление, Н/см	1000	1000
Масса кабеля, кг/км Номинальный внешний диаметр кабеля (D), мм -6 модулей -8 модулей	436-560 15 18	436-560 15 18
Минимальный радиус изгиба,мм	20* D	20* D
Срок службы, лет, не менее	25	25
Строительная длина,км	4.0	4.0

Конструкция кабеля названной марки приведена на рисунке 8.



1. Центральный силовой элемент.

2. Оптическое волокно.

3. Внутримодульный гидрофобный заполнитель.

4. Оптический модуль.

5. Межмодульный гидрофобный заполнитель.

6. Промежуточная оболочка.

7. Броня из стальной оцинкованной проволоки.

8. Защитная оболочка.

9. Волокно NZDSF

Рисунок 8 - Конструкция кабеля ОКБ-М8П-10-0,22-24

6. Расчет длин регенерационных участков

Длина регенерационного участка определяется передаточными характеристиками волокна оптического кабеля: коэффициентом затухания (б), дисперсией(), а так же энергетическими параметрами волоконно-оптической системы передачи, которая работает по данному кабелю. Затухания, вносимые оптическим волокном кабеля, приводят к уменьшению передаваемой мощности, и это ограничивает длину регенерационного участка. Дисперсия приводит к уширению импульсов на приеме. Это приводит к межсимвольной интерференции и далее возможна неверная регистрация, то есть рост коэффициента ошибок и это так же ограничивает длину регенерационного участка. Необходимо рассчитать две величины длины регенерационного участка по затуханию:

Lбмакс-максимальная длина регенерационного участка рассчитанная с учетом затухания;

Lбмин- минимальная длина регенерационного участка, рассчитанная с учетом затухания.

Согласно рисунку 1 расстояние между пунктами A-B (деревня Усть-Морж - село Уйта) - 9 км. Расстояние между пунктами B-C (село Уйта - деревня Пянда) - 12 км. Исходя из названных расстояний, выберем интерфейс L-16.2. Технические данные интерфейса приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Технические данные интерфейса

Цифровой сигнал	STM-16 в соответствии с рекомендациями ITU-TG.707 и G.958
Номинальная скорость передачи	2488,32 Мбит/c
Код приложения	Дальнее (Таблица 1/G.957 ITU-T)
	L-16.1	L-16.2	L-16.3
Диапазон рабочих длин волн	1280-1335 нм	1530-1570 нм	1530-1570 нм
Передатчик в опорной точке S • Тип источника • Спектральные характеристики Максимальная среднеквадратичная ширина Максимальная ширина по уровню -20 дБ Минимальное подавление боковой моды • Средняя введенная мощность Максимум Минимум • Минимальный коэффициент затухания	SLM - 1 нм 30 дБ 2 дБм -3 дбм 10 дБ	SLM - <1 нм 30 дБ 1 дБм -4 дБм 10 дБ	SLM - <1 нм 30 дБ 0 дБм -5 дБм 10 дБ
Оптический путь между S и R • Диапазон ослабления • Максимальная дисперсия • Минимальные обратные оптические потери в кабеле в точке S, включая любые разъемы • Максимальный дискретный коэффициент отражения между S и R	12-23 дБ 2500 пс/нм 24 дБ -27 дБ	11-23 дБ 2500 пс/нм 24 дБ -27 дБ	10-22 дБ 2500 пс/нм 24 дБ -27 дБ
Приемник в опорной точке R • Минимальная чувствительность • Минимальная перегрузка • Максимальный дефект оптического пути • Максимальная отражающая способность приемников	-28 дБм -10 дБм 1 дБ -27 дБ	-28 дБм -10 дБм 1 дБ -27 дБ	-28 дБм -10 дБм 1 дБ -27 дБ
Допустимые потери в кабеле	21 дБ	20 дБ	19 дБ
Расстояние передачи (типичное)	42,0 км	66,6 км	63,3 км

Определение максимальной длины производится по формуле 7.

(7)

где

-максимальная величина энергетического потенциала интерфейса L16.2;

-системный запас на старение аппаратуры и кабеля;

- число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

-затухание, вносимое разъемным оптическим соединителем;

- километрическое затухание выбранного оптического волокна;

-среднее значение затухания, вносимое неразъемным (сварным) соединением;

-количество строительных длин оптического кабеля на участке регенерации;

Определим максимальную длину регенерационного участка на направлении :

Минимальная длина регенерационного участка определяется по формуле 8.

(8)

где - минимальная величина энергетического потенциала системы;

На длине волны третьего окна прозрачности (л=1550нм) величина дисперсии не должна превышать 25000пс/нм. Для ступенчатого, одномодового волокна на длине волны 1550 нм значение хроматической дисперсии составляет величину 18пс/нм*км(). на длине регенерационного участка величина хроматической дисперсии определяется по формуле 9.

(9)

где - величина хроматической дисперсии на длине волны 1550нм,

L_макс - максимальная длина регенерационного участка

Из результатов расчетов можно сделать вывод, что норма на хроматическую дисперсию выполняется. Установка регенератов не требуется, так как линейный интерфейс L-16.2 обеспечивает длину регенерационного участка до 66,6 км, а максимальные расчетные величины длин регенерационных участков меньше названной величины. Длина регенерационного участка рассчитывается с учетом затухания и дисперсии, вносимых волокном. Также с учетом энергетических характеристик системы, которая работает по кабелю.

7. Выбор конфигурации мультиплексоров

Мультиплексор содержит основные узлы, которые останавливаются обязательно и сменные, установка которых зависит от функций выполняемых мультиплексоров. К основным узлам можно отнести блоки источников питания, опорного синхрогенератора, контроллера оборудования, управляемой матрицы и другие узлы. Во всех пунктах проектируемой сети в составе мультиплексоров устанавливаются следующие обязательные блоки:

• посадочное место №22 - EQUIO - блок питания (контроллер)

• посадочное место №23 - MATRIX A-матрица B

• посадочное место №40 - MATRIX B-матрица A

• посадочное место №10 - CONGI A-блок питания основной

• посадочное место №12 - CONGI B-блок питания резервный

• посадочное место №11 - SERVICE-блок сервисного оборудования

Во всех пунктах сети на посадочное место №32 устанавливается резервная плата Р63Е1

• посадочное место №35 ISA-PR-EA

Расположение плат на полке мультиплексора OPTINEX 1660 представлено на рисунке 9.



Рисунок 9 - Расположение блоков

Комплектации мультиплексоров платами для пунктов: пункт А (деревня Усть-Морж), пункт В (село Уйта), пункт С (деревня Пянда) приведены на рисунках 10, 11, 12. Для подбора комплектации мультиплексоров нужно использовать дополнительно данные, приведенные в приложении В.

Рисунок 10 - Конфигурация мультиплексора в пункте А (деревня Усть-Морж)



Рисунок 11 - Конфигурация мультиплексора в пункте В (село Уйта)

Рисунок 12 - Конфигурация мультиплексора в пункте С (деревня Пянда)

8. Разработка схемы организации связи

В схеме организации связи проектируемой сети используются мультиплексоры SDH уровня STM-16 включенные в четырехволоконном режиме с учетом защиты цифровых потоков 1+1.Мультиплексор ввода/вывода устанавливается в пункте В - село Уйта. Терминальные мультиплексоры в пункте А - деревня Усть-Морж и пункте С - деревня Пянда.

Схема организации связи представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 - Схема организации связи



Заключение

Курсовой проект посвящен вопросам проектирования, строительства ВОЛС на участке дер. Усть-Морж - с. Уйта - дер. Пянда. В ходе проектирования были выполнены следующие работы:

- выбрано 2 варианта трассы прохождения оптического кабеля и оптимальный реализован в проекте;

- было проведено обоснование выбора топологии сети. Проведен расчет эквивалентной нагрузки ВОСП;

- для схемы организации связи был рассчитан эквивалентный ресурс емкости ВОСП и выбрана система передачи, тип кабеля и его емкость;

- разработана схема организации связи;

- выполнены работы по конфигурации мультиплексоров в пунктах А, В, С. Расчет длины участка регенерации позволил выбрать тип интерфейса и не ставить регенераторы.

Для предоставления возможности технико-экономического анализа проекта была определена комплектация оборудования в каждой точке участка (населенном пункте).



Список сокращенных слов

PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) - плезиохронная цифровая иерархия

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - синхронная цифровая иерархия

WDM (Wavelength-division multiplexing) - спектральное уплотнение каналов

ВОЛП - волоконно-оптическая линия передачи

ВОСП - волоконно-оптическая система передачи

МСЭТ - Международный союз электросвязи

ОП - окно прозрачности

ТМ - терминальный мультиплексор

ADM - мультиплексор ввода\вывода



Список использованных источников

1. Алексеев Е.Б., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В., Моченов А.Д., Тверецкий М.С. Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей. - Москва: Горячая линия - Телеком, 2012. - 391стр.

2. Лукина С. В., Морякова Е.В., Работы и проекты курсовые и дипломные, отчеты технические; правила оформления. Стандарт организации СТО 1.01-2015. - Архангельск, 2015. - 47стр.

3. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы. - Москва: Горячая линия - Телеком, 2012. -392стр.

4. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи. - Москва: СОЛОН-Р, 2010. - 272стр.

5. Пахов И.И. Спектральное разделение каналов. Волоконно-оптические усилители. Учебное пособие, Архангельск, 2009.

6. Пахов И. И. Синхронизация в ЦСП. Учебное пособие, Архангельск 2009.

7. Пахов И.И. Конспект лекций, ЦСП, ч. 1, Архангельск, 2014.

8. Пахов И.И. Конспект лекций по ВОСП, Архангельск 2015.



Приложение А (обязательное)

Согласно рекомендациям МСЭТ проведено уточнение и изменение ОП до шести. Данные этих ОП приведены в таблице 7.

Таблица 7

Обозначение	Назначение	Диапазон длин волн, нм	Ширина полосы, ТГц
Q диапазон 2 ОП	Основной	1260:1360	17,5
E диапазон	Расширенный	1360:1460	15,1
S диапазон	Коротковолновый	1460:1530	9,4
C диапазон 3 ОП	Стандартный	1530:1565	4,4
L диапазон	Длинноволновый	1565:1625	7,1
U диапазон	Сверхдлинноволновый	1625:1675	5,5
Итого	1260:1675=415	59,0



Приложение Б (обязательное)

Исходные данные (6 вариант) приведены в таблице 8.

Таблица 8

Направление	Тип цифрового потока
	E1	E3	E4	Ethernet-1000	Ethernet-100	STM-1
A-B	12	1	-	3	3	2
A-C	41	-	1	4	-	1
B-C	76	-	-	7	-	1



Приложение В (справочное)

Взаимосвязь плат P63E1 и плат А21Е1 доступа представлена в таблице 9. Платы портов -- в таблице 10.

Таблица 9

Обозначение порта платы	Слот порта платы	Обозначение платы доступа	Слот платы доступа
Р63Е1, Р63Е1	24	А21Е1	1(СН.1-21)
		А21Е1	2(СН.22-42)
		А21Е1	3(СН.43-63)
Р63Е1, Р63Е1	27	А21Е1	4(СН.1-21)
		А21Е1	5(СН.22-42)
		А21Е1	6(СН.43-63)
Р63Е1, Р63Е1	30	А21Е1	7(СН.1-21)
		А21Е1	8(СН.22-42)
		А21Е1	9(СН43-63)
Р63Е1, Р63Е1	32(Резервная)	-	-
Р63Е1, Р63Е1	33	А21Е1	13(СН.1-21)
		А21Е1	14(СН.22-42)
		А21Е1	15(СН.43-63)
Р63Е1, Р63Е1	36	А21Е1	16(СН.1-21)
		А21Е1	17(СН.22-42)
		А21Е1	18(СН.43-63)
Р63Е1, Р63Е1	39	А21Е1	19(СН.1-21)
		А21Е1	20(СН.22-42)
		А21Е1	21(СН.43-63)

Таблица 10

Название платы	Условное обозначение	Количество	Позиция
Порт 632 Мбит/с	Р63Е1	6	24,27,30,33,36,39
Порт 632 Мбит/с	Р63Е1	6	24,27,30,33,36,39
Ком.Порт 3х34/45 Мбит/с	Р3Е3	15	24,25,26,27,28,29,30,31,32,34,35,36,37,38,39
Порт 10х10/100 Mb Ethernet	ISA-PR-EA	15	24,25,26,27,28,29,30,31,32,34,35,36,37,38,39
Опт./Эл.Ком.Порт/14х140/STM1	P4E4	15	24,25,26,27,28,29,30,31,32,34,35,36,37,38,39
Электрический порт 4хSTM1	P4ES1	15	24,25,26,27,28,29,30,31,32,34,35,36,37,38,39
Прот.21х2 Мбит/с 75 Ом	А21Е1	18	1,2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20,21
Прот.21х2 Мбит/с 120 Ом	А21Е1	18	1,2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20,21
Прот.21х2 Мбит/с 120 ОМК20	А21Е1	18	1,2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20,21
3х34 Мбит/с 75 Ом	А3Е3	16	2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20
3х34 Мбит/с 75 Ом	А3Е3	16	2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20
Оптический/ электрический адаптер 2х140/ STM1	А2S1	16	2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20
4хSTM1 электрический 75 Ом	А4ЕS1	16	2,3,4,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20



Приложение Г (справочное)

Оптические кабели от производителей различных марок:

Рисунок 14 - Конструкция кабеля ОКЗБ - Т

1. ОКЗБ-Т производства ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод»

Описание и расшифровка оптического кабеля ОКЗБ-Т

ОК - Оптический кабель

З - Для подземной прокладки (в том числе в канализации, в трубах, в блоках, коллекторах, в грунтах всех категорий, в воде при пересечении болот, озер и рек с максимальной глубиной не более 10 м)

Б - Броня в виде гофрированной продольно наложенной стальной гофрированной ленты

Т - Трубчатый сердечник

Элементы конструкции оптического кабеля ОКЗБ-Т.

Оптическое волокно.

Трубчатый сердечник - оптический модуль из полимерных композиций, заполненный гидрофобным компаундом.

Заполнение - из гидрофобного компаунда или водоблокирующих нитей и лент.

Внутренняя оболочка - из полимерного материала.

Внешний покров:

- водоблокирующий материал

- стальная гофрированная лента с полиэтиленовым покрытием

- оболочка из полиэтилена или из композитных полимерных материалов.

Назначение оптического кабеля ОКЗБ-Т:

Кабели предназначены для прокладки в кабельной канализации, блоках, специальных (защитных пластмассовых) трубах, по мостам и эстакадам, при повышенных требованиях по защите от проникновения воды и при опасности повреждения грызунами

Условия эксплуатации и монтажа оптического кабеля ОКЗБ-Т:

Количество оптических волокон в сердечнике: От 1 до 96 шт

Стойкость к воздействию пониженной рабочей температуры среды:

- для кабелей, эксплуатируемых на открытом воздухе - минус 60 ⁰С

- для кабелей для внутренней прокладки - минус 10⁰С

Стойкость к воздействию повышенной рабочей температуры среды:

- для кабелей, прокладываемых в земле - 50 ⁰С - для кабелей, эксплуатируемых на открытом воздухе - 70 ⁰С - для кабелей для внутренней прокладки - 50 ⁰ Cтойкость к воздействию повышенной относительной влажности воздуха до 98% при температуре 35 ⁰С

Минимальный радиус изгиба: 20 номинальных диаметров кабеля

Срок службы кабелей не менее 25 лет

2. ОКЛСт-нг(А)-HF производства ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания».

Рисунок 15 - Конструкция кабеля ОКЛСт-нг(А)-HF



Характеристики.

Конструкция кабеля с центральной трубкой, броней из стальной гофрированной ленты с количеством оптических волокон от 2 до 288 и допустимой растягивающей нагрузкой от 1,0 до 5,0 кН, для групповой прокладки в кабельную канализацию

Преимущества

- не распространяет горение при групповой прокладке;

- компактный дизайн;

- минимальный вес;

- отличные механические свойства;

- стойкость к грызунам;

- удобство прокладки и монтажа;

- большой срок службы;

- использование материалов лучших зарубежных и отечественных изготовителей;

- минимальный коэффициент трения.

3. ОКБC производства ООО «САРАНСККАБЕЛЬ-ОПТИКА»

Рисунок 16 - Конструкция кабеля ОКБC

Волоконно-оптический кабель марки ОКБс для прокладки в грунт, с броней из стальной оцинкованной проволоки, со стальной центральной модульной трубкой.

Назначение.

Кабель марки ОКБс предназначен для прокладки в грунтах 1-5 групп (в зависимости от исполнения кабеля), кабельной канализации, трубах, коллекторах, туннелях при наличии высоких требований по механической прочности. Кабель марки ОКБс в негорючем исполнении предназначен для прокладки при повышенных требованиях по пожарной безопасности.

Описание конструкции кабеля.

Кабель состоит из сердечника - модуля из нержавеющей стали. Внутри оптического модуля свободно уложены оптические волокна. Свободное пространство внутри оптического модуля заполнено гидрофобным заполнителем. Поверх сердечника - модуля накладывается броня из стальных оцинкованных проволок. Свободное пространство между модулем и элементами бронепокрова заполняется гидрофобным компаундом. Поверх проволочной брони накладывается полиэтилен высокой плотности. В случае изготовления кабеля с повышенными требованиями по пожарной безопасности оболочка кабеля выполняется из безгалогенного негорючего компаунда. При количестве волокон более 12 для идентификации используется кольцевая покраска и/или группирование в пучки с помощью идентификационных нитей.

4. ОКГМ (н) производства ЗАО «МОСКАБЕЛЬ-ФУДЖИКУРА»

Рисунок 16 - Конструкция кабеля ОКГМ (н)

Оптический кабель магистральный с центральным силовым элементом из стеклопластикового стрежня, стального троса или стальной проволоки в полиэтиленовой оболочке (или без нее), вокруг которого скручены оптические модули, содержащие до 24 оптических волокон каждый, и (при необходимости) кордели заполнения, в промежуточной оболочке из полиэтилена, бронепокровом из круглых стальных оцинкованных проволок и внешней оболочкой из полиэтилена.

По требованию заказчика кабели изготавливаются с внешней оболочкой из полиэтилена не распространяющего горение (типа н), и из полимерных композиций, не содержащих галогенов (типа HF), с пониженным дымо- и газовыделением (типа LS).

Применение:

Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях, на мостах и в шахтах, в воде при пересечении болот, озер и рек с максимальной глубиной не более 10м.

Температура эксплуатации кабеля: от - 40 °С до 70 °С.

Минимально допустимая температура прокладки -30 °С.

5. ОАрБПн-С производства ЗАО «ВИКТАН» - ПРЕДСТАВИТЕЛЬ В РФ ПАО «ЗАВОД «ЮЖКАБЕЛЬ».

Область применения:

Кабели предназначены для прокладки в грунтах всех групп, в том числе в грунтах с низкой, средней и высокой коррозионной агрессивностью и на территориях, зараженных грызунами, кроме грунтов, подвергаемых мерзлотным и другим деформациям.

Технические характеристики представлены в таблице 11.



1 - центральный силовой элемент (стеклопластиковый или стальной)

2 - оптическое волокно

3 - оптический модуль с заполнением гидрофобным гелем

4 - кордельное заполнение и/или изолированные медные жилы

5 - скрепляющая нить

6 - заполнение гидрофобным компаундом

7 - полиэтилентерефталатная пленка

8 - слой арамидных нитей

9 - внутренняя полимерная оболочка (может отсутствовать)

10 - броня из двух оцинкованных стальных лент

11 - наружная оболочка (полиэтиленовая или из полимерной композиции, не распространяющей горение)

Рисунок 16 - Конструкция кабеля ОАрБПн-С

Таблица 11

Количество оптических волокон	от 2 до 144
Температура окружающей среды при эксплуатации, °С	от минус 40 до 60 от минус 60 до 60 в исполнении ХЛ
Допустимое растягивающее усилие, кН (указывается в заказе)	от 1,5 до 2,5 для ОБП, ОБПн от 1,5 до 3,5 для ОБП-С, ОБПн-С
Допустимое раздавливающее усилие, Н/10 см	не менее 5000
Срок службы	не менее 35 лет
Срок хранения: в помещении под навесом	не более 15 лет не более 10 лет
Наружный диаметр Dнар, мм	14,3
Масса кабеля, кг/км	275
Минимальный радиус изгиба, мм	20 Dнар



Приложение Д (справочное)

Рассмотрим мультиплексоры различных производителей:

-FlexGain A2500 eXtra - полнофункциональный мультиплексор выделения/добавления уровня STM-16, который может быть использован для создания сетей кольцевой и линейной («точка-точка») топологии с интерфейсами Е1, Е3, DS3, STM-1, STM4/STM-4c, STM-16/STM-16c и Gigabit Ethernet. FlexGain A2500 eXtra использует все преимущества технологии SDH. Данное оборудование представляет собой многофункциональный мультиплексор добавления\выделения и обладает многообразными интерфейсами (включая передачу сигналов на скоростях 2 Мбит\с, 34 Мбит\с, 45 Мбит\с, 155 и 622 Мбит\с, скорость может быть увеличена до 2,48 Гбит\с). Используя интерфейсы STM-4c, STM- 16c и Gigabit Ethernet, FlexGain A2500 eXtra позволяет объединить локальные\корпоративные\глобальные сети и обеспечить высокий уровень защиты трафика.

Основные платы мультиплексора - платы агрегатных и компонентных потоков, чьи сбои в работе могли бы повлиять на передачу трафика, резервируются на аппаратном уровне по схемам 1+1 или 1:4, что повышает общую надежность в сети.

Рисунок 7- Узел оборудования FlexGain A2500 eXtra

- Alcatel OPTINEX™ 1660SM является мультисервисным элементом для создания местных, городских и зоновых сетей. Его компактная конструкция удобна для размещения в офисных помещениях. В данном оборудовании предусмотрены все интерфейсы PDH и SDH от 1,5 Мбит/с до 2,5 Гбит/с. Alcatel OPTINEX™ 1660SM обеспечивает большой выбор методов защиты сети: защита линейной мультиплексорной секции (MSP), защита трактов при 100% дублировании их в подсетях (SNC-P), защита мультиплексорных секций за счет использования общей резервной распределенной емкости в сети с кольцевой конфигурацией (MS-SPRing).

Рисунок 9 - Узел оборудования Alcatel OPTINEX 1660 SM

- Ericsson-Marconi OMS 1200. Семейство оборудования Marconi OMS 1200 (SMA UC & EX) обеспечивает предоставление Ethernet, SDH и PDH услуг на платформе SDH, с использованием протоколов GFP, VCAT, LCAS. Это устройства операторского класса выпускающееся в двух вариантах: 1240 (5G) и 1240 (10G). Модели отличаются друг от друга емкостью матрицы коммутации (5 и 10 Гбит/с соответственно) и поддержкой SFP STM-16 у модели 1240 (10G). Гибкость и масштабируемость конфигурации делают возможным совместную работу Marconi OMS 1200 с оборудованием других типов, таких как цифровые кросс-коммутаторы, маршрутизаторы IP/Ethernet или DWDM. Marconi OMS 1200 предлагает различные значения ёмкости агрегируемого трафика от STM-1 до STM-16. Скорость передачи данных трибутарных интерфейсов также может быть различной: интерфе...