Разработка проекта строительства волоконно-оптической линии передачи с использованием технологии волнового уплотнения на участке г. Томск – г. Нижневартовск

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Современный мир сложно представить без качественной и доступной связи. В условиях роста уровня промышленности, торговли, усиления политических и экономических связей между городами, регионами и государствами вопрос информационной ёмкости и скорости передачи данных является одним из основополагающих. В наличии качественной связи заинтересованы и население, и главы регионов, и руководство страны.

В условиях, когда потребности в связи постоянно растут, а информационные технологии приходят одна на смену другой едва ли не ежедневно, появляются новые волоконно-оптические технологии. Одни из наиболее интересных на данный момент - технологии спектрального (частотного) мультиплексирования (уплотнения) каналов, получившие название WDM- и DWDM-технологий. WDM (wavelength division multiplexing) означает мультиплексирование с разделением по длине волны, DWDM (dense wavelength division multiplexing) - плотное мультиплексирование с разделением по длинам волн. При использовании данных технологий появляется возможность увеличения пропускной способности волоконно-оптических каналов и сетей связи в сотни раз. Их применение, вместе с технологиями временного уплотнения (TDM), позволило достичь терабитных скоростей передачи информации по оптическому волокну.

Кроме того технология WDM является наиболее надежной технологией для опорной инфраструктуры мультисервисных и мобильных сетей, она реализует широкий набор принципиально новых услуг связи.

Цель работы: разработать проект строительства волоконно-оптической линии передачи с использованием технологии волнового уплотнения на участке г. Томск - г. Нижневартовск.

Задачи:

1. определить трассу прокладки оптического кабеля;

2. рассчитать нагрузку в пунктах сети;

3. выбрать аппаратуру для передачи данных;

4. выбрать тип оптического кабеля;

5. разработать схему организации связи;

6. предложить технологию строительства ВОЛП, рассмотреть мероприятия по приемке и вводу в эксплуатацию проектируемой ВОЛП;

7. выполнить расчёт надёжности проектируемой ВОЛП;

8. оценить технико-экономические показатели эффективности проектируемой ВОЛП;

9. рассмотреть вопросы безопасности и охраны окружающей среды при строительстве ВОЛП.

При выполнении работы были использованы картографический, описательный, сравнительный, статистический и математический методы.

1. Выбор трасы прокладки оптического кабеля на участке г. Томск- г. Нижневартовск

1.1 Характеристика оконечных пунктов

Томск - город в России, административный центр одноимённых области и района, расположенный на востоке Западной Сибири на берегу реки Томь.

Старейший в Сибири крупный образовательный, научный и инновационный центр: 9 вузов, 15 НИИ, особая экономическая зона технико-внедренческого типа и 6 бизнес-инкубаторов. Является членом Ассоциации сибирских и дальневосточных городов.

Город богат памятниками деревянной и каменной архитектуры XVIII--XX веков.

В городе проживает 569 428 человек (2016), в городском округе города Томска -- 590 826 человек (2016). Томск, его город-спутник Северск и пригороды формируют Томскую городскую агломерацию с населением около 728 тысяч человек (2011).

Нижневартовск - город в Уральском федеральном округе России, административный центр Нижневартовского района Ханты-Мансийского автономного округа. Нефтяная столица,(здесь сконцентрировано 40% всей нефти) России и Самотлора.

Население -- 268 456 человек (2015). Второй по численности город округа, один из немногих российских региональных городов, превосходящих административный центр своего субъекта федерации (Ханты-Мансийск) как по численности населения, так и по туристическому потенциалу. В 2010 году город занял 14-е место в списке Forbes по комфортности ведения бизнеса, в 2014 году занял 4-е место в России по комфортности жизни, уступив Сургуту, Краснодару и Тюмени. Занимает четвертое место в списке богатейших городов России, опережая даже Санкт-Петербург. Ежедневно в городе находится свыше 350 000 человек (включая и жителей близлежащих населённых пунктов).

1.2 Обоснование необходимости строительства ВОЛП

Необходимость строительства ВОЛП между характеризуемыми городами обусловлена расширением спектра предоставляемых услуг связи (таких как телевидения высокой четкости HDTV, переход мобильных телефонов на такие стандарты передачи данных как LTE и WiMAX) для населения, частных предпринимателей и предприятий. Так же данные услуги будут предоставлены труднодоступным населенным пунктам Томской области, связывающим данные города.

1.3 Геолого - географический очерк

Соглано материлам, представлнным в [1] Томская область расположена на юго-востоке Западно-Сибирской равнины. Протяжённость области с севера на юг - около 600 км, с запада на восток - 780 км.

Большая часть территории области труднодоступна, так как представляет собой тайгу (леса занимают 63 % площади) и болота (28,9 %, в частности одно из крупнейших в мире Васюганское болото).

Самая высокая точка области -- 274 м над уровнем моря, самая низкая -- 34 м над уровнем моря.

Крупнейшее озеро -- Мирное (Парабельский район), площадь зеркала 18,3 кмІ. Климат континентальный. Главная река -- Обь, пересекает область по диагонали с юго-востока на северо-запад, деля её на две почти равные части.

Томская область богата природными ресурсами, такими как, природный газ, чёрные и цветные металлы, бурый уголь, торф и подземные воды. В области находится Бакчарское железорудное месторождение, являющееся одним из крупнейших в мире (57 % всей железной руды России). На территории Томской области расположено множество месторождений сырья для строительных материалов: глины, песка, известняков, глинистых сланцев, гравия.

Среднее Приобье имеет минерализованные подземные воды на глубине 1100--2250 м. В районе города Томска имеются выходы радоновых вод. Кроме того, имеются разведанные запасы каолина, стекольных и ильменит - цирконовых песков, лейкоксена и рутила, бокситов, бурого угля, цинка, золота, платины и титана.

Леса - один из наиболее значимых активов области: около 20 % лесных ресурсов Западной Сибири находятся в Томской области. На территории области обитают 28 видов млекопитающих, более 40 видов птиц и 15 видов рыб, имеющих промысловое значение, проводится заготовка кедрового ореха, грибов, ягод и лекарственных трав. В Томской области 15 зоологических заказников 3 ландшафтных и 1 ботанический.

В области выявлено 145 памятников природы, из которых 69 расположены в Томском районе, в частности, Таловские чаши, Синий Утёс, Дызвездный ключ, Озеро Песчаное.

В Томской области насчитывается 18,1 тысяча рек, ручьёв и других водотоков, общей протяжённостью около 95 тысяч км, в том числе - 1620 рек протяжённостью более 10 км. Главной водной артерией является река Обь. Протяжённость Оби в пределах области составляет 1065 км. Основные притоки Оби, впадающие в неё на территории Томской области: Томь, Чулым, Чая, Кеть, Парабель, Васюган, Тым.

Численность населения области по данным Росстата составляет 1 076 959 человек (2016). Плотность населения -- 3,43 чел./км2 (2016). Городское население --71,78 % (2015).

Расстояние между северной и южной границами по меридиану достигает почти 600 километров, поэтому климатические условия южных и

северных районов заметно отличаются. Почти вся территория области находится в пределах таежной зоны. Климат умеренно-континентальный циклический, отличается значительными суточными и годовыми амплитудами, более длительным зимним периодом.

Среднегодовая температура равна - 0,6 0С, средняя июля + 18,1 0С, января - 19,2 0С. Климатические характеристики северной части области отличаются большей суровостью и продолжительностью зимнего сезона. Безморозный период составляет 100-105 дней. Осадки - 435 мм.

Соглано материлам, представлнным в [2] Ханты-Мансийский автономный округ -- Югра -- субъект Российской Федерации. Согласно уставу Тюменской области, Югра входит в состав Тюменской области, но при этом является равноправным субъектом Российской Федерации. Находится в Уральском федеральном округе. Образован 10 декабря 1930 года. Округ является экономически самодостаточным регионом. В Югре добывается 60 % российской нефти. Занимает третье место в «рейтинге социально-экономического положения регионов России», а также второе место по масштабу экономики в России.

Административный центр - город Ханты-Мансийск. Крупнейшие города: Сургут (340 845 человек), Нижневартовск (268 456 человек), Нефтеюганск (125 368 человек). Граничит с Ямало-Ненецким автономным округом, Красноярским краем, Томской областью, Тюменской областью, Свердловской областью и Республикой Коми.

Ханты-Мансийский автономный округ -- Югра расположен в средней части России и занимает центральную часть Западно-Сибирской равнины.

Климат округа умеренный континентальный, характеризуется быстрой сменой погодных условий особенно в переходные периоды -- от осени к зиме и от весны к лету. На формирование климата существенное влияние оказывают защищенность территории с запада Уральским хребтом и открытость территории с севера, способствующая проникновению холодных арктических масс, а также равнинный характер местности с большим количеством рек, озёр и болот.

Флора Югры насчитывает свыше 800 видов высших растений. Территорию Югры относят к двум ботанико-географическим областям: Уральской горной и Западно-Сибирской равнинной. Основная часть расположена в пределах Западно-Сибирской равнинной ботанико-географической области, для которой характерно отчётливое зональное деление растительности. В пределах округа выделяются подзоны северной, средней и южной тайги, но практически вся территория округа расположена в пределах одной природной зоны -- таёжных лесов. Большую часть территории занимает сильно заболоченная тайга. В северных районах на состав растительности большое влияние оказывает вечная мерзлота.

Основные реки - Обь и её приток Иртыш. Значительными реками

округа являются притоки Оби: Вах, Аган, Тромъёган, Лямин, Пим, Назым, Казым, Большой Юган, Большой Салым, Северная Сосьва, а также притоки Иртыша -- реки Конда, Согом.

Население округа составляет 1 625 501 человек (2016). Плотность населения -- 3.04 чел./кмІ (2016), удельный вес городского населения -- 91.38 % (2015).

Климат округа резко континентальный, характеризуется быстрой сменой погодных условий. Зима суровая и продолжительная с устойчивым снежным покровом, лето короткое и сравнительно теплое, переходные сезоны (весна, осень) с поздними весенними и ранними осенними заморозками.

Наиболее низкие температуры воздуха зимой регистрируются в долине реки Вах в Нижневартовском районе. Средняя температура января по округу от -18 до -24 градусов по Цельсию. Абсолютный минимум температуры воздуха для округа находится в пределах от -48є до -60є.

До середины июня нередки заморозки. Самый теплый месяц июль, средняя температура от +15,7 до +18,4 градусов по Цельсию. Годовая продолжительность солнечного сияния по округу от 1600 до 1900 часов, в Ханты-Мансийске - 1765 часов. Абсолютный максимум температуры воздуха на территории округа составляет +34є+37є.

Среднее годовое количество осадков по округу составляет 443-610мм. Максимальное их количество выпадает в июле и августе.

1.4 Выбор трассы прокладки оптического 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.

Для обеспечения первого требования учитывают протяженность трассы, наличие и сложность пересечения рек, железных и шоссейных дорог, трубопроводов, характер местности, почв, грунтовых вод, возможность применения механизированной прокладки, необходимость защиты сооружений связи от электромагнитных влияний и коррозии, возможность и условия доставки грузов (материалов, оборудования) на трассу.

Для обеспечения второго и третьего требований учитывают жилищно-бытовые условия и возможность размещения обслуживающего персонала, а также создание соответствующих условий для исполнения служебных обязанностей. Для соблюдения указанных требований траса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода автомобильных дорог или вдоль профилированных проселочных дорог. Допускается спрямление трассы кабеля, если прокладка вдоль автомобильной дороги значительно удлиняет трассу.

При пересечении водных преград переходы выбирают в тех местах, где река имеет наименьшую ширину, нет скальных и каменистых грунтов, заторов льда и т.д. Следует избегать в месте перехода обрывистых или заболоченных берегов, перекатных участков, паромных переправ, стоянок судов, причалов и т.д.

Исходя из особенностей местности, по картографическим материалам, приведённым в [3], доступен только один вариант прокладки ОК вдоль автомобильной дороги (в полосе отвода) протяженностью 934 км. Альтернативные варианты автомобильных дорог отсутствуют (кратчайший путь пролегает вдоль Васюганских болот - самых больших болот в России), а Северно-Сибирская железная дорога, в перспективе связывающая Томскую область с Нижневартовском, находится на стадии проектирования.

Таблица 1.1 Характеристика трассы

Характеристика трассы	Единицы измерения	Количество единиц
1.Обшая протяженность вдоль автомобильных дорог	км	934
2.Способы прокладки кабеля: кабелеукладчиком вручную в канализации методом ГНБ	км	897 9 26 2
3. Количество переходов: через железные дороги через автомобильные дороги через судоходные реки через несудоходные реки	1 переход	- 61 4 92

Переходы дорог и глубоководных рек должны осуществляться путем горизонтально-направленного бурения (ГНБ) с последующей закладкой пластмассовых или асбестоцементных труб и протяжку через них кабеля.

Расчёт необходимого количества прокладываемого волоконно-оптического кабеля с учётом запаса на неровности местности, выкладки кабеля в котлованах, колодцах и др. приведён в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Расход волоконно-оптического кабеля

Способ прокладки	Норма расхода количества кабеля на 1 км трассы, км	Протяжённость трассы, км	Количество кабеля, км
В грунт В кабельной канализации	1,04 1,057	908 26	944.32 27.482
Всего	934
Итоговая протяженность трассы	971.8

Ситуационная схема трассы приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Трасса прокладки ВОЛП на участке г. Томск - г. Нижневартовск

2. Расчет необходимого числа каналов

“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 и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения рассчитывается по формуле 2.1”

, чел. (2.1)

где:

- народонаселение в период переписи населения, чел.;

- средний годовой прирост населения в данной местности, %,

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

“Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперед по сравнению с текущим временем и определяется по формуле 2.2.”

, (2.2)

где:

- год составления проекта;

- год, к которому относятся данные .

Подставив значения в формулу 2.2 получим для Томска(А):

лет

Н0 Томск = 569 428 человек

p = 2 %

Для Нижневартовска(Б):

лет;

Н0 Нижневартовск = 268 456 человек

p = 10 %

Соответственно подставив полученные значенияв формулу 2.1 получим:

чел.;

чел.;

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

Пункт А - Томск (население 628695 чел.):

Пользователи ТЛФ: 0,6* 628695 = 377217 чел.

Пользователи Ш.П.Д.: 0,4*628695 = 251478 чел.

Пользователи др. сетей: 0,1*628695= 62870 чел.

Пункт Б - Нижневартовск (население 475587 чел.):

Пользователи ТЛФ: 0,6* 475587 = 285353 чел.

Пользователи Ш.п.д.: 0,6* 475587 = 285353 чел.

Пользователи др. сетей: 0,1* 475587 = 47559 чел.

Нагрузка ТЛФ определяется по формуле 2.3:

где

V - скорость передачи информации;

Э = 0,1 - удельная нагрузка в ЧНН;

N - количество пользователей;

1,5-коэффициент увеличения за счет сотовых сетей.

Нагрузка Ш.П.Д. определяется по формуле 2.4:

где

V - скорость передачи информации;

Э = 0,5 - удельная нагрузка в ЧНН;

N - количество пользователей.

Нагрузка от других сетей определяется по формуле 2.5:

где

V - скорость передачи информации;

Э = 0,3 - удельная нагрузка в ЧНН;

N - количество пользователей.

Для передачи информации будут задействованы спектральные каналы со скоростью 10 Гбит/с. Поток организуется с помощью оборудования WDM уровня OTU2.

Подставив значения в формулы 2.3, 2.4 и 2.5 получим:

Нагрузка в п. А:

Нагрузка в п. Б:

Участок А - Б

Телефония:

NА-Б=(3,621+2,74)/10=0,6361? 1 канал (10 Гбит/с).

Ш.П.Д:

NА-Б=(251,478+285,353)/10=53,683?54 канала (10 Гбит/с);

Другие сети:

NА-Б=(37,722+28,535)/10=6,6257?7 каналов (10 Гбит/с);

Также, исходя из ТЗ, необходимо предоставить по два канала в промежуточных пунктах: с. Молчаново, с. Парабель, с. Каргасок и г. Стрежевой.

Тогда общее число каналов:

N?=1+54+7+2+2+2+2=70 каналов OTU2.”

3. Выбор аппаратуры

3.1 Технические требования к основным узлам аппаратуры WDM

Общие технические требования к аппаратуре WDM.

Согласно РД 45.286-2002 аппаратура волоконно-оптической системы передачи со спектральным разделением (ВОСП-СР), именуемая в дальнейшем аппаратура, в соответствии с ГОСТ 26599 предназначена для передачи, в одном или двух противоположных направлениях, нескольких сигналов по одному волокну оптического кабеля с использованием источников излучения с различными длинами волн для передачи каждого сигнала.

Аппаратура предназначена для работы в следующих спектральных диапазонах длин волн, условно определяемых как:

- коротковолновый (S-диапазон) от 1460 нм до 1529 нм;

- основной (С-диапазон) от 1529 нм до 1560 нм, в соответствии с G.692;

- длинноволновый (L-диапазон) от 1560 нм до 1625 нм;

- или на отдельных участках этих диапазонов.

Аппаратура по месту размещения в оптическом тракте должна быть выполнена как аппаратура оконечного, усилительного или транзитного пункта ВОЛП. Аппаратура в каждом из этих пунктов должна выполнять функции сетевого элемента (СЭ).

Аппаратура оконечного пункта предназначена для установки в отапливаемых помещениях и может включать:

- оптические усилители передачи (ОУПд);

- оптические усилители приема (ОУПр);

- компенсаторы дисперсии (КД);

- оптические мультиплексоры (ОМ);

- оптические демультиплексоры (ОД);

- транспондеры (Тп) и/или передатчики/приемники ВОСП для передачи/приема цифровых сигналов различных форматов (STM-N, ATM, IP, Ethernet Gbit и т.д.).

Аппаратура усилительного пункта может быть предназначена для установки как в отапливаемых, так и в неотапливаемых помещениях необслуживаемых усилительный пунктов (НУП), в том числе в цистернах, контейнера, и может включать:

- оптические промежуточные усилители (ОПУ);

- КД;

- ОМ и ОД для служебного оптического канала.

Значения всех параметров аппаратуры должны отвечать требованиям РД 45.286-2002 для наихудшего случая значений параметров в рабочем диапазоне температуры и влажности к концу срока службы.

Аппаратура должна обеспечивать передачу служебной информации (сигналы служебной связи и телеконтроля и телеуправления ) по специально выделенному оптическому служебному каналу, который может быть организован либо за пределами спектрального диапазона рабочих длин волн, либо внутри него.

В аппаратуре должны быть предусмотрены функции контроля управления, аварийной сигнализации и служебной связи.

Аппаратура должна обеспечивать функцию выключения и/или снижения оптической мощности на выходе оптических усилителей в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.664.

Аппаратура должна позволять выполнение мероприятий по техническому обслуживанию, обеспечению надежности и безопасности при эксплуатации ВОЛП в соответствии с РД 45.047-99 и РД 45.07-2001.

Технические требования к оптическим параметрам.

Согласно РД 45.286-2002 параметры оптических стыков в точках нормирования оптического тракта ВОСП-СР для отдельных i-тых оптических каналов Пдi(Si), Пpi(Ri) и главного оптического тракта ГПд(МРI-S), ГПр(МРI-R), Пд' (S') и Пр' (R'), приведённых на рисунке 3.1, должны соответствовать ОСТ 45.178-2001, п.5.2.

Рисунок 3.1 - Точки нормирования оптического тракта системы WDM

На рисунке приняты следующие обозначения:

TX1...TXn - оптические передатчики для каналов 1...n;

RX1...RXn - оптические приёмники для каналов 1...n;

OM/OA - блок оптического мультиплексирования/оптического усиления;

OA/OD - блок предварительного оптического усиления/оптического демультиплексирования;

OA - оптический линейный усилитель;

S1...Sn - эталонные точки на ОВ у выходных оптических разъёмов (ОР) передатчиков для каналов 1...n;

Rm1...Rmn - эталонные точки на ОВ непосредственно перед входным ОР блока оптического мультиплексирования/оптического усиления для каналов 1...n;

MPI-S (интерфейс основного тракта в точке передатчика) - эталонная точка на ОВ сразу за выходным ОР блока OM/OA;

S' - эталонная точка сразу за выходным ОР линейного оптического усилителя;

R' - эталонная непосредственно перед входным ОР линейного оптического усилителя;

MPI-R (интерфейс основного тракта в точке приёмника) - эталонная точка на ОВ непосредственно перед входным ОР блока OА/OD;

SD1...SDn - эталонные точки у выходных ОР блока OА/OD для каналов 1...n;

R1...Rn - эталонные точки у входных ОР приёмников для каналов 1...n, соответственно.

Параметры оптических стыков в точках нормирования Пдi(Si) должны иметь значения в соответствии с таблицами 3.1 и 3.3, а в точках нормирования Пpi(Ri) в соответствии с таблицами 3.2 и 3.4 для скоростей передачи цифрового сигнала в формате STM-N для синхронной цифровой иерархии.

Таблица 3.1 - Параметры оптических стыков в точках нормирования Пдi(Si)

Скорость передачи цифрового сигнала, Мбит/с	622	2500	10000
Наименование параметров	Значение параметров
Уровень выходной мощности
максимальный, дБм	+3,0	+3,0	+3,0
минимальный, дБм	-7,0	-7,0	-7,0
Ширина спектра на уровне -20 дБ, при расстоянии между оптическими каналами:
200 ГГц, не более, ГГц 100 ГГц, не более, ГГц 50 ГГц, не более, ГГц	14,0 14,0 14,0	20,0 20,0 20,0	40,0 40,0 30,0
Коэффициент гашения, не менее, дБ	8,2	8,2	8,2
Коэффициент подавления боковой моды, не менее, дБ	30,0	30,0	30,0
Отклонение центральной частоты оптического канала при расстоянии между оптическими каналами

Таблица 3.2 - Параметры оптических стыков в точках нормирования Пpi(Ri)

Скорость передачи цифрового канала, Мбит/с	622	2500	10000
Наименование параметров	Значение параметров
Уровень чувствительности при Кош = 10-12, не более, дБм	-23	-15	-12
Уровень перегрузки при Кош= 10-12, не менее, дБм	-8	0	0
Коэффициент отражения приемника, не более, дБ	-27	-27	-27

Параметры оптических стыков в точках нормирования ГПд(МРI-S) и Пд' (S') должны иметь значения в соответствии с таблицей 3.3, а в точках нормирования ГПр(МРI-R) и Пр' (R') в соответствии с таблицей 3.4.

Таблица 3.3 - Параметры оптических стыков в точках нормирования ГПд(МРI-S) и Пд' (S')

Точка нормирования	ГПд(МРI-S)	Пд' (S')
Наименование параметров	Значение параметров
Уровень суммарной мощности, не более, дБм	+27,0	+27,0
Уровень мощности на один оптический канал, не более, дБм	+20,0	+20,0
Максимум различия уровней мощности в оптических каналах, не более, дБм	2,0	2,0
Оптическая переходная помеха между оптическими каналами, не более, дБ	-30,0	-
Отношение оптических сигнал/шум в оптическом канале, не менее, дБ	20,0	20,0

Таблица 3.4 - Параметры оптических стыков в точках нормирования ГПр(МРI-R) и Пр' (R')

Точка нормирования	ГПр(МРI-R)	Пр' (R')
Наименование параметров	Значение параметров
Уровень суммарной мощности, не более, дБм	+ 1,0	+ 10,0
Уровень мощности на один оптический канал, не более:
минимальный, дБм максимальный, дБм	-36,0 -15,0	-36,0 -15,0
Максимум различия уровней мощности в оптических каналах, не более, дБм	2,0	2,0
Оптическая переходная помеха между оптическими каналами, не более, дБ	-27,0	-
Отношение оптических сигнал/шум в оптическом канале, не менее, дБ	18,0	18,0

Технические требования к оптическим параметрам транспондеров.

Транспондер (Тп) предназначен для преобразования оптического сигнала с целью его передачи в оптическом канале с требуемыми характеристиками. Допускается применение в составе аппаратуры вместо Тп передатчиков/приемников ВОСП для передачи/приема цифровых сигналов различных форматов (STM-N, ATM, IP, Ethernet Gbit и т.д.).

В Тп (передатчике/приемнике ВОСП) должно обеспечиваться формирование сигнала индикации аварийного состояния в сторону линии при возникновении следующей аварии:

- пропадание входного сигнала со стороны станции;

- недопустимое ухудшение качества передачи входного сигнала со стороны станции;

- обнаружение СИАС во входном сигнале со стороны станции.

Параметры оптического стыка выхода Тп или передатчика ВОСП в сторону линии (на входе ОМ) определяются в соответствии с ОСТ 45.178-2001, для точки нормирования Пдi(Si) (рисунок 3.1) каждого i-того оптического канала и в зависимости от скорости передачи цифрового сигнала в оптическом канале должны иметь значения в соответствии с таблицей 3.1.

Центральные частоты (длины волн) оптических каналов при расстоянии между ними 100 ГГц должны соответствовать сетке номинальных значений S, C и L-диапазонов приведенной в РД 45.286-2002.

Параметры оптического стыка входа Тп со стороны станции (на входе ОМ) определяются кодом применения используемой системы передачи в соответствии с ОСТ 45.104-97 для точки нормирования Пр(R) или в соответствии с ОСТ 45.178-2001, для точки нормирования ГПp(MPI-R) (рисунок 3.1) для случая стыка с транспортной сетью SDH. Возможны отклонения от значений этих параметров при условии выполнения требований РД 45.286-2002, п. 3.2.1, изложенных в п. 3.1.2 настоящего раздела.

Параметры оптического стыка входа Тп или приемника ВОСП со стороны линии (на выходе ОД) определяются в соответствии с ОСТ 45.178-2001, для точки нормирования Прi(Ri) для каждого i-того оптического канала и в зависимости от скорости передачи цифрового сигнала в каждом канале должны иметь значения в соответствии с таблицей 3.2.

Параметры оптического стыка выхода Тп в сторону станции (на выходе ОД) определяются кодом применения используемой системы передачи в соответствии с ОСТ 45.104-97 для точки нормирования Пд(S) или в соответствии с ОСТ 45.178-2001, для точки нормирования ГПд(МРI-S) (рисунок 3.1) для случая стыка с транспортной сетью SDH. Возможны отклонения от значений этих параметров при условии выполнения требований РД 45.286-2002.

Технические требования к параметрам оптических мультиплексоров.

ОМ/ОД предназначены для объединения/разделения сигналов различных оптических каналов. В зависимости от назначения и условий применения аппаратуры в ее составе могут применяться различные типы ОМ/ОД, оптических мультиплексоров ввода - вывода (ОМВВ) на основе различных технологических решений.

К наиболее типовым технологическим решениям могут быть отнесены многоканальные ОМ/ОД для объединения/разъединения сигналов в пределах одного из спектральных диапазонов С, L, S или на отдельных их участках с числом каналов больше двух.

Основные параметры многоканальных ОМ/ОД в зависимости от числа оптических каналов и расстояния между ними приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Параметры многоканальных ОМ/ОД

Количество оптических каналов	8	16	40	80
Расстояние между оптическими каналами, ГГц	200	100	50	100
Наименование параметров	Значение параметров
Отклонение центральной частоты оптического канала, не более, ГГц	±5,0	±3,0	±5,0
Вносимое затухание, не более, дБ	6,0	7,5	12,0	14,0

Технические требования к параметрам оптических усилителей.

ОУ в соответствии с ГОСТ 26599 предназначен для усиления оптического сигнала без преобразования его в электрический.

В составе аппаратуры допускается применение любых типов ОУ, в том числе, и с параметрами, соответствующими РД 45.186-2001 при условии выполнения требований РД 45.286-2002.

Основные параметры ОУПд, ОПУ и ОУПр приведены в таблицах 3.6, 3.7 и 3.8 для диапазона рабочих длин волн ОУ, определяемого в технической документации предприятия-изготовителя.

Таблица 3.6 - Основные параметры ОУПд

Наименование параметров ОУПд	Значение параметров
Уровень входной суммарной мощности:
минимальный, дБм	-17,5
максимальный, дБм	+16,0
Уровень выходной суммарной мощности:
минимальный, дБм	+3,5
максимальный, дБм	+27,0
Коэффициент усиления:
минимальный, дБм	14,0
максимальный, дБм	28,0
Неравномерность коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих длин волн не более, дБ	2,0

Таблица 3.7 - Основные параметры ОПУ

Наименование параметров ОПУ	Значение параметров
Уровень входной суммарной мощности:
минимальный, дБм	-36,0
максимальный, дБм	+10,0
Уровень выходной суммарной мощности:
минимальный, дБм	+3,5
максимальный, дБм	+27,0
Коэффициент усиления:	15,0
минимальный, дБм	41,0
Неравномерность коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих длин волн не более, дБ	2,0
Шум фактор в заданном диапазоне рабочих длин волн (при минимальном уровне суммарной входной мощности) не более, дБ	7,0
Коэффициент отражения на входе и выходе, не более, дБ	-30,0

Таблица 3.8 - Основные параметры ОУПр

Наименование параметров ОУПр	Значение параметров
Уровень входной суммарной мощности:
минимальный, дБм	-36,0
максимальный, дБм	+1,0
Уровень выходной суммарной мощности:
минимальный, дБм	-10,0
максимальный, дБм	+17,0
Коэффициент усиления:
минимальный, дБм	10,0
максимальный, дБм	33,0
Неравномерность коэффициента усиления в заданном диапазоне рабочих длин волн не более, дБ	3,0
Шум фактор в заданном диапазоне рабочих длин волн (при минимальном уровне суммарной входной мощности) не более, дБ	6,0
Коэффициент отражения на входе и выходе, дб	-30,0

3.2 Выбор и описание аппаратуры волнового уплотнения

Описание платформы OptiX OSN 6800

Рисунок 3.2 - Внешний вид OptiX OSN 6800

На основании анализа промышленных систем волнового уплотнения, технических требований к основным узлам аппаратуры WDM, а так же соотношения цены и качества выбираем оборудование фирмы Huawei Technologies Со, предствленом в матриалах[5] и [11].

В качестве системы передачи в проекте используется мультисервисная DWDM-платформа OptiX OSN 6800.

OptiX OSN 6800 это интеллектуальная платформа оптической передачи. Данное оборудование предназначено для уровней конвергенции в магистральных, локальных и городских сетях, а также для уровня ядра городских сетей. OptiX OSN 6800 использует технологии плотного волнового мультиплексирования (DWDM) и грубого волнового мультиплексирования (CWDM), что позволяет достигать прозрачной передачи мультисервисных услуг и большой ёмкости.

Данное оборудование взаимодействует с другим оборудованием: WDM, SDH/SONET, предоставляя полное решение Metro WDM. На Рисунке 4.3 показано расположение OptiX OSN 6800 в общей иерархии сети.

Рисунок 3.3 - Расположение OptiX OSN 6800 в общей иерархии цепи

Оборудование OptiX OSN 6800 поддерживает несколько типов технологий оптического уровня, включая груминг (оптимизация) оптического уровня, мультиплексирование WDM, интегрированные и открытые системы.

Решения по распределению спектральных ресурсов передающей среды оборудования WDM включают: фиксированный оптический мультиплексор ввода/вывода (FOADM) и перестраиваемый оптический мультиплексор ввода/вывода (ROADM). Груминг оптического уровня осуществляется ROADM и подразделяется на: груминг внутри структуры кольца, груминг между структурами колец, или двухуровневый груминг или многоуровневый груминг. Под уровнем понимается направление передачи. Двухуровневый груминг - это оптимизация спектральных ресурсов в двух направлениях передачи. Многоуровневый груминг - это оптимизация спектральных ресурсов в нескольких направлениях передачи.

Оборудование OptiX OSN 6800 имеет три спецификации WDM:

- DWDM с разносом каналов 100 ГГц. Применяется для услуг 2,5 Гбит/с, 5 Гбит/с, 10 Гбит/с и 40 Гбит/с;

- DWDM с разносом каналов 50 ГГц. Применяется для услуг 2,5 Гбит/с, 5 Гбит/с, 10 Гбит/с;

- CWDM с разносом каналов 20 нм. Применяется только для услуг 2,5 Гбит/с и ниже.

Частотный план каналов 80 - канальной системы OptiX OSN 6800 приведен в таблице 3.9, все частоты выделены из С - диапазона, с частотным разнесением 50 ГГц.

Таблица 3.9 - Частотный план каналов системы OptiX OSN 6800

Центральная частота (ТГц)	Центральная длинна волны (нм)	Центральная частота (ТГц)	Центральная длинна волны (нм)
196,05	1529,16	194,05	1544,92
196,00	1529,55	194,00	1545,32
195,95	1529,94	193,95	1545,72
195,90	1530,33	193,90	1546,12
195,85	1530,72	193,85	1546,52
195,80	1531,12	193,80	1546,92
195,75	1531,51	193,75	1547,32
195,70	1531,90	193,70	1547,72
195,65	1532,29	193,65	1548,11
195,60	1532,68	193,60	1548,51
195,55	1533,07	193,55	1548,91
195,50	1533,47	193,50	1549,32
195,45	1533,86	193,45	1549,72
195,40	1534,25	193,40	1550,12
195,35	1534,64	193,35	1550,52
195,30	1535,04	193,30	1550,92
195,25	1535,43	193,25	1551,32
195,20	1535,82	193,20	1551,72
195,15	1536,22	193,15	1552,12
195,10	1536,61	193,10	1552,52
195,05	1537,00	193,05	1552,93
195,00	1537,40	193,00	1553,33
194,95	1537,79	192,95	1553,73
194,90	1538,19	192,90	1554,13
194,85	1538,58	192,85	1554,54

OptiX OSN 6800 DWDM обеспечивает передачу до 40 спектральных каналов. Каждый канал поддерживает максимальную скорость 40 Гбит/с. На скорости 10 Гбит/с поддерживается передача 80 спектральных каналов. CWDM обеспечивает передачу до 18 спектральных каналов. Каждый канал поддерживает максимальную скорость 2,5 Гбит/с.

Для скорости 40 Гбит/с обеспечивается передача 8x22 дБ без электрического регенератора. Для услуг 2,5 Гбит/с, 5 Гбит/с и 10 Гбит/с поддерживается максимальная передача 16x22 дБ без электрического регенератора. Для услуг 2,5 Гбит/с, 5 Гбит/с и 10 Гбит/с поддерживается однопролётная передача на сверхдальнее расстояние 1x40 дБ. Для систем CWDM поддерживается максимальное расстояние передачи 80 км.

Поддерживаются следующие режимы организации сети: "точка- точка", "цепь", "кольцо" и смешанная топология. Данное оборудование также может использоваться в сетях с другим оборудованием, например: WDM, SDH/SONET для предоставления полного решения для городских сетей.

Существует два типа систем DWDM:

- Интегрированная система DWDM;

- Открытая система DWDM.

Открытая система DWDM конфигурируется модулем OTU для преобразования нестандартных длин волн в длины волн, соответствующие G.694.1 ITU-T. Для интегрированной системы DWDM модуль OTU не требуются, если на соответствующем оборудовании стороны клиента (например, оборудовании SDH) имеются интерфейсы оптического передатчика, которые отвечают G.694.1 ITU-T.

OptiX OSN 6800 поддерживает услуги синхронной цифровой иерархии (SDH), синхронную оптическую сеть (SONET), услуги Ethernet, услуги сети хранения данных (SAN), услуги OTN, услуги передачи видео и т.д.

Данное оборудование поддерживает защиту на сетевом уровне и на уровне оборудования.

Предоставляет такие функции передачи WDM, как: FEC, настраиваемая длина волны, автоматическое отключение лазера и управление оптической мощностью и режим ведущий/ведомый подстатив.

Комплектация оборудования.

Согласно проведённым расчётам, необходимо организовать 62 канала OTU2 между оконечными пунктами, а также, исходя из технического задания, требуется предоставить по два канала в четырех промежуточных пунктах.

Для проектируемой ВОЛП выбраны три типа оборудования: оптический терминальный мультиплексор (OTM), оптический мультиплексор ввода/вывода (ОАDM) и оптический линейный усилитель (OLA).

Оборудование OptiX OSN 6800 состоит из: статива, подстатива, плат и области для разводки кабелей. Подстатив является основным функциональным элементом в структуре оборудования. Подстатив OptiX OSN 6800 оборудован независимым питанием и устанавливается в статив ETSI 300 мм, стандартный статив ETSI 300 мм или открытый 23-дюймовый статив.

В обычной конфигурации OptiX OSN 6800 устанавливается в статив ETSI глубиной 300 мм (вариант для установки в середине ряда стативов).

В открытом 23-дюймовом стативе размещается шесть подстативов OptiX SN 6800.

Рисунок 3.4 - Внешний вид статива ETSI

Рисунок 3.5 - Структура подстатива OptiX OSN 6800

1 - Индикаторы;

2 - Плата интерфейсов электропитания (PIU);

3 - Область установки плат;

3 - Область укладки оптических кабелей;

4 - Блок вентиляторов;

5 - Воздушный фильтр;

6 - Катушка для оптического волокна;

7 - Монтажная скоба;

8 - Область интерфейсов.

Распределение слотов

В области установки плат подстатива имеется 21 слот, обозначенные как IU1 до IU14 слева направо, как показано на рисунке 3.5

IU1-IU17 для плат услуг;

IU21 для платы AUX;

IU19 и IU20 для PIU;

IU18 для SCC;

IU17 используется для установки резервного блока SCC или других плат услуг;

IU9 применяется для установки активной XCS или других плат услуг;

IU10 используется для установки резервной XCS или других плат услуг.

Рисунок 3.6 - Слоты подстатива

Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов ОТМ приведён в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов ОТМ

OTM
Наименование	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
M40	2	SCC	6
D40	2	SC1	1
FIU	1	OLP	1
OBU	2	AUX	6
LSX	70	PIU	12
XCS	2	ITL	1

Принципиальная схема OTM представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Принципиальная схема узла DWDM OTM

Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов ОADM приведён в таблице 3.11

Таблица 3.11 - Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов ОADM

Оптический мультиплексор ввода/вывода OADM
Наименование	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
MR2	1	SCC	1
FIU	2	SC2	1
OAU	4	OLP	1
LSX	2	AUX	1
XCS	2	PIU	2

Принципиальная схема OADM представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Принципиальная схема узла DWDM OADM

Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов ОLA приведён в таблице 3.12.

Таблица 3.12 - Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов ОLA

Оптический линейный усилитель OLA
Наименование	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
OAU	2	FIU	2
SCC	1	OLP	1
SС2	1	PIU	2
AUX	1	XCS	2

Принципиальная схема OLA представлена на рисунке 3.9.



Рисунок 3.9 - Принципиальная схема узла DWDM OLA

В виду аналоговой природы, оптический сигнал, при передаче через оптическое волокно, деградирует из-за дисперсии, потери мощности, перекрестных помех и нелинейных эффектов как в среде передачи, так и в оптических компонентах. Для борьбы с этими нежелательными эффектами, в населенном пункте с. Каргасок (Расстояние от пункта А - 461 км, расстояние до пункта Б - 473 км), необходимо провести 3R регенерацию сигнала.

3R регенерация добавляет оптическую мощность к сигналу, восстанавливает форму деградированного сигнала а также воссоздает оригинальную длительность циклов (синхронность) исходного сигнала.

Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов для 3R регенерации приведён в таблице 3.13.

Таблица 3.13 - Перечень оборудования входящего в комплектацию стативов для 3R регенерации

OTM
Наименование	Количество, шт.	Наименование	Количество, шт.
M40	4	SCC	12
D40	4	SC2	1
FIU	2	OLP	2
OBU	4	AUX	12
LSX	140	PIU	24
XCS	4	ITL	2

Принципиальная схема 3R-регенератора представлена на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 - Принципиальная схема 3R регенератора

3.2.3 Технические спецификации и функции основных типов плат

В таблице 3.14 приведены типы плат системы OptiX OSN 6800.

Таблица 3.14 - Типы плат системы OptiX OSN 6800

Название платы	Описание платы
SC1/SC2	Блок оптического однонаправленного/двунаправленного супервизорного канала
M40	Блок оптического мультиплексирования 40 длин волн
D40	Блок оптического демультиплексирования 40 длин волн
FIU	Блок интерфейса оптического волокна
XCS	Блок кросс-коммутации и синхронизации
LSX	Блок преобразования длины волны 10 Гбит/c
OBU	Блок оптического усилителя большой мощности
OLP	Блок резервирования оптической линии
MR2	2-канальный блок мультиплексирования CWDM с функцией ввода/вывода;
AUX	Блок вспомогательных интерфейсов системы. Обеспечивает связь между платами и полками. AUX не предоставляет внешних интерфейсов, а имеет только четыре индикатора
PIU	Блок интерфейсов питания
SCC	Блок системного контроля и связи
ITL	Плата чередования
OAU	Блок оптического усилителя

1. Плата М40. Мультиплексирует максимум 40 клиентских сигналов WDM, в соответствии с рекомендацией ITU-T, в один оптоволоконный кабель.

Основными функциями, которые поддерживает M40, являются мультиплексирование, мониторинг оптических параметров в режиме онлайн, мониторинг аварийных и рабочих сообщений.

Оптические спецификации М40 представлены в таблице 3.15

Таблица - 3.15 Оптические спецификации М40

Пункт	Единица измерения	Значение
Разнос смежных каналов	ГГц	100
Вносимые потери	дБ	?6.5
Обратные оптические потери	дБ	>40
Рабочий диапазон длин волн	нм	1529-1561
Развязка смежных каналов	дБ	>22
Развязка несмежных каналов	дБ	>25
Поляризационно-зависимые потери	дБ	?0.5
Температурные характеристики	нм/П	?0.002
Разница вносимых потерь	дБ	?3
Полоса пропускания -0,5 дБ	нм	>0.2
Полоса пропускания -1 дБ	нм	>0.4
Полоса пропускания -20 дБ	нм	<1.4

2. Плата D40 демультиплексирует один оптический сигнал максимум в 40 клиентских сигналов WDM, согласно рекомендациям ITU-T.

Основными функциями, которые...