Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

волоконно-оптическая линия связи

Введение

1. Характеристика трассы цифровой первичной сети электросвязи

1.1 Цифровая первичная сеть

2. Выбор оборудования для проектируемого участка

2.1Обоснование выбора типа оптического кабеля

2.2Обоснование выбора топологии линейного тракта

2.3Схема резервирования

2.4Обоснование выбора типа систем передачи. Технические характеристики

2.5Структура информационной оптической сети связи

3. Расчет параметров проектируемого участка

3.1Расчёт энергетических параметров

3.2Расчёт длины регенерационных участков и числа регенераторов на трассе

3.3Расчёт надёжности ВОЛС

4. Экономические расчеты

4.1 Расчет численности производственных работников

5. Экология при монтаже волоконно-оптической линии связи

5.1Мероприятия по охране труда при монтаже и технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение

В настоящее время все большее распространение получают цифровые системы передачи информации. Они постепенно вытесняют аналоговые системы, которые постоянно демонтируют и заменяют на более совершенные цифровые.

Такая тенденция наблюдается на протяжении последних десяти - пятнадцати лет. Причем все чаще в качестве физической среды передачи информации применяются оптическое волокно. Применять, на вновь строящихся линиях связи, медь становится экономически нецелесообразно. Это связано прежде всего со стоимостью цветных металлов, а также с ограниченной полосой пропускания данного металла. Оптическое волокно становится с каждым днем дешевле, а спектр пропускаемых частот значительно шире, поэтому на магистральных линиях связи в настоящее время применяется оптоволокно. Наблюдается переход от передачи информации при помощи электрического тока к передаче информации при помощи светового потока, направляющей системой которого служат оптические волокна.

Как было сказано, в настоящее время повсеместно применяются цифровые сети. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. В состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир. Современная цифровая первичная сеть может строиться на основе трех технологий: PDH, SDH и ATM. Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности (ниже), регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети. Первичная сеть строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок.

Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи. Внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Современная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима переноса (передачи) (ATM). Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети.

PDH - цифровой метод передачи данных, основанный на временном разделении канала и технологии представления сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции.

SDH - система передачи данных, основанная на синхронизации по времени передающего и принимающего устройств. Стандарты СЦИ определяют характеристики цифровых сигналов, включая структуру фреймов (циклов), метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и кодовые шаблоны интерфейсов и так далее.

ATM - это один из способов передачи данных по соединениям с коммутацией пакетов. В сетях ATM конечные станции подключаются к сети с помощью выделенного дуплексного соединения. В сетях ATM используются коммутаторы, которые связываются между собой по выделенным физическим линиям.

В данном дипломном проекте разрабатывается волоконно-оптическая сеть связи железной дороги. Она включает в себя дорожную и отделенческую сеть связи.

Целью данного дипломного проекта является проектирование инфокоммуникационной волоконно-оптический сети связи на участке железной дороги.

Задачами дипломного проекта являются:

- выбор оборудования для проектируемого участка;

- проанализировать виды кабеля и выбрать подходящий для его подвеса;

- произвести расчет параметров проектируемого участка.

1. Характеристика трассы цифровой первичной сети электросвязи

Забайкальская железная дорога является важнейшей транзитной составляющей Транссибирской магистрали и одной из ключевых транспортных магистралей восточной части России. Она обеспечивает функционирование трансконтинентального коридора, связывающего страны Азиатско-Тихоокеанского региона и Европы, а также железнодорожное сообщение Российской Федерации с Китайской Народной Республикой через пограничный переход Забайкальск - Маньчжурия.

Забайкальская железная дорога - это 8,3 тысячи километров путей. Её эксплуатационная длина составляет 3320,72 километра. Одной из особенностей магистрали является протяжённость главного направления с запада на восток - почти 2300 километров. От станции Петровский Завод на западе до Архары на востоке фирменный поезд «Россия» находится в пути следования около двух суток.

Специфика дороги связана со сложными климатическими условиями территорий, по которым она пролегает. Низкая температура зимой (до - 40-50°С), короткое, но знойное лето с резкими перепадами дневных и ночных температур (до + 20°С), наличие почв с вечной мерзлотой, изменчивый рельеф и многочисленные реки существенно усложняют содержание путевой и энергоснабжающей инфраструктуры, обслуживание подвижного состава.

Определяющими факторами для функционирования и развития Забайкальской железной дороги в ХХI веке являются динамично растущая грузонапряжённость, масштабное обновление основных производственных фондов и работа по достижению целевых параметров обеспечения безопасности движения поездов.

На региональный центр корпоративного управления Забайкальской железной дороги, расположенный в городе Чите возложена функция контроля и координации деятельности всех участников перевозочного процесса на территории прохождения. Основная задача Забайкальской магистрали - обслуживать и развивать железнодорожную инфраструктуру, создавать условия для максимального удовлетворения спроса на пассажирские и грузовые перевозки.

Забайкальская железная дорога (рисунок 1) обслуживает два субъекта Российской Федерации - Забайкальский край и Амурскую область и является важным стимулирующим фактором развития производственной и социальной сферы регионов.

Магистраль - один из крупнейших плательщиков налогов в бюджеты субъектов Федерации. В 2020 году Забайкальская железная дорога и структурные подразделения ОАО «РЖД», обслуживающие ее полигон, перечислили в бюджеты Забайкальского края и Амурской области более 16,3 млрд рублей.

Забайкальская железная дорога является также крупнейшим работодателем, коллектив магистрали насчитывает более 43 тысяч человек.

Рисунок 1 - Забайкальская железная дорога

Сегодня коллектив, обслуживающий полигон Забайкальской железной дороги продолжает активно работать над реализацией масштабных проектов и программ государственного значения.

Приоритетными являются «Модернизация железнодорожной инфраструктуры Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей с развитием пропускных и провозных способностей, «Организация движения поездов на участках Восточного полигона на период до 2023 и 2025 годов», комплексной реконструкции приграничного участка Карымская - Забайкальск.

Эта работа направлена на улучшение качества услуг, предоставляемых железной дорогой для представителей производственной сферы, бизнеса и населения, сделать поездки пассажиров быстрей и комфортней.

Главным в своей работе коллектив Забайкальской железной дороги считает выполнение всех планов и задач, которые ставит перед ней Правление компании и клиенты - пассажиры и грузоотправители.

Магистраль развивается, шагает в ногу со временем, используя новые подходы и технологии, позволяющие достигать намеченных целей с наибольшей эффективностью и с наименьшими затратами.

Забайкальская железная дорога - это 8,3 тысячи километров путей. Её эксплуатационная длина составляет 3320,72 километра. Одной из особенностей магистрали является протяжённость главного направления с запада на восток - почти 2300 километров. От станции Петровский Завод на западе до Архары на востоке фирменный поезд «Россия» идёт без малого двое суток.

БАМ (Байкало-Амурская магистраль) (рисунок 2) является одной из крупнейших в мире железнодорожных дорог. Ее протяженность составляет 4,3 тысячи километров. БАМ проходит более чем через 200 железнодорожных станций и разъездов.

Байкало-Амурская магистраль (БАМ) проходит через Тайшент, затем тянется до Советской Гавани по территории Иркутской области, Забайкальского края, Амурской области, Бурятии, Якутии и Хабаровского края.

Эта дорога проходит через территории с суровыми природно-климатическими условиями, через районы вечной мерзлоты и высокой сейсмичности (до 9 баллов).

Магистраль пересекает несколько горных хребтов и крупных рек, включая Амур. Более 30 км маршрута из-за сложного рельефа проходит через тоннели.

Тында - город (с 1907 посёлок Тындинский, статус города с ноября 1975), административный центр Тындинского района (Сам город в состав района не входит) Амурской области, столица БАМа.

Рисунок 2 - Байкало - Амурская магистраль (БАМ)

На сети РЖД применяются следующие виды проводной связи: поездная диспетчерская - для переговоров поездного диспетчера с дежурными по станциям, входящих в его диспетчерский круг поездная межстанционная - для переговоров дежурных двух соседних раздельных пункто-постанционная - для служебных переговоров работников станций между собой и передачи телеграмм на линейные станции в пределах отделения дороги.

Виды проводной связи на ЖД:

- линейно-путевая, для переговоров работников дистанции пути;

Линейно-путевая связь (ЛПС) проектируется в пределах дистанции пути для оперативного управления работой технического персонала дистанции. В ЛПС включают конторы дистанции, помещения табельных, пунктов обогрева, бригадиров пути, дежурных переездов и так далее.

- магистральная, для связи РЖД с управлениями дороги и дорог между собой;

Магистральная сеть связи - транспортная телекоммуникационная инфраструктура для предоставления услуг связи. Как правило, магистральная сеть связи выстраивается на собственных или арендованных волоконно-оптических линиях с использованием высокоскоростного или низкоскоростного канального оборудования связи.

- дорожная, для служебной связи между управлением дороги и отделениями, крупными станциями, депо и между собой;

Дорожная сеть связи - предназначена для организации оперативно-технологической связи в пределах железной дороги между управлением, отделениями и крупными железнодорожными станциями, а также между станциями.

- информационная, для передачи на сортировочную станцию сведений о подходе поездов;

Информационная сеть - совокупность телекоммуникационного оборудования, предназначенных для обмена информацией между государственными органами, физическими и юридическими лицами, обеспечения доступа к информационным ресурсам.

- энергодиспетчерская, для связи энергодиспетчера с тяговыми подстанциями и дежурными по станциям участка.

Станционная двухсторонняя парковая связь - предназначена для оповещения и переговоров между работниками железнодорожной станции посредством стационарных микрофонных колонок, динамиков и иных стационарных устройств.

Кроме проводной связи, на железных дорогах используется также радиосвязь:

- станционная, для обеспечения двухсторонней связи при ведении служебных переговоров между работниками на железнодорожной станции посредством радиопереговорных устройств;

- поездная, для переговоров машинистов локомотивов, находящихся на участке с дежурными по станциям и поездным диспетчером;

- маневровая, для ведения местных переговоров машинистов локомотивов, технических работников, обслуживающих станцию или узел.

Магистральные кабели связи применяются для передачи сигналов на большие расстояния. На основе таких кабелей строятся системы кабельного телевидения, телефонные и телеграфные сети, также ими прокладываются линии между МТС и АТС.

Подбирать магистральные кабели связи необходимо, исходя из свойств монтируемой сети: скорости передачи, диапазона частот, границ допустимого переменного напряжения, уровня постоянного напряжения, а также среды прокладки. Распространенными кабелями данной категории являются изделия марок МКСБ, МКСАШп и МКСГ, которые предназначаются для подземной траншейной или тоннельной прокладки.

Кабель МКСБ представляет собой симметричный высокочастотный проводник с кордельно-полистирольной изоляцией, выполненный в свинцовой оболочке, дополненной наружным защитным покрытием.

Кабель МКСБ предназначается для подземной траншейной прокладки при условии отсутствия значительного механического воздействия на него. Кабель данной марки используется в магистральных сетях, а также в цифровых и аналоговых системах передачи данных, с параметрами до 8448 кбит/с и до 5000 кГц соответственно. Кабель можно использоваться при переменном напряжении до 690В и постоянном напряжении не более 1000В.

Кабель МКСАШп предназначается для использования в магистральных кабельных линиях и внутризоновых первичных или соединительных сетях ГТС.

Также его можно эксплуатировать в цифровых и аналоговых системах передачи данных, с параметрами до 34368 кБит/с и 5 МГц соответственно.

Эксплуатационное значение переменного напряжения - до 690В, постоянного - до 1000В.

Кабель МКСГ представляет собой симметричный высокочастотный проводник с кордельно-полистирольной изоляцией, помещенный в свинцовую оболочку. Этот кабель предназначается для прокладки в коллекторах, тоннелях, трубах и канализациях, а также внутри в помещениях. Условия прокладки - отсутствие серьезного механического воздействия на изделие, а также нейтральная относительно его оболочки среда.

Изделия данной марки предназначаются для эксплуатации в магистральных и первичных сетях (ГТС), а также в цифровых и аналоговых системах передачи данных, с параметрами до 8448 кбит/с и до 5000 кГц соответственно. Кабель можно использоваться при переменном напряжении до 690В и постоянном напряжении не более 1000В.

Кабели МКСГ характеризуются хорошей степенью защиты от механических повреждений и грызунов. При этом данные изделия нельзя прокладывать воздушно-подвесным методом. Токопроводящие жилы кабелей выполняют из медной проволоки диаметром 1,2 мм, жила обматывается полистирольным корделем диаметром 0,8 мм и полистирольной лентой, наложенной с перекрытием.

Изоляция состоит из трех концентрических слоев полиэтилена, из которых средний промежуточный слой имеет пористую структуру.

Четыре изолированные жилы скручиваются в четверки, в которой две жилы, расположенные по диагонали образуют рабочую пару.

Сердечник состоит из 4-х или 7-ми скрученных четверок.

Применение хорошо защищенных кабелей гарантирует надежную работу систем связи и передачи данных. Стоит отметить, что открытая прокладка кабельной продукции данного типа, хоть и допускается, но не рекомендуется во избежание повышения риска повреждения и разрушения защитных покровов проводников.

1.1 Цифровая первичная сеть

Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи.

Первичная сеть строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи. Рассмотрим ту часть первичной сети (рисунок 3), которая связана с передачей информации в цифровом виде.

Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую:

- цикловую структуру сигнала;

- тип линейного кода.

Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок.

Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала.

Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи. Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи).

Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи, откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой банк каналов, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и так далее). Существенно, что для всех вторичных сетей этот банк каналов един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали общим стандартам.

Современная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологиях:

- плезиохронной иерархии (PDH);

- синхронной иерархии (SDH);

- асинхронного режима передачи (ATM).

Рисунок 3 - Технологии цифровой первичной и их место сети в системе электросвязи

Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети.

Синхронная цифровая иерархия - это система передачи данных, основанная на синхронизации по времени передающего и принимающего устройств.

Стандарты СЦИ определяют характеристики цифровых сигналов, включая структуру фреймов, метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и кодовые шаблоны интерфейсов и так далее.

Плезиохронная цифровая иерархия - цифровой метод передачи данных, основанный на временном разделении канала и технологии представления сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции.

Рассмотрим более подробно историю построения и отличия плезиохронной и синхронной цифровых иерархий.

Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из:

- узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности (ниже);

- регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах;

- цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети.

PDH обладала рядом недостатков, а именно:

- затруднённый ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах;

- отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления;

- многоступенчатое востановление синхронизма требует достаточно большого времени;

Также можно считать недостатком наличие трёх различных иерархий.

Указанные недостатки PDH, а также ряд других факторов привели к разработке в США ещё одной иерархии - иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии SDH, предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи(ВОЛС).Но из-за неудачно выбранной скорости предачи для STS-1 , было принято решение - отказаться от создания SONET, а создать на её основе SONET/SDH со скоростью передачи 51.84 Мбит/с первого уровня ОС1 этой СЦИ.

В результате OC3 SONET/SDH соответствовал STM-1 иерархии SDH.

2. Выбор оборудования для проектируемого участка

Схематический план трассы проектируемой сети связи на участке железной дороги К - П на ( рисунке 4)

- обслуживаемый регенерационный пункт; - необслуживаемый регенерационный пункт; К, Л, М, Н, О, П - название станций

Рисунок 4 ? Схематический план участка железной дороги (станция М - узловая)

Схематический план с указанием расстояний между станциями, а также с указанием количества потоков Е1 между станциями трассы смотрите на (рисунке 5).

- необслуживаемый регенерационный пункт; - обслуживаемый регенерационный пункт

Рисунок 5 ? Количество каналов Е1 проектируемой трассы

Общее число потоков Е1 между станциями участка представляет собой сумму всех потоков на данном участке электросвязи (51 + 43 + 12 + 14 + 10 + 44 + 15 + 9 = 198) где 52 поток Е1 необходим для передачи информации между пунктами К и П и проходят транзитом через станции Л, М, Н, О. Это 43 потоков Е1 между пунктами К и М; 44 потока Е1 между М и П; остальные потоки распределены между смежными станциями.

2.1 Обоснование выбора типа оптического кабеля

Тип ОВ выбирается в зависимости от скорости передачи информации, расстояния между оконечными пунктами и населенными пунктами по трассе магистрали, а также принципами построения сети связи, задачи которой решает данная линия передачи. В подавляющем большинстве случаев применяются стандартные ступенчатые одномодовые оптические волокна. При высоких скоростях передачи информации, когда длина ЭКУ ограничена дисперсией, применяют волокна со смещенной дисперсией. Если же при этом используются устройства спектрального уплотнения (DWDM), то возможно применение волокон со сглаженной дисперсией.

Выбор конструкции оптического кабеля (рисунок 6) определяется условиями и планируемым способом прокладки. Наиболее распространены кабели модульной конструкции, сердечник которых включает несколько оптических модулей с двумя, четырьмя или большим числом ОВ, скрученных вокруг центрального силового элемента, в качестве которого используется стеклопруток.

Однако в последнее время все более широко используются кабели, сердечник которых представляет из себя один модуль с толстостенной полимерной трубкой.

Допустимое раздавливающее усилие для всех типов ОК составляет 1000 Н/см. Минимально допустимый радиус изгиба не должен превышать 20(1, где 1-диаметр кабеля. Строительная длина оптических кабелей связи составляет 4…6 км, но не менее 1 км.

Оптический кабель ОКБ

Кабель ОКБ относится к категории магистральных оптических марок, без которых сложно представить современную телекоммуникационную отрасль. ОКБ способен обеспечивать передачу больших объёмов данных на внушительные расстояния. Его монтаж осуществляется в грунте любой категории, кроме вечной мерзлоты, в специальной кабельной канализации и коллекторах, шахтах и тоннелях, трубах, зданиях, через болота и судоходные реки. Марка отличается стойкостью к влиянию природных осадков, плесени, солнечной радиации, повреждениям от грызунов, растягивающим и раздавливающим усилиям.

Кабель предназначен для прокладки ручным или механизированным способом в грунтах всех категорий, в трубах, блоках, в кабельной канализации, тоннелях, коллекторах, при пересечении рек и болот, при наличии особо высоких требований по механической прочности.

Рисунок 6 - Конструкция оптического кабеля

ОК - оптический кабель;

Б - тип кабеля: бронированный стальной оцинкованной проволокой.

Конструкция оптического кабеля ОКБ:

1) центральный силовой элемент;

2) оптическое волокно;

3) повив оптических модулей, заполненных гидрофобным гелем;

4) промежуточная оболочка;

5) броня из стальных оцинкованных проволок;

6) наружная оболочка.

Технические характеристики кабеля

Волоконно-оптический кабель ОКБ (рисунок 7) с многомодовым или одномодовым волокном, скрученным вокруг центрального силового элемента и зафиксированным скрепляющей лентой, имеет промежуточную полиэтиленовую оболочку, а также броню из высокопрочных оцинкованных стальных проволок.

Внешняя защита выполнена из полиэтилена.

Количество оптических волокон в кабеле - до 144-х.

Стойкость к статическим растягивающим усилиям - не менее 3 кН.

Температура экплуатации - от -40 °С до +70 °С.

Диаметр кабеля - от 11,8 мм до 17,3 мм.

Масса кабеля - от 217 кг/км до 427 кг/км.

Диаметр, масса кабеля - являются справочными величинами.

Рисунок 7 - Оптический кабель ОКБ

О - Оптический кабель;

П - Для подвески, с несущим силовым элементом, в виде стального троса;

Д - Диэлектрический силовой элемент.

Кабель оптический ОПД (рисунок 8) применяется при подвесном монтаже на опорах, конструкциях воздушных линий связи. Опыт практического использования оптических кабелей самонесущего типа, оснащённых периферийным (вынесенным) силовым элементом, указывает на то, что высокие технико-эксплуатационные показатели изделия обеспечиваются за счёт наличия специальных элементов подвеса и натяжения.

Для достижения этой цели рекомендуется применять специализированные комплекты натяжной/поддерживающей арматуры.

На этапе проектирования линий связи, а также при выполнении ремонтно-восстановительных работ арматура должна быть использована в строгом соответствии с конструкцией кабеля и его удельным весом, длиной пролета между удерживающими опорами, температурным режимом эксплуатации, влажностью окружающего воздуха, ветровыми нагрузками и так далее.

Рисунок 8 - Оптический кабель ОПД

Оптический кабель ОПД

Оптический кабель для прокладки по воздушным линиям с периферийным силовым элементом - тросом, проложенным параллельно оптическому элементу и соединенному перемычкой. Прокладка требует применения специальных держателей и натяжителей.

ОПД используют:

- для прокладки на открытом воздухе с подвесом на опорах связи;

- при отсутствии риска механического повреждения.

Конструкция оптического кабеля ОПД:

Кабели содержат центральный силовой элемент (ЦСЭ) из стеклопластика, вокруг ЦСЭ скручены оптические модули с волокнами и кордели, поверх скрученного сердечника наложена наружная оболочка из полиэтилена в виде восьмерки.

Свободное пространство в оптических модулях заполнено гидрофобным заполнителем. Поверх ЦСЭ обмотаны водоблокирующие нити.

В качестве периферийного силового элемента использован стальной трос или стеклопластиковый пруток.

Назначение оптического кабеля ОПД:

Кабели предназначены для подвески на опорах воздушных линий связи.

Технические характеристики оптического кабеля ОПД:

- количество оптических волокон в кабеле: 2-288;

- размеры кабеля: 7,5х5,8 мм / 13,3х7,8мм;

- масса кабеля: 123-208 кг/км;

- допустимая статическая растягивающая нагрузка: 4-12 кН;

- допустимая раздавливающая нагрузка: 0,5 кН/см;

- температурный диапазон эксплуатации: от -60⁰С до +70⁰С.

Рисунок 9 - Оптический кабель ОКМС

ОКМС - оптический кабель самонесущий с силовыми элементами из высокопрочных нитей. Применяется при подвеске на опорах контактной сети железных дорог, на опорах линий электропередачи до 500 кВ и воздушных линиях связи.

Назначение оптического кабеля ОКМС:

Кабель предназначен для подвески на опорах линий электропередачи напряжением до 500 кВ, контактной сети железных дорог, воздушных линиях связи между зданиями и сооружениями. Внешняя оболочка выполнена из полиэтилена.

Технические характеристики оптического кабеля ОКМС:

- количество оптических волокон в кабеле - до 144-х;

- стойкость к статическим растягивающим усилиям - до 60 Кн;

- допустимое раздавливающее усилие - 3 кН/см;

- допустимый радиус изгиба - от 264 мм до 336 мм;

- диаметр кабеля - от 13,4 мм до 16,8 мм;

- температура экплуатации - от -60 °С до +70 °С;

- температура транспортировки и хранения - от -50 °С до +60 °С;

- температура монтажа - до -30 °С.

Способы прокладки кабеля

Прокладка кабеля в земле (траншея)

Наиболее популярным и надежным способом является прокладка кабеля в земле. Она обеспечивает защиту кабельных систем от механических повреждений, но может осуществляться лишь при наличии некоторых условий:

- низкий уровень грунтовых вод; отсутствие блуждающих токов; стабильный грунт; отсутствие в почве агрессивных веществ.

Прокладка кабеля в траншее должна производиться с учетом правил, описанных в ПУЭ 2.383-2.3.101. Так, кабели в траншее должны иметь подсыпку снизу и засыпку сверху, не содержащую камней и строительного мусора. Защита кабеля производится покрытием ж/б плитами толщиной не менее 50 мм при напряжении выше 35 кВ и кирпичом в один слой при напряжении ниже 35 кВ.

Место траншеи обозначается сигнальными лентами. Расстояние до фундамента должно быть не менее 0,6 м, до стволов деревьев не менее 2 м.

Процесс укладки кабеля в траншею

Для прокладки в грунт потребуется силовой кабель, марка которого зависит от назначения. Для маломощных кабельных систем подойдет силовой кабель ВВГ или NYM, при более мощной системе берется бронированный кабель. Также нужно приобрести защиту для кабеля (трубы) и сигнальную ленту.

Сначала размечается рабочая поверхность и роется траншея. Согласно ПУЭ, глубина заложения кабеля должна быть не менее 0,7 м для линий до 20 кВ и не менее 1 метра для линий 35 кВ, для маслонаполненных линий не менее 1,5 м. Даже если прокладка осуществляется в маломощных сетях, следует накинуть около 10-20 см. Траншея очищается от строительного мусора и камней. На дно траншеи укладывается засыпка, обычно это простой песок, слой которого должен быть не менее 100 мм.

После этого следует проверить работоспособность кабеля (отсутствие внутренних замыканий) с помощью специального инструмента мегомметра. После проверки необходимо снять остаточный заряд с токопроводящих частей кабеля путем замыкания жил, соблюдая правила заземления.

Дальше идет этап защиты кабеля, в качестве материалов используют гофрированные трубы (ПВХ, ПНД) или металлические трубы. Современные пластиковые трубы не распространяют горение, имеют гладкую внутреннюю поверхность и могут быть оснащены зондом для протяжки кабеля. Они отлично гнутся и могут легко обойти проблемные зоны.

Подвесной кабель, кабельный канал или трос натягивается между опорами с помощью лебедки, прочно закрепляется. Максимальное расстояние между опорами и способы крепления определяются изготовителем и маркой кабеля и указаны в технических характеристиках.

Важно строго соблюдать следующие условия:

Температура воздуха во время монтажа должна быть строго в рамках, рекомендованных изготовителем. Если кабельная бухта долго находилась на морозе, ей стоит дать согреться перед монтажом.

Тянущее усилие ни в коем случае не должно достигать максимально допустимого заявленного производителем кабеля, тем более превышать его.

Тянуть кабель надо равномерно, без рывков, в идеале при прокладке использовать регистратор усилия.

Обрезать кабель нужно с запасом. Запас пригодится в случае неудачной разделки кабеля, повреждения торцов при натягивании и при других мелких монтажных проблемах.

Особенности

- срок службы - не менее 25 лет;

- модульная конструкция;

- полностью выполнен из диэлектрических материалов;

- не восприимчив к воздействию электрических полей;

- наличие высокопрочных защитных покровов (арамидные нити), центрального силового элемента (стеклопластиковый пруток);

- возможно изготовление с внешней оболочкой из полиэтилена, не распространяющего горение, трекингостойкого полиэтилена;

- возможно изготовление строительных длин до 6 км;

- маркировка погонного метра с точностью не хуже 1%;

- поставляется на деревянных барабанах типа 17а, 18а.

Муфты для оптического кабеля (ВОЛС)

Волоконно оптическая муфта - пассивное устройство, служащее для защиты мест сварных соединений оптического волокна при монтаже волоконно-оптических линий связи.

Муфта для оптического кабеля представляет собой герметичный корпус из высокопрочного ультрафиолетостойкого пластика с герметичными кабельными вводами.

Внутри корпуса располагаются крепления для кабеля, слайс-пластины, заземляющие элементы. Монтаж оптической муфты осуществляется путём завода волоконно-оптического кабеля в кабельные вводы, укладке и разварке оптических волокон, герметичном закрытие корпуса и подвеса или укладки муфты на своё стационарное место.

Российские производители придерживается герметизации при помощи термоусаживающихся трубок, в то время как китайские аналоги герметизируются способом механического зажима резиновой прокладки. Российский способ намного лучше, что неоднократно проверялось монтажниками, но у него есть и свои недостатки.

Все муфты делятся на два вида: тупиковые и проходные. Тупиковые имеют кабельные вводы только с одной стороны и не допускают сквозной прокладки через себя волоконно-оптического кабеля. Такой вид оптических муфт применяется при монтаже кабеля на опоры и столбы. Проходные (соединительные) оптические муфты имеют кабельные вводы с обеих сторон.

Метод подвески оптических кабелей

Метод подвески оптических кабелей на опорах линий электропередачи, опорах освещения и контактной сети.

Оптоволоконные кабели связи отличаются большой пропускной способностью, нечувствительностью к электромагнитным помехам, отсутствием электромагнитного излучения и возможностью получения информации на высокой скорости.

Именно такие свойства, как нечувствительность к электромагнитным помехам и отсутствие электромагнитного излучения, являются идеальными для подвески оптического кабеля на линиях электропередач. Метод подвески позволяет прокладывать оптический кабель в труднодоступных местах, где прокладка кабеля другими способами невозможна.

Основные преимущества прокладки оптического кабеля методом подвески:

- не требуется выделение участка, на котором будет проходить прокладка кабеля;

- исключается привязка к определенному типу грунта;

- cокращаются денежные затраты на прокладку кабеля;

- cокращается время на проведение строительно-монтажных работ;

- уменьшаются механические повреждения оптического кабеля.

Появляется возможность использовать новейшие технологии, позволяющие производить быстрый сбор информации в цифровом виде инновационных дистанционных средств.

На высоковольтных линиях электропередачи используются следующие технологии подвески оптических кабелей: подвеска оптического кабеля, встроенного в грозотрос, подвеска самонесущего оптического кабеля и навивка оптического кабеля на грозотрос или фазный провод. На низковольтных линиях электропередачи в основном используется технология подвески самонесущего оптического кабеля

2.2 Обоснование выбора топологии линейного тракта

Рисунок 10 - Топология «общая шина»

- топология типа «общая шина» (рисунок 10), представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля для предотвращения отражения сигнала находятся терминаторы.

В топологии «шина» по своей структуре предполагается идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения сигналов (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает ее надежность. Ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система. Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

Рисунок 11 - Топология «Звезда»

- топология «Звезда»

«Звезда» - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети (рисунок 11).

Топология «Звезда» - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все другие абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом ложится очень большая нагрузка, потому ничем другим, кроме сети, оно заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно больше сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в этом случае говорить не придется. Как правило, именно центральный компьютер является самим мощным, и именно на него возлагают все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «Звезда» в принципе невозможные, потому что управление полностью централизовано, конфликтовать незачем.

Рабочая станция, с которой необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня - коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт - получателю.

Рисунок 12 - «Топология Кольцо»

- топология «Кольцо»

«Кольцо» - топология, в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передаёт (рисунок 12).

В основном используется в сетях, где используется кабель витая пара UTP категории 3 или 5. Возможна реализация сложных иерархических сетей, каждый уровень которых представляет собой сеть вида звезда или несколько таких сетей.

Рисунок 13 - Топология «дерево»

- топология «Древовидная»

«Дерево» - топология компьютерной сети, в которой каждый узел более высокого уровня связан с узлами более низкого уровня звездообразной связью, образуя комбинацию звезд (Рисунок 13).

Первый узел дeрeвa принято нaзывaть кoрнeм, слeдующиe узлы высoкoгo урoвня - рoдитeльскими, a узлы бoлee низкoгo урoвня - дoчeрними. Тaким oбрaзoм кaждый дoчeрний узeл, кoтoрый имeeт связь с бoлee низкими узлaми, являeтся для этих узлов рoдитeльскими.

2.3 Схема резервирования

Горячий резерв - технология резервирования электронного оборудования, в которой резерв подключен к системе и подменяет вышедший из строя компонент в автоматическом режиме, или, хотя бы, без прерывания работы системы. Чаще всего применяется в системах автоматизации технологических процессов (контроллеры, модули ввода-вывода, системы электропитания) и в IT-сфере (жёсткие диски, оперативная память компьютеров).

Холодный резерв (устройство требует ручного подключения), чаще всего так называют находящиеся на складе вблизи оборудования запасные компоненты.

Иногда выделяют тёплый резерв, то есть компоненты, которые требуют ручной замены, но не требуют остановки системы

Облегчённый (ждущий) резерв - резервные элементы нагружены меньше, чем основные; ненагруженный (холодный) резерв - резервные элементы практически не несут нагрузки.

Резервирование заключается в том, что все основные блоки системы имеют некоторую избыточность и дублируются. В данном курсовом проекте используется схема резервирования «1+1».

Резервирование по схеме «1+1».

В случае резервирования по схеме «1 + 1» (рисунок 14) два пункта сети соединяются между собой двумя трактами. На приемном конце сети осуществляются контроль поступающих сигналов и выбор лучшего из них.

Однако для резервирования терминального оборудования схема «1 + 1» применяется редко, она является достаточно традиционной и не нуждается в более подробном описании.

а - линейных трактов; б - аппаратурное

Рисунок 14 - Схема резервирования «1 + 1»

Резервирование по схеме «1:1» («N : 1»).

Данный метод широко применяется для резервирования не только линейных трактов, но и отдельных блоков систем передачи.

Информация передается только по одному из линейных трактов, условно называемому основным. Оборудование ВОСП второго линейного тракта находится в состоянии «горячего резерва» (информация не передается, но для начала работы необходимо минимально возможное время). Резервный тракт задействуется только тогда, когда качество связи по основному каналу становится неприемлемо низким. Подобным образом могут резервироваться и отдельные блоки систем передачи. Для этого в группе модулей, выполняющих какую-либо определенную функцию, выделяется один или несколько резервных блоков, которые могут свободно заменить любой из основных в случае выхода его из строя.

Метод резервирования по схеме «N : 1» (рисунок 15) широко применяется при резервировании интерфейсных плат 2 Мбит/с. Наиболее часто используются схемы «4 : 1» или «3 : 1» (для систем передачи на уровне STM-1) и «16 : 1», «12 : 1», «8 : 1» (для уровня STM-16). Так же резервируются блоки кросс-коммутации, системы управления и блоки питания.

а - линейных трактов; б - аппаратурное

Рисунок 15 - Схема резервирования «1 : 1»

2.4 Обоснование выбора типа систем передачи. Технические характеристики

Система передачи информации - совокупность технических средств (передатчик, приемник, линия связи), обеспечивающих возможность передачи сообщений от источника к получателю.

Современные направляющие системы, предназначенные для передачи информации, можно разделить на следующие группы, принципиально отличные по конструкции и возможности использования:

- воздушные линии связи (ВЛС);

- симметричные кабели (СК);

- коаксиальные кабели (КК);

- волноводы (В);

- световоды (оптические кабели ОК);

- сверхпроводящие кабели (СПК).

Мультиплексор-коммутатор Sprinter TX (STM 1) предназначен для демультиплексирования структурированных или неструктурированных Е1 потоков (G.703, G.704) из SDH потока STM-1 и передачи их через пакетную сеть передачи данных Ethernet используя технологию TDMoP. Наличие встроенного полнофункционального управляемого коммутатора Gigabit Ethernet уровня 2+ и двух оптоволоконных интерфейсов (до 80 км по одному волокну) дает возможность строить небольшие транспортные сети без использования стороннего оборудования.

Основные преимущества:

- возможность выделения до 63 E1 потоков из каждого потока STM-1 и передачи их по протоколу TDMoP, обеспечивающему прозрачное соединение любого Е1 оборудования без снижения качества связи, соединяя любые Е1 порты мультиплексоров-коммутаторов Sprinter ТХ в сети Ethernet/IP;

- встроенный полнофункциональный коммутатор второго уровня, поддерживающий все необходимые стандарты для построения современный сетей: приоритизация трафика c 4 очередями приоритетов, VLAN;

- построение смешанных по пропускной способности и технологиям решений, комбинируя 100Мб, 1Гб и 10Гб участки сети в различных сочетаниях на основе медной оптической и беспроводных технологий. Возможности дальнейшего наращивания пропускной способности, как на уровне Ethernet, так и количества Е1 потоков;

- два интерфейса 1000Base-X для подключения к оптическим магистралям и поддержка протоколов STP (802.1d), RSTP (802.1w) для эффективной и надежной работы в современных распределенных Ethernet-сетях сложных сетевых топологий с резервированием, таких как «кольцо с отводкой», «дерево»;

- в комплекте поставки программа визуального управления сетью мультиплексоров-коммутаторов Sprinter ТХ под управлением Windows;

- гибкие возможности управления и диагностики. Поддержка SNMP, Web, Telnet, локальная управляющая консоль, зеркалирование портов, возможность сохранения и модификации текстовых конфигураций;

Использование мультиплексоров Sprinter TX (10G) (рисунок 16) даст возможность поднять пропускную способность наиболее экономичным способом.

Устройства могут использоваться для организации коротких высокоскоростных соединений между коммутаторами, маршрутизаторами и оборудованием оптических сетей в центральном офисе либо для построения магистралей, охватывающих территорию города.

Рисунок 16- схема использования интерфейсов STM-1 в устройствах Sprinter TX

Если же говорить о корпоративном секторе, то Sprinter TX (10G) может применяться в крупных организациях, испытывающих потребность в объединении сетей нескольких «разбросанных» подразделений и потому нуждающихся в построении высокоскоростных магистралей. 10-гигабитные каналы могут формироваться также для организации соединений с серверами и сетевыми шлюзами, а также для работы с системами видеоконференц-связи и приложениями, требующими предоставления полосы пропускания по требованию.

Рассмотрим пример мультиплексора уровня STM-4, позволяющего производить его модификацию до уровня STM-16. Это мультиплексор ввода-вывода 1651 SM компании Alcatel. На (рисунке.17) приведена его структурная схема.



Рисунок 17 - схема построения сети STM-1 в устройствах Sprinter TX

Мультиплексор 1651 SM может быть использован для работы в качестве:

- линейного терминального (одинарного или двойного) мультиплексора с двумя агрегатными блоками, используемыми в режиме «основной/резервный» для создания защиты типа 1+1 агрегатных портов;

- мультиплексора ввода/вывода с двумя или четырьмя агрегатными блоками (портами «восток» - «запад») для работы в сетях с топологией обычного или сдвоенного кольца и в линейной цепи с защитой типа 1 + 1 или без защиты;

- линейного регенератора, работающего по схемам с защитой 1+1 или без нее;

- концентратора (хаба) для осуществления функций центрального узла в топологии «звезда»;

- коммутатора, функционирующего в рамках мультиплексора и самостоятельно с максимальной емкостью до 16 STM-1 портов.

Особенностью мультиплексора является его преемственность: SMA-4, являясь членом семейства мультиплексоров для STM-1, STM-4 и STM-16, может использовать интерфейсные карты STM-1, а также путем простой замены блоков может быть модифицирован в компактный вариант мультиплексора SMA-16 для работы на скорости 2,5 Гбит/с путем установки 2 агрегатных карт STM-16 (рисунок 18).

Все разнообразие оборудования сетей SDH можно представить в виде пяти групп:

1) синхронные мультиплексоры - SMUX или SM;

2) оборудование линейных трактов - SL;

3) синхронные кросс-коммутаторы - SXC;

4) синхронные радиорелейные линии (РРЛ) - SR;

5) системы управления оборудованием SDH.

Рисунок 18 - структурная схема мультиплексора STM - 4

Из указанного оборудования наиболее широко используются синхронные мультиплексоры, которые, как было указано выше, применяются и в линейных трактах, и как кросс-коммутаторы.

Функциональные методы защиты синхронных потоков

Одним из основных преимуществ технологии SDH является возможность такой организации сети, при которой достигается не только высокая надежность ее функционирования, обусловленная использованием волоконно-оптического кабеля, но и возможность сохранения или восстановления (за очень короткое время в десятки миллисекунд) работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или среды передачи - кабеля. Такие сети и системы называются самовосстанавливающиеся. Применительно к сетям SDH иногда используется термин «самозалечивающиеся».

Мультисервисный мультиплексор СМК-30

Особенности и функции:

- до 60 аналоговых и цифровых абонентских портов;

- до 64 портов Е1;

- до 5 оптических портов STM-1;

- до 2 оптических портов STM-4;

- встроенный первичный мультиплексор;

- кольцевое резервирование тракта Е1.

Рисунок 19 - Схема применения мультисервисного мультиплексора СМК-30

Мультисервисный мультиплексор СМК-30 - это единая технологическая платформа, способная комплексно решать телекоммуникационные задачи на современном уровне (рисунок 19).

Мультисервисный мультиплексор СМК-30 может применяться в качестве:

- оптического мультиплексора для построения сетей связи SDH уровней STM-1, STM-4;

- первичного мультиплексора для организации сети первичных мультиплексоров nх64 кбит/с с различными окончаниями, расширенными функциями и дополнительными технологическими возможностями;

- организации сети коммутаторов 2-го и маршрутизаторов 3-го уровней с протоколами TCP/IP и голосовыми VoIP шлюзами;

- организации сети связи совещаний;

- систем видеонаблюдения и охранно-пожарной сигнализации.

На базе существующей сети СПД ОТН СМК-30 позволяет с минимальными затратами создать в помещениях станций распределенную систему охранной и пожарной сигнализации с централизованным управлением.

Комплекс оборудования на основе мультиплексора СМК-30 является открытой системой, функции которой постоянно расширяются. В связи с этим на предприятии появляются новые устройства, выпускаются новые версии встроенного программного обеспечения, программного обеспечения системы мониторинга и администрирования, специализированных АРМов.

Техническое сопровождение системы проводится предприятием бесплатно в течение всего периода эксплуатации оборудования и включает в себя обновление версий программного обеспечения, добавление новых функций, консультации обслуживающего персонала, гарантийное обслуживание.

Создаются и развиваются сервисные центры на сети дорог.

Абонентские модули, которые могут быть установлены в коммутационную станцию СМК-30:

Субмодуль СМА-2-4 - предназначен для организации аналоговых соединительных линий с АТС и абонентских каналов для подключения телефонов с МБ (Рисунок 20).

...