Развитие технологий передачи данных

1. Показатель преломления сердцевины ОВ n1=1,476.

2. Показатель преломления оболочки ОВ n2=1,472.

3. Длина волны .

4. Оконечные пункты г. Курган, г. Омск. (вариант 15).

Введение

Развитие технологий передачи данных требует все большей скорости и защищенности линий передач. В современное время традиционные линии связи уже начинают уступать более новым и качественным, к которым относятся оптоволоконные сети.

Все преимущества, которые имеют оптоволоконные сети, обусловлены особенностями передачи сигнала в оптическом волокне.

Главной особенностью оптоволоконных сетей можно назвать высокую пропускную способность, которая достигает Терабит в секунду. При этом, такие линии связи имеют затухание светового сигнала в волокне на минимальном уровне, что позволяет прокладывать линии связи, протяженностью около 100 км без установки дополнительных ретрансляторов. При стандартном способе передачи сигналов, из-за их затухания сигнала, по всей протяженности линии связи через каждые 40 -80км. следует устанавливать ретрансляторы. При применении оптоволоконных линий промежутки между ретрансляторами увеличиваются в несколько раз, что является экономично выгодным. Также выгодно и использование при регенерации сигнала оптических усилителей, с помощью которых можно избежать двойного преобразования сигнала и уменьшить стоимость развертки сети и передачи данных.

Имеется разные технологии построения оптических сетей: PDH и SDH.

Основным отличием системы SDH от системы PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Система PDH использует принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один поток Е2 (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных каналов. Например, во вторичных сетях цифровой телефонии наиболее распространено использование потока Е1. При передаче этого потока по сети PDH в тракте ЕЗ необходимо сначала провести пошаговое мультиплексирование Е1-Е2-ЕЗ, а затем - пошаговое демультиплексирование ЕЗ-Е2-Е1 в каждом пункте выделения канала Е1.

В системе SDH производится синхронное мультиплексирование/демультиплексирование, которое позволяет организовывать непосредственный доступ к каналам PDH, которые передаются в сети SDH. Это довольно важное и простое нововведение в технологии привело к тому, что в целом технология мультиплексирования в сети SDH намного сложнее, чем технология в сети PDH, усилились требования по синхронизации и параметрам качества среды передачи и системы передачи, а также увеличилось количество параметров, существенных для работы сети. Как следствие, методы эксплуатации и технология измерений SDH намного сложнее аналогичных для PDH.

1. Выбор и обоснование трассы ВОЛП. Схема трассы

Скорости передач иерархии SDH представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Скорости передач иерархии SDH

Типовые используемые топологии: кольцо, плоское кольцо, цепь, ячеистая топология.

Рисунок 1.1 - Пример первичной сети, построенной на технологии SDH

Для заданного региона (участок Курган-Омск) необходимо обеспечить доступную и надежную магистральную связь. Использование технологии SDH и применение оптического волокна позволит обеспечить эти условия.

Проектируемая трасса Курган-Омск находится в Курганской и Омской областях и является магистральной. Рассмотрим подробнее инфраструктуру областей, а также г. Кургана и г. Омска, в которых будут находится оконечные пункты линии.

1.1 Курганская область

Курганская область - субъект Российской Федерации, входит в состав Уральского федерального округа. Население - 911 тыс. (2010).

Рельеф Курганской области в основном равнинный, со слабым наклоном на северо-восток (абсолютные высоты от 120 до 200 м). Понижения от нескольких квадратных метров до десятков га, глубиной от 20-30 см до 10 м и более, большей частью заняты водой, образуя озёра.

Климат резко-континентальный, характерны суровые холодные малоснежные зимы и очень жаркое лето. Средняя температура января составляет ?18 °C, средняя температура июля +20 °C. Выпадает примерно 400 мм осадков в год. Среднегодовая скорость ветра составляет 3,2 м/сек, преобладают южное и юго-западное направления ветра.

На базе эвакуированных в годы Великой Отечественной войны 16 предприятий из западных областей страны стала формироваться местная промышленность. Затем появились завод деревообрабатывающих станков, дорожных машин, «Курганский завод колёсных тягачей им. Д. М. Карбышева» (ныне Концерн «Русич»), Катайский насосный завод, Шадринские предприятия - автоагрегатный завод и «ШЗТМ», телефонный завод и другие. После войны в области были построены крупные предприятия - Курганский машиностроительный завод, объединение «АК Корвет», заводы «Химмаш» и автобусный завод «КАВЗ» и комбинат медицинских препаратов «Синтез».

1.2 Курган

Курган - город в России, имеет статус городского округа, административный центр Курганской области, культурный, промышленный, транспортный, торговый и деловой центр Урала. Город расположен на реке Тобол, в 1973 км от Москвы.

Численность населения Кургана (по оперативным данным о числе заполненных в ходе Всероссийской переписи населения переписных анкет) 333 640 чел. (2010) в границах города. Курган и его пригороды формируют Курганскую городскую агломерацию с населением около 400 тыс. чел. (2010). Город занимает площадь 390 кмІ.

Наибольшую долю ВРП, прибыли, налоговых поступлений Курганской области обеспечивают промышленные предприятия: машиностроения и металлообработки, электроэнергетики, сельского хозяйства и пищевой промышленности. Их удельный вес в объеме промышленного производства составляет - 85,4%.

Многие ныне действующие заводу Кургана были эвакуированы во время ВОВ, в то время в Курган эвакуировали 15 промышленных предприятий. Так во вновь созданный завод «Уралсельмаш» (ныне «Кургансельмаш») вошли предприятия из Гомеля, Кировограда, Москвы. Возобновила свою работу в Кургане, Трикотажная фабрика (Одесса), Черкесский машиностроительный завод (впоследствии «КЗДС»), Кременчугский завод Главстройдормаша (позднее «Кургандормаш»).

1.3 Омская область

Омская область - субъект Российской Федерации на юго-западе Сибири. Площадь - 141 100 кмІ. Население - 1 977 450 человек. Плотность населения - 14,3 чел/кмІ. Удельный вес городского населения - 69,3 %. Находится на 25-м месте по численности населения среди всех субъектов Российской Федерации.

В области развита промышленность. В 2009 году объём производства в обрабатывающих отраслях Омской области составлял 343 млрд рублей, в добыче полезных ископаемых - 964 млн рублей, в производстве и распределении электроэнергии, газа и воды - 30 млрд рублей. По объёму производства в обрабатывающих отраслях область занимает 2-е место среди регионов СФО и 13-е место среди субъектов РФ. За 2000-2009 годы индекс промышленного производства в области вырос в 2,3 раза.

Важнейшей транспортной магистралью является Транссибирская магистраль, которая соединяется с Средне-Сибирской железной дорогой.

1.4 Омск

Омск - крупный город в России, административный центр Омской области. Население - 1,154 млн человек по переписи 2010 в границах муниципального образования (2-е место в Сибири, 7-е место в РФ).

Крупный транспортный узел. Крупный промышленный центр: металлургия, лёгкая, пищевая, полиграфическая, химическая, нефтехимическая и авиакосмическая промышленность.

1.5 Выбор трассы ВОЛП

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

минимальной длины между оконечными пунктами;

выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

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

удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

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

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

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

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

сравнить варианты по таким показателям: длина, удаление от дорог, количество переходов через препятствия, удобства строительства и эксплуатации;

выбор вариантов трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автодороги, железные дороги), населенных пунктов, через которые проходит трасса.

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

При выборе трасс для прокладки ОК необходимо учитывать:

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

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

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

Основными способами прокладки кабеля при создании ВОЛС являются:

Прокладка кабеля в земле (в траншею; без траншеи, при помощи ножевых кабелеукладчиков; в полиэтиленовых трубах);

Прокладка в кабельной канализации (в канале; по защитным трубам, проложенным в канале);

Подвеска оптического кабеля (на опорах ЛЭП; на опорах освещения, электротранспорта и т.д.).

Прокладка внутри зданий;

Прокладка через водные препятствия.

Для выбора более оптимального кабеля произведем сравнение нескольких трасс:

Вдоль автомобильной дороги между Курганом и г. Ишимом, затем вдоль железной дороги между Ишимом и Омском. Прокладка кабеля в грунт

Вдоль автомобильной дороги между Курганом и Омском через Казахстан. Прокладка кабеля в грунт

Вдоль автомобильной дороги между Курганом и Ишимом, затем вдоль автодороги между Ишимом и Омском. Прокладка кабеля в грунт.

Таблица 1.2 - Характеристика вариантов трассы

Рис. 1.2

Самым оптимальным вариантом из представленных является первый. Во втором варианте прокладка кабеля частично происходит на территории зарубежья, что существенно осложнит строительство линии. В третьем случае длина линии получается существенно больше, чем в первом. Поэтому, несмотря на то, что необходимо дополнительное согласование с ОАО «РЖД» (что является недостатком данного варианта) выбран именно первый вариант строительства оптической линии связи.

2. Расчет необходимого числа каналов

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

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

где - народонаселение в период проведения переписи, чел.

- средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается по данным переписи 2-3%). Возьмем прирост равным 2,5%, т.к. в последнее время в данном регионе наблюдается незначительный прирост населения, - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения. Год перспективного проектирования в данном курсовом проекте принимается на 5 лет вперёд по сравнению с текущим временем.

Следовательно,

где - год составления проекта,

- год, к которому относятся данные.

Для Курганской области:

Население Курганской области на 2010 год приблизительно равно 911 тыс. человек.

Для Омской области:

Население в Омской области на 2010 год равно 1 977 450 человек.

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

Для расчёта телефонных каналов используем приближенную формулу:

где и - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, обычно потери задают в 5%, тогда , ,

- коэффициент тяготения, (5%),

- удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, Эрл,

- количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А (Курган) и Б (Омск).

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

Для Курганской области (АМТС А):

Для Омской области (АМТС Б):

Общее число каналов:

Таким образом, число каналов телефонных, необходимых для обеспечения телефонной связи в направлении Курган-Омск:

где - число двухсторонних каналов для телефонной связи;

- для телеграфной связи;

- для передачи проводного вещания;

- для передачи данных;

- для передачи газет;

- транзитные каналы.

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

Тогда общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле

где - число двухсторонних телефонных каналов.

Для Internet требуются отдельные потоки. Примем количество потоков Е1, выделяемых для сети Internet, равным 100. Для телевидения - 5 потоков Е3. Для сотовых операторов выделим 100 потоков Е1. Для аренды органами государственного управления, аренды различными федеральными службами и другими лицами выделим 40 потоков E1. Для транзита на населенные пункты в связи с федеральной программой по социализации сел выделим 40 потоков E1

В итоге имеем:

5Е3 + 60Е1 +100Е1 + 100Е1 + 40Е1 + 40Е1 = 5*34368 кбит/с + 340*2048 кбит/с= 868,16 Мбит/с.

Следовательно, нам необходимо использовать приемо-передающую аппаратуру SDH иерархии STM-16.

3. Расчет параметров оптического кабеля