Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Противодействовать, растущим объемам передаваемой информации можно только привлекая системы спутниковой связи (ССС), а на уровне сетевых магистралей оптическое волокно. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной и перспективной физической средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния с помощью электромагнитных волн оптического диапазона. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации [1,2,3,5,6,7,8,9,10].

Электрическая связь Республики Казахстан развивается на базе ЕАСС (Единой автоматической сети связи). В настоящее время связь Республики Казахстан представляет собой совокупность сетей и служб связи. Идет формирование и обеспечение единой информационной технической инфраструктуры Республики Казахстан, включающей телевидение, информатику и связь, способной оперативно и полно обеспечить органы государственной власти, хозяйствующие объекты и население всеми видами услуг связи в объеме среднемирового уровня.

Широкомасштабное использование ВОЛС началось примерно 20 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления волокна позволил строить линии большой протяженности. Сейчас объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH).Стремительно входят в нашу жизнь волоконно-оптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM. Уже в 70-е годы интенсивное развитие новых информационных технологий привело к бурному развитию микропроцессорной техники, которая стимулировала развитие цифровых методов передачи голоса и данных, что в конечном счете привело к созданию технологий локальных сетей, например Ethernet, а также новых высокоскоростных технологий глобальных сетей, такие как ISDN, PDH, SONET, SDH и др.

Синхронная оптическая сеть SONET и Синхронная цифровая иерархия SDH, рассматриваются как единая технология SONET/ SDH, имеющая диапазон используемых скоростей передачи до 10 Гбит/с.Интерес к технологии SDH обусловлен тем, что эта технология пришла на смену импульсно- кодовой модуляции ИКМ и плезиохронной цифровой иерархии PDH и стала интенсивно внедряться в результате массовой установки современных зарубежных цифровых АТС, позволяющих оперировать потоками 2 Мбит/с и создания в регионах локальных колец SDH.

В настоящее время по всему миру поставщики услуг связи прокладывают за год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей под землей, по дну океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах. Множество компаний, в том числе крупнейшие: IBM, Lucent Technologies, Nortel, Simens ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К числу наиболее прогрессивных можно отнести технологию волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить пропускную способность существующих волоконно-оптических магистралей.

В дипломном проекте рассмотрен вопрос проектирования ВОСП на участке Джетыгара - Орджоникидзе - Лисаковск - Тобол - Рудный - Костанай - Озерное - Федоровка - Комсомолец, которая будет одним из звеньев цифровой сети связи Республики Казахстан. Проектирование ВОСП осуществляется с использованием современной технологии SDH и применением волоконно-оптического кабеля в качестве среды передачи. Разрабатываемая схема организации связи учитывает потребности в связи промежуточных пунктов, лежащих на трассе магистрали.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЛИНИИ СВЯЗИ И ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

1.1 Система передач К-60п на местной сети связи

На участке Джетыгара - Комсомолец установлена аппаратура К-60п, протяженность участка 338 км. На рисунке 1.1 представлен проектируемый участок связи.

Рисунок 1.1- проектируемый участок связи

Аппаратура системы К-60п разработана на полупроводниковых приборах в спектре 12 /252 кГц и обеспечивает получение 60 каналов ТЧ (с передаваемой полосой частот в каждом канале от 300до 3400 Гц). Оконечные станции могут быть использованы для уплотнения РРЛ. Каналы ТЧ системы могут быть использованы для вторичного уплотнения системами тонального телеграфирования передачи данных, а при объединении двух или трех каналов ТЧ для передачи ТВ.

Дальность связи 12500 км, на этом расстоянии возможна организация четырех транзитов по ТЧ через 2500 км. Станция К-60п состоит из пяти видов стоек: двух стоек индивидуального оборудования (СИП-60 и СТВ-ДС-60) на 60 каналов; стойки группового преобразования (СГП), СУГО, и стоики линейных усилителей и контрольных частот (СЛУК-ОП). При помощи стойки СТВ-ДС-60 можно образовывать двух проводные каналы ТЧ; стойка необходима только при ручном обслуживании двух проводных каналов. Полуавтоматическое и автоматическое обслуживание каналов, а также вторичное уплотнение каналов ТЧ не требуют применение стойки СТВ-ДС -60.

Стойка СИП-60 предназначена для преобразования на передаче 12 телефонных каналов в спектр стандартной первичной группы 60-108 кГц и получения пяти первичных групп, а также для обратного преобразования на приеме. Эти преобразования осуществляются индивидуальными несущими частотами, подаваемыми от стойки генераторного оборудования. На СИП-60 осуществляется ввод групповой контрольной частоты первичной группы 84,14 кГц.

В аппаратуре СИП-60 использованы канальные фильтры. Стоика СГП для преобразования на передаче пяти первичных групп 60-108 кГц в спектр основной вторичной группы 312-552 кГц и затем в линейный спектр 12-252 кГц, и для обратного преобразования на приеме. На стойке СГП осуществляется введение групповой контрольной частоты вторичной группы 411,86 кГц.

Оборудование СГП позволяет получить линейный спектр основного и инверсного варианта. Основной и инверсный варианты позволяют обеспечить защищенность от переходных разговоров между системами К-60п, работающими в одной четверке магистральном кабеле.

Оборудование СГП имеет АРУ по первичной и вторичной группам. На стойке СГП размещается аппаратура четырех систем К-60п.

В качестве ГО используется унифицированное ГО (СУГО).

СУГО - применяется во всех типах аппаратуры уплотнения, кабельных линиях связи (симметричный, коаксиальный и соединительных линий к РРЛ) и имеет несколько модификаций.

Для аппаратуры К-60п используются частоты:

-индивидуальные несущие- 64,68,72,76,80,84,88,92,96,100,104,108 кГц;

-Первичные групповые несущие основного спектра - 420,444,468,516,564 кГц;

-первичные групповые несущие инверсного спектра - 252,300,348,396,444 кГц;

- первичные групповые несущие для спектра соединительных линий

-420,468,516,564,612 кГц;

-Вторичная групповая несущая частота -564 кГц;

-групповая контрольная первичных групп-84,14 кГц;

- групповая контрольная вторичных групп-411,86 кГц.

ГО рассчитано на питание пяти систем К-60п, выделено оборудование линейного тракта, в состав которого входят: вводно-кабельное оборудование, стойки линейных усилительных оконечных (СЛУК-ОП) и обслуживаемых станций К-60п (СПУН).

Для поддержания стабильности во времени АЧХ тракта на переприемом участке с точностью 0,12 неп. Усилители приема оконечных пунктов СЛУК-ОП и обслуживаемых усилительных пунктов СЛУК-ОУП имеют АРУ по лкч. Линейная контрольная частота 16 кГц управляет наклонной АРУ, частота 112 кГц - криволинейной и 248 кГц - плоской.

Станции СЛУК-ОУП изготавливаются как с трехчастотной АРУ, так и с двухчастотной АРУ. По магистрали усилители с АРУ размещаются: с грунтовой- на каждом НУП, с двухчастотной- на каждом ОУП через 250-300 км и с трехчастотной- на каждом ОУП через 500-600 км . Пределы регулирования АРУ составляют : для усилителей с грунтовой АРУ 0,06 неп (12 кГц) и 0,12 неп (252 кГц) наклонной 0,4 неп ( 12 кГц ), плоская 0,5 неп ( 248 кГц) и криволинейная 0,4 неп ( 80 кГц).

Генераторы линейных контрольных частот могут быть расположены на стойке СЛУК-ОП. СЛУК - ОУП размещаемые через 250-300 км имеет косинусный корректор с пределами регулировки 0,3 неп.

В состав оборудования СЛУК - ОП входят контуры начального наклона, позволяющие работать с перекосом - 1,2 неп на частотах 17 кГц-247кГц. Средняя длина усилительного участка при уплотнении коаксиальных кабелей составляет 17 км. Величина среднего усиления на частоте 252 кГц составляет 5,75 неп. Номинальные уровни передачи по мощности, по каждому каналу ТЧ составляет -0,55 неп по верхнему каналу и - 1,3 неп по нижнему каналу при работе системы с перекосом. Максимальное усиление на частоте 252 кГц для СЛУК -ОП составляет 6,3 неп, а для СЛУК - ОУП с двух и трех частотной АРУ также как и в К-60.

Выравнивание АЧХ тракта осуществляется линейными выравнивателями, устанавливаемыми на входе НУП для усилителей К-60п через 60-80 км и косинусными корректорами, устанавливаемыми на каждом ОУП через 250-300 км. Остаточное затухание по каналам ТЧ на частоте 800 Гц составляет 0,8 нэп. Система вызова по каналам ТЧ ведется с помощью тонального сигнала на частоте 2100 Гц. Оконечные и обслуживаемые усилительные пункты питаются от источников постоянного тока -21,2 В 3%, цепи сигнализации от источников постоянного тока -24 В10% с использованием сети переменного тока 220 В(5-15%) и частотой 48-51 Гц.

НУПы с усилителями системы К-60 питаются дистанционно с обслуживаемых оконечных и усилительных пунктов постоянным током напряжением 450 В. Напряжение 450 В создается от батареи 240 В с последовательным включением плат полупроводниковых преобразователей, размещаемых на СППТ.

Питание усилителей НУП может осуществляться как по схеме “провод-земля”. В секции дистанционного питания между двумя ОУП по схеме “провод-земля” может быть до 12 НУП системы К-60п; в отдельных случаях допускается увеличение числа НУП в секции дистанционного питания до 14. При этом постоянно наводимая ЭДС от электрифицированных железных дорог переменного тока на каждом усилительном участке не должна превышать 70 В. На НУП усилители одной системы по питанию включаются последовательно. Напряжение питания на зажимах усилителей НУП должно составлять 36 В. На оконечных пунктах, устанавливаются: вводно - кабельное оборудование стойки передачи дистанционного питания (СПДМ), унифицированная коммутационно-вызывная аппаратура служебной связи (УКВСС), оборудование телемеханики, оборудование телеконтроля, стойка коммутации первичных групп (СКП-1 -на 50 первичных групп) и стойка коммутации вторичных групп (СКВТ - на 30 вторичных групп).

Обслуживаемые усилительные пункты, состоящие из стоек обслуживаемых усилительных станций (СЛУК-ОУП) с двух- или трехчастотной АРУ. На этих пунктах устанавливается дополнительное оборудование: вводно-кабельное оборудование, стойки ДП, унифицированная коммутационно-вызывная аппаратура служебной связи (УКВСС), оборудование телемеханики и оборудование телеконтроля. НУПы состоят из стойки промежуточных необслуживаемых усилителей на второй или четвертой системы, вводно-кабельного оборудования и переносного телефонного аппарата. Усилители служебной связи входят в состав СПУН-К-60п. Устройство телемеханики и телеконтроля также входят в состав СПУН-К-60п.

Максимальная загрузка каждой 12-ти канальной группы каналами с вторичным уплотнением не должна быть более чем:

- один канал вещания и один канал тонального телеграфирования, остальные каналы -телефонные;

один канал фототелеграфирования, один канал тонального телеграфирования остальные каналы телефонные или,

три канала тонального телеграфирования -остальные каналы телефонные или,

шесть каналов тонального телеграфирования, а остальные каналы телефонные.

При средней мощности токов загрузки, не превышающей 50 мкВт, под вторичное уплотнение, включая передачу данных по телефонным каналам, могут быть заняты все 60 каналов.

Оборудование линейного тракта содержит устройства трех частотной плавной регулировки уровней по контрольным частотам: 248 кГц - для плоской регулировки усиления, 112 кГц - для криволинейной регулировки и 16 кГц - для наклонной регулировки.

Ввод контрольных частот осуществляется в тракт передачи в линейном спектре частот от стоек СУГО-1 или СКЧ. Уровень тока каждой контрольной частоты 16,122 и 248 кГц на выходах СУГО или СКЧ, нагруженных на СЛУК или на резистор 75 Ом, устанавливается равным 0-0,4 дБн, а на выходе тракта передачи -22,1-0,4 дБн при работе системы, как без предварительного перекоса, так и с перекосом.

Передача контрольных частот к СЛУК осуществляется кабелем РВЧС-160, а длина кабеля не должна превышать 50 м.

Длина кабеля от СУГО-1 до РМИНЧ не должна превышать 50 м, каждый РМИНЧ допускает подключение не более 5 стоек СИП-60. Входное сопротивление СИП -60 в точках подачи несущих частот равно, примерно, 60 Ом. Уровень индивидуальны несущих частот на выходе стойки СУГО-1 при нагрузке на два РМИНЧ с общим входным сопротивлением 67,5 Ом устанавливают 10-0,4 дБн. При этом на выходе РМИНЧ, нагруженном на пять стоек СИП-60, уровень каждой индивидуальной несущей равен -1,7дБн. Подача групповых несущих частот осуществляется двумя лучами, кабелем РК-75-4-16. При подаче несущих частот транзитом через СГП, расстояние между двумя СГП не должно превышать 25 м. Для компенсации затухания соединительного кабеля между стойками СГП и СЛУК-ОП на входе тракта передачи СЛУК-ОП и на входе трата приема СГП предусматривается плоская ступенчатая регулировка уровня в пределах 1,7 дБ. Затухание соединительных кабелей на участке СИП-60 - СГП и СГП - транзитное оборудование не превышает 0,3-0,4 дБ и компенсируется усилением усилителей передачи и приема.

1.2 Недостатки системы передач К-60п

Данная система передачи требует замены на более усовершенствованную и перспективную систему передачи, так как имеется ряд недостатков в организации связи с помощью ее:

а) аппаратура стоит долгое время в эксплуатации, соответственно требуется постоянный ремонт деталей, так как в настоящее время она снята с производства;

б) аппаратура сложна в эксплуатации;

в) занимает много места в линейно-аппаратном зале и требует большого штата для обслуживания;

г) малое количество каналов;

д) система предназначена только для работы на коаксиальном кабеле, производство данного кабеля значительно сокращено. Кабель, который лежит в данное время на нашем участке, уже вышел из срока эксплуатации;

е) нет возможности для организации свободных каналов без дополнительной системы передач;

ж) на данном направлении требуется восемь необслуживаемых усилительных пунктов, что требует определенных экономических затрат на обслуживание;

Недостатков данной системы передачи очень много. Разрабатываемый мною проект предусматривает наиболее усовершенствованную систему передачи, соответствующую мировым стандартам по качеству передачи информации. С предоставлением более широкого спектра услуг и более точной системы передачи.

1.3 Описание кабеля

Для строительства магистрали был применен кабель МКСБ 44 с диаметром медных жил 1,2 мм (рисунок 1.2). Токопроводящие жилы высокочастотных четверок изолируются разноцветным полистирольным корделем диаметром 0,8 мм и полистирольной лентой толщиной 0,05 мм с перекрытием 25…30 %. Первая пара каждой четверки состоит из жил синего и зеленого цветов. Центр четверки заполняется стирофлексным корделем диаметром 1.1. мм. Шаги скрутки всех четверок различны, взаимно согласованы и лежат в пределах 125…2.

1-токоведущая жила 1,2 мм;

2-полистирольный изолирующий кордель 0,8 мм;

3-полистирольная лента толщиной 0,05 мм;

4-центрирующий полистирольный кордель;

5-кабельная четверка.

Рисунок 1.2 - Симметричный четырех четверочный кабель МКС 4 41,2

1.4 Обоснование выбора ВОЛС

В настоящее время на участке первичной сети связи Джетыгара - Комсомолец, где существует система передачи К-60п работающая по симметричному кабелю МКС, возникла необходимость увеличить количество линий. Это приведет в свою очередь к увеличению объема техобслуживания и повышению накладных расходов. Дефицит и удорожание меди, а также случаи хищения медных кабелей, все это стимулировало начало проектирования строительства ВОЛС на участке Джетыгара - Комсомолец. Установка оборудования SDH приносит экономию прямых затрат, поскольку системы SDH реально сокращают объем необходимого сетевого оборудования. ВОЛС имеет массу преимуществ по сравнению с медным кабелем: широкая полоса пропускания, малое затухание, низкий уровень шумов, высокая помехоустойчивость, малый вес и объем, и многое другое. Проектируемая магистраль будет являться частью цифровой сети телекоммуникаций РК и позволит обеспечить ее всеми видами современной связи, цифровой сети, интегрированной в мировую сеть. Перспективное развитие магистрали должно гарантировать всем жителям доступ к информации. И надежней будет прокладывать ВОЛС вдоль автомобильной магистрали, что намного удобней в обслуживании.

Так как на участке проложен кабель МКС, поэтому для его замены оптическим рассмотрим недостатки первого и достоинства второго.

Симметричные кабели используются для междугородних и местных связей. Предназначены для организации связи на расстояние до 12500 км. Данный вид кабеля используется в ограниченном, достаточно широком 106 диапазоне частот, начиная с нуля (при постоянном токе). Данным линиям также свойственны следующие недостатки: значительная потеря энергии и недостаточно хорошая защищенность от взаимных и внешних влияний, коррозия кабельных оболочек и высокая стоимость цветных металлов, кроме того привлечение иностранных инвесторов, которые требуют качественную связь не только для ведения телефонных разговоров, но и для передачи данных. Назрела острая необходимость разработки и введения более надежной и качественной системы передач.

Линейный тракт (между точками А и В) состоит из оконечной и промежуточной аппаратуры линейного тракта и оптического кабеля. Оконечная аппаратура линейного тракта (ОАЛТ) содержит: квантово-электронные модули передачи и приема (ПОМ и ПРОМ), предназначенные для преобразования электрических сигналов в оптические и обратно: преобразователи кода (ПК) для формирования помехоустойчивого линейного сигнала применительно к оптическому тракту; устройства питания, служебная связь (СС); телемеханики и телесигнализации (ТМ), (ТС) и другие вспомогательные узлы, необходимые для технической эксплуатации светового линейного тракта.

Промежуточная аппаратура линейного тракта (ПАЛТ) содержит линейные регенераторы (ЛР), состоящие из ПрОМ, электронного регенератора (Р) и ПОМ, а также устройства питания, ТМ и ТС, СС и другие, обеспечивающие техническую эксплуатацию и контроль качественных показателей промежуточной аппаратуры.

К настоящему времени создано три типа световодов: со ступенчатым изменением профиля показателя преломления (ППП), имеющие полосу пропускания 50…60 МГцкм, с градиентным ППП, полоса пропускания которых 500…1000 МГцкм, и одномодовые с полосой пропускания несколько десятков Ггцкм. Для систем передачи общегосударственной сети наибольший интерес представляют последние два типа световодов, позволяющие использовать системы передачи большой емкости (третичную и более высокие ступени систем передач).

Важным показателем, характеризующим технико-экономическую эффективность систем передачи, является длина участка регенерации. Таким образом, основными параметрами, определяющими длину участка регенерации, являются: энергетический потенциал РР-Рп р, который зависит от степени совершенства элементов линейного тракта (излучателей и фотодетекторов), и затухание в кабеле к.

Мощность на выходе передатчика зависит от типа применяемого излучателя. В качестве излучателя используют полупроводниковые лазеры или светодиоды. Лазеры по сравнению со светодиодами имеют более узкие спектры излучения и диаграмму направленности и применяются, как правило, в линиях связи большой протяженности. Типичное значение мощности, вводимой в волокно лазеров, составляет 1…5 мВт, а для светодиодов - около 0,1мВт.

Затухание кабеля зависит от длины волны и ряда факторов: поглощения в материале, рассеяние, изгибов и дефектов в световоде.

В диапазоне 1,55 мкм благодаря малому затуханию длина участка может достигать 50…100 км. Для реализации на градиентных световодах таких длин участков при скорости передачи свыше 34 Мбит/с необходимо применять одномодовые волокна.

Передающий оптический модуль (ПОМ) конструктивно состоит из оптической головки и электронной схем, основным назначением которой является модуляция излучаемого света. В оптической головке с СИД размещаются диод и модулятор, а в головке с ЛД - лазер, модулятор, фотодиод обратной связи и электронная схема, с помощью которой стабилизируется режим работы лазера. Одна из основных задач, которую необходимо решать при разработке ПОМ, - стабилизация выходной мощности полупроводниковых лазеров.

Для изготовления оптических волокон применяются материалы, обладающие минимальными потерями и высокой прозрачностью. Этому требованию удовлетворяют однородные стекла высоких частот и качества. При этом в зависимости от назначения кабеля в конструкцию закладываются одномодовые (магистральные кабели), многомодовые градиентные (зоновые и городские кабели) или многомодовые ступенчатые волока (городские и объектные кабели).

Линейный тракт, предназначенный для передачи цифрового сигнала, снабжается на входе преобразователем двоичного сигнала в цифровой линейный сигнал, а на выходе - преобразователем линейного сигнала в двоичный.

Для того чтобы передавать световые сигналы по волоконному световоду, для преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот, в начале и конце световода требуется соответствующие передающие и принимающие элементы (рисунок 1.3). На стороне передатчика электрический сигнал осуществляет модуляцию интенсивности излучения источника света. Оптический сигнал вводится в волоконный световод и поступает на приемник. Здесь фотодетектор преобразует его в электрический сигнал.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 2 волоконный световод 3 4

1 - модулятор 3 - приемник о - оптический

2 - передатчик 4 - демодулятор э - электронный

Рисунок 1.3 - Схема волоконно-оптической системы передачи

1.5 Основы технологии SDH

Интерес к технологии SDH (синхронной цифровой иерархии) среди связистов обусловлена тем, что эта технология пришла на смену импульсно-кодовой модуляции РСМ (ИКМ) и плезиохронной цифровой иерархии PDH (ПЦИ) и стала интенсивно внедряться в результате массовой установки современных зарубежных цифровых АТС, позволяющих оперировать потоками 2 Мбит/с, и создание в регионах локальных колец SDH.

Под мультиплексированием (используют термин уплотнения) понимается объединение нескольких меньших по емкости входных каналов связи в один канал большой емкости для передачи по одному выходному каналу связи. При реализации такого объединения телефонных каналов одной из основных задач является устранение взаимного влияния соседних каналов. До последнего времени широко использовались два метода мультиплексирования:

- мультиплексирование с частотным разделением каналов (частотноемультиплексирование / уплотнение);

- мультиплексирование с временным разделением каналов (временное мультиплексирование / уплотнение).

При частотном мультиплексировании полоса частот входного канала делится на некоторое число полос (подканалов) n, соответствующих по ширине основной полосе стандартного телефонного канала кГц. На рисунке 1.4 показана такая группа из четырех каналов с полосой 4 кГц, отведенной под каждый канал, и частотами, сдвинутыми на 60 кГц в результате амплитудной модуляции.

кГц

Рисунок 1.4 - Вид канальной группы, полученной в результате ЧМ

Сигнал каждого канала пропускается через полосовой фильтр. Если сигнал достаточно мощный и проникает в соседний канал - возникает перекрестная наводка.

Каждый канал имеет фактическую полосу пропускания 3,1 кГц и формируется полосовыми фильтрами с частотами среза, сдвинутыми на 4 кГц относительно друг друга. Например, фильтр первого канала имеет частоты среза 60, 3 и 63,4 кГц, второго - 64,3 и 67,4 кГц. При больших уровнях сигнала в каналах защитной полосы 900 Гц между каналами не достаточно для устранения перекрестной наводки (телефонного разговора) от соседних каналов.

1.6 Постановка задачи на проектирование

В данном дипломном проекте необходимо описать аппаратуру К-60п. Произвести анализ ЦСП и АСП. Выделить главные преимущества цифровых систем передачи перед аналоговыми. Обосновать применение цифрового оборудования.

В связи с проектированием ВОЛС необходимо произвести выбор системы передачи, марки оптического кабеля, расчет необходимой длины регенерационного участка РУ. Кроме того, необходимо произвести расчет основных параметров оптического кабеля. В заключение следует оценить надежность проектируемой ВОЛС.

В дополнение к основной части дипломного проекта необходимо выполнить задания по дисциплине «Охрана труда и окружающей среды» на тему: Меры безопасности и охрана окружающей среды при строительстве ВОЛС, а также по дисциплине «Экономика предприятий»: Определение экономической эффективности строительства ВОЛС.

кабель цифровой полупроводниковый лазер

2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧ

2.1 Расчет необходимой пропускной способности каналов

Число каналов связывающих Джетыгару-Орджоникидзе-Лисаковск-Тобол-Рудный-Костанай-Озерное-Федоровка-Комсомолец в основном зависят от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в любом населенном пункте может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения.

Обычно перепись населения осуществляется один раз в пять лет, поэтому при перспективном проектировании следует учесть прирост населения.

Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения определяется по формуле:

(2.1)

где H0 - число жителей на время проведения переписи населения, чел.;

Н - средний годовой прирост населения в данной местности, %, принимается 5 %;

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

Год перспективного проектирования принимается на 5 - 10 лет вперед по сравнению с текущим годом. Если в проекте принять 5 лет вперед то:

t=5+(tn-to), (2.2)

где tn -год составления проекта (tn = 2006 год);

to - год, к которому относятся данные Но (to = 2005год).

Тогда

t=5+(2006-2005)=5+1=6 лет.

По формуле (2.1) рассчитаем численность населения в населенных пунктах Джетыгара - Орджоникидзе - Лисаковск - Тобол - Рудный - Костанай - Озерное - Федоровка - Комсомолец:

100500человек;

13400человек;

30820 человек;

26800 человек;

;

3350 человек;

;

.

Учитывая то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородной связи имеют превалирующее значение, предварительно необходимо определить количество телефонных каналов между заданными пунктами. Для расчета количества телефонных каналов можно воспользоваться приближенной формулой:

(2.3)

где - постоянный коэффициент, соответствующий фиксированной доступности и заданным потерям, обычно потери задаются равными 5%, тогда =1,3;

КТ - коэффициент тяготения, колеблется в широких пределах от (0,1 до 12)%. В проекте принимаем КТ = 12 %, то есть КТ = 0,12;

у - удельная нагрузка, то есть средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, у=0,15 Эрл.;

ma и mб - количество абонентов, обслуживаемых тем или иным оконечным пунктом, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания;

- постоянный коэффициент, соответствующий фиксированной доступности и заданным потерям, обычно потери задаются равными 5%, тогда =5,6.

Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равные 0,5, количество абонентов будет определяться как:

m = 0,5 Ht , (2.4)

m = 0,5 = 0,5 100500 = 50250 абонентов;

m = 0,5 = 0,5 13400 = 6700 абонентов;

m = 0,5 = 0,5 30820 = 15410 абонентов;

m = 0,5 = 0,5 26800 = 13400 абонентов;

m = 0,5 = 0,5 95140 = 47570 абонентов;

m = 0,5 = 0,5227800 = 113900 абонентов;

m = 0,5 = 0,53350 = 1675 абонентов;

m = 0,5 = 0,58040 = 4020 абонентов;

m = 0,5 = 0,524120 = 12060 абонентов.

Теперь по формуле (2.3) находим nmлф:

Nтлф = канала;

Nтлф = каналов;

Nтлф = канала;

Nтлф = каналов;

Nтлф = каналов;

Nтлф = канала;

Nтлф = канала;

Nтлф = каналов.

Общее количество каналов необходимых для организации связи будет составлять:

Nобщ= 144+115+173+250+1345+94+33+76 = 2230 каналов (без резервирования).

Со 100 %-ным резервированием потребуется 4460 каналов.

2.2 Выбор оборудования системы передачи

Согласно техническому заданию на проектирование ВОСП и рассмотренным в главе 1 преимуществам цифровых волоконно-оптических систем SDH технологии, в качестве системы передачи выбираем синхронный транспортный модуль 4 уровня SDH иерархии - STM-4 (Synchronous Transport Module of level 4), позволяющий организовать до 7680 каналов. Этот уровень иерархии SDH по скорости передачи приемлем для данного участка с учетом дальнейшего включения этого участка в кольцо информационной магистрали, Он дает требуемую для этого участка магистрали емкость. Используемая для этого аппаратура - синхронный линейный мультиплексор уровня STM-4 - SL-4 (Synchronous Line Equipment for STM-4 signals).

Стандартный цифровой поток STM-4 предназначен для транспортирования любого вида информации в цифровой форме. STM-4 строится на базе цифровых каналов со скоростью передачи 64 кбит/с, которые посредством мультиплексирования объединяются в потоки с различной скоростью передачи: 2 Мбит/с, 8 Мбит/с, 34 Мбит/с, 140 Мбит/с, 155 Мбит/с, 622 Мбит/с. Поток каналов с любой из перечисленных скоростей магистрали при необходимости может быть выделен в промежуточном населенном пункте. Емкость пакета STM-4 составляет четыре пакета STM-1 или 256 выходных сигнала СП ИКМ-30. Скорость передачи линейного сигнала составляет 622 Мбит/с.

Основным подрядчиком строительства магистрали выбираем АО «SIEMENS AG», которое активно участвовало в строительстве Трансазиатско - Европейской магистрали и является одним из мировых лидеров по производству продукции в области телекоммуникации.

Построение линейного тракта СП будет осуществляться по двум вариантам. В первом варианте в качестве оборудования регене рационного пункта используется синхронный линейный регенератор уровня STM-4 - SLR-4 (Synchronous Line Regenerator). Во втором варианте используется терминальный мультиплексор SLT-4 (Synchronous Line Terminal) совместно с линейным мультиплексором ввода/вывода SLA-4.

2.2.1 Характеристика оборудования системы передачи

Приведем основные технические характеристики мультиплексора уровня STM-4 (таблица 2.1)

Каналы доступа трибных интерфейсных карт. Каналы доступа могут быть электрическими (PDH) или оптическими (SDH). Для каналов доступа PDH стандартный набор скоростей 2, 34, 140 Мбит/с, соответствует европейской иерархии, но обычно не включает 8 Мбит/с. Наличие оптических каналов доступа позволяет использовать мультиплексоры в качестве регенераторов в линейных трактах SDH.

Таблица 2.1 - Основные характеристики мультиплексора STM-4

Характеристика	Значение
1	2
Модель	SMA-4
Каналы доступа PDH, Мбит/с	2, 34, 140
Каналы доступа SDH, Мбит/с	155, 622
Число портов на трибной интерфейсной карте для каждого типа триба (Мбит/с)	16(2); 3(34); 1(140); 1(155); 1(622);
Число трибных интерфейсных карт	9 (8+1)
Тип защищенного режима по входу	8:0; 8:1
Максимальная нагрузка на мультиплексор, Мбит/с	126x2/12 x 34/ /16 x140/ /16 x 155/ /4 x 622
Линейные каналы (агрегатный выход), Мбит/с	155 (эл., опт.) 622 (опт)
Тип защищенного режима по выходу	1+1
Тип локальной коммутации каналов доступа	т-л, т-т, л-л
Возможности неблокируемой кросс-коммутации, Мбит/с	1512 x 2
Варианты использования оборудования	TM, R, ADM - л.к.
Размеры компактных блоков в стойке (В x Ш x Г), мм	950 x 450 x 280
Максимальное число мультиплексоров, управляемых ЭМ	256
Тип используемой синхронизации	В. т., с. т., т.с., л.с.
Тип стойки, размеры (В x Ш x Г), м	ETSI 2,2 x 0,6 x 0,3

Число портов на трибной интерфейсной карте. Ранее интерфейсные карты для каналов 2 Мбит/c, как правило, имели 16 портов.

Поэтому для максимального использования возможности мультиплексоров уровня STM-1 по обработке каналов 2 Мбит/с требовалось четыре карты. Число портов на современных картах увеличено до 21, что позволяет обрабатывать тот же поток тремя картами. В освободившееся гнездо включают карту для других каналов доступа или дополнительных каналов 2 Мбит/с. На карте для каналов 34/45 Мбит/с обычно бывает 3 порта, а для каналов 140/155 Мбит/c -1 порт.

Число интерфейсных карт и тип защищенного режима по входу. Числа в скобках относятся к основным и резервным картам, причем число последних должно соответствовать схеме защиты каналов доступа. Например, если в типе защищенного режима по входу указано «1:4», то для защиты четырех карт используется только одна резервная карта (25%-е резервирование), если «1:1», то 100%- е резервирование.

Максимальная нагрузка на мультиплексор (в защищенном режиме).

Данная характеристика указывает максимальное число обслуживаемых каналов по каждому типу канала доступа в отдельности. Эта характеристика связана с возможностями кросс - коммутации и системы управления.

Тип локальной коммутации каналов доступа. В этой графе в таблице указаны три возможных варианта локальной коммутации: канал доступа - линия (к - л), канал доступа - канал доступа (к - к) и линия - линия (л - л).

Возможности неблокируемой кросс - коммутации. Эта возможность, обозначенная в таблице, характеризуется (или эквивалентна) числом потоков STM-N, или потоков 2 Мбит/c, или же уровнем коммутируемых виртуальных контейнеров (VC), и обычно согласуется с максимальной нагрузкой на мультиплексор и характеризует возможности кросс - коммутации самого мультиплексора. Однако, при блочном построении мультиплексора она может характеризовать возможности матрицы кросс - коммутатора как блока. Возможности кросс - коммутации в два раза выше максимально возможного числа коммутируемых каналов 2 Мбит/c : для STM-1 - 126 (2 x 63), для STM-4/16 - 504 (2 x 4 x 63) или 1008(4 x 4 x 63) каналов.

Варианты использования оборудования. Эти мультиплексоры могут выполнять функции терминальных мультиплексоров - Terminal Multiplexer (ТМ), концентраторов - Hub (H), регенераторов - Regenerator (R), а также мультиплексоров ввода / вывода - Add/Drop Multiplexer (ADM), используемых в свою очередь, в линейных трактах или топологиях «кольцо».

Максимальное число мультиплексоров, управляемых ЭМ Оно зависит от ряда факторов, в том числе от емкости оперативной памяти ПК.

Тип синхронизации. Учитывая важность процесса синхронизации для систем SDH, мультиплексоры имеют несколько дублирующих систем синхронизации. Обычно используются четыре источника сигнала синхронизации:

- сетевой таймер, в качестве которого используется внешний генератор синхросигнала 2048 кГц;

- сигнал канала доступа, в качестве которого в принципе может использоваться сигнал с любого триба 2048 Кбит/с;

- линейный сигнал, в качестве которого может использоваться сигнал с любого STU (любой STM-N);

- внутренний таймер, в качестве которого используется внутренний генератор синхросигнала 2048 кГц.

Тип стойки и номенклатура блоков. Обычная стойка имеет две или три полки для размещения компактных блоков оборудования. Оборудование SDH выпускается в стойках двух стандартов : европейского (2,2 х 0,6 х 0,3 м) или американского, помеченного в таблице как IES-297.

Можно выделить четыре группы оборудования SDH : синхронные мультиплексоры - SMUX или SM; оборудование линейных трактов - SL; кросс - коммутаторы или кросс - контейнеры - SXC; системы управления.

Наиболее широко используются мультиплексоры, которые применяются в линейных трактах и кросс - коммутаторы.

Построение линейного тракта возможно по двум вариантам. Для обеспечения требуемой емкости магистрали используем аппаратуру синхронного линейного мультиплексора уровня STM-4 - SL-4. В первом варианте в качестве оборудования регенерационного пункта используется аппаратура SLR-4. Во втором варианте используется аппаратура SLT-4 совместно с SMA-1/4. На рисунке 2.1 представлена схема организации линейного тракта с использованием SLR-4, а на рисунке 2.2 - с использованием SLT-4.

SLT4 SLR4 SLT4

1 F2 F1 F1 F2 1

4 4

1 1

4 4

Рисунок 2.1 - Структура линейного тракта с использованием SLR-4

SLT4 SLT4 SLT4

1 F2 F1 F1 F2 1

4 4

1 1

4 4

F2

Рисунок 2.2 - Структура линейного тракта с использованием SLT-4

Затраты на построение линейного тракта с применением SLR-4 меньше, чем с использованием SLT-4. Однако использование в регенерационных пунктах аппаратуры SLT-4 позволяет организовывать в них выделение групп каналов, которые могут состоять из потоков со скоростью передачи 2 Мбит/с, 8 Мбит/с , 34 Мбит/с , 140 Мбит/с , 155 Мбит/с. Причем выделение потоков со скоростью передачи 155 Мбит/с может происходить как в электрическом виде, так и в оптическом. Поэтому, выгоднее использовать второй вариант построения линейных трактов.

Данный вариант позволит создавать в регенерационных пунктах доступ внутризоновых сетей к Национальной первичной сети.

Рассмотрим функциональную схему оборудования SLT-4, которая представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Функциональная схема оборудования SLT-4

Название блоков изображенных на рисунке: ABF -дисплей и контрольная панель; ZUW -плата центрального блока наблюдения; MAU-Qx -адаптер для блока MCF-Qx; MCF-Qx -блок для связи с Qx интерфейсом; PSU -блок питания блока MCF-Qx; ZK-F1 -блок служебных каналов для линейной стороны F1; OP-F2 -блок служебных каналов для трибутарной стороны F2; DTE -блок служебной связи; TBF -внешняя контрольная панель; SMA-4 -базовый блочный синхронный мультиплексор уровня STM-4; D-622 -информационный поток со скоростью 622 Мбит/с; T-622 -сигнал синхронизации со скоростью 622 Мбит/с

Входной оптический линейный сигнал F1 in со скоростью передачи 622 Мбит/с поступает на оптические приборы SLT-4. С выхода оптического приемника электрический сигнал D-622 поступает в SMA-1/4. В синхронном мультиплексоре SMA-1/4 происходит восстановление формы импульса и его временного месторасположения, входные сигналы размещаются в пакете

STM-4. Также в SMA-1/4 возможно осуществить ввод/вывод потоков из состава STM-4 через блок трибутарных интерфейсов. Затем выходной электрический сигнал D-622 поступает в оптический передатчик, где происходит преобразование электрических импульсов в оптические.

На выходе оптического передатчика образуется линейный оптический сигнал F1out. При необходимости возможно использование оптического усилителя на передающем конце и оптического предусилителя на приемном конце. Аналогично происходит преобразование сигнала F2 in.

SMA-1/4 представляет собой объединенные мультиплексор, коммутатор маршрутизации и систему оптической связи на 622 Мбит/с для передачи сообщений в широком диапазоне частот, занимающие одну кассету. SMA-1/4 является синхронным мультиплексором, разработанным для использования в сетях связи, основанных на стандарте мультиплексирования синхронных цифровых иерархических сигналов SDH, и может быть использован в существующих сетях, базирующихся на PDH. SMA соответствует всем рекомендациям МККТТ.

SMA-1/4 сконфигурирован как мультиплексор ввода/вывода, оконечный и концентрирующий мультиплексор и представляет собой гибкий временной коммутатор с функциями мультиплексирования и маршрутизации, с интегральными окончаниями STM-4 (622 Мбит/с ), вместе с комплексными комплектами резервирования для линейной нагрузки (первичной) и трибутарной нагрузки (вторичной). Трибутарные порты имеют ряд интерфейсов, включая интерфейсы STM -1, STM -4 и линейные модули.

Устройство может быть скомпоновано для различных приложений путем выбора комбинации плат и программного управления. Оборудование обеспечивает коммутацию сообщений в широком диапазоне частот, главным образом для кольцевой топологии сети связи, в виде цепочки, а также в режиме точка-точка. Оборудование также может быть снабжено коммуникационными портами на 2 Мбит/с , 34 Мбит/с , 140 Мбит/с для сигналов и на 155 Мбит/с и 622 Мбит/с для линейных портов и притоков. Возможны варианты оптических и электрических портов.

Оборудование может работать на существующих плезиохронных сетях связи в качестве прямой замены для одной и 565 Мбит/с линейных систем и их существующих мультиплексоров. На сетях, основанных на SDH, данные мультиплексоры SMA-1/4 предлагают операторам сетей значительную гибкость для удовлетворения будущих требований по передачи информации.

Синхронные мультиплексоры имеют модульную структуру, поэтому посредством простого добавления или удаления блоков они могут быть легко приспособлены к заданным условиям (в качестве мультиплексоров в ставке/выделении, мультиплексоров кросс - соединения или оконечных мультиплексоров с необходимым числом оптических и электрических интерфейсов в каждом случае).

Базовыми блоками являются плата контроля мультиплексора, плата переключателя и блок питания. Блоками, определяемыми пользователем, является плата связи, плата оптического мультиплексора, плата электрического мультиплексора, трибутарная плата «Мбит/с» и вариант симметричных или несимметричных линейных оконечных блоков «Мбит/с».

Любой SMA-4 может быть сконфигурирован для использования в различных сетевых вариантах, определяемых нуждами пользователя:

- использование в качестве мультиплексора ввода/вывода в конфигурациях «кольцо» и «цепочка» для обеспечения разделения нагрузки, объединения и резервирования 2 Мбит/с сигналов и другой цифровой нагрузки. В этой конфигурации, если SMA является частью кольцевой сети, он может функционировать как главный кольцевой мультиплексор, обеспечивает точку доступа для синхронизации и большую часть сетевого трафика, независимо от того сконфигурирован ли он как главный сетевой мультиплексор, также он может быть дополнен платой связи и функционировать как шлюзовый

мультиплексор, то есть обеспечивать доступ к сети, терминал управления элементами сети.

- использование в качестве оконечного мультиплексора, обеспечивающего 1+1 резервирование оптических линейных систем, для соединения «точка с точкой» или соединения ответвлений удаленного доступа по волокнам в кольцо или цепочку.

- использование в качестве волоконно-оптического сетевого узла для объединения и разделения нагрузки 2 Мбит/с на узловой станции в конфигурации «звезда», особенно от входящих волоконно-оптических линий STM-1.

- использование в качестве либо автономного кросс - соединителя, либо в качестве устройства для соединения до 4 SDH колец по 622 Мбит/с.

Контроль управления сетью производится посредством доступа через локальный и удаленный терминал. Это позволяет обеспечить подробную информацию об аварийных сигналах, сигналах состояния, а также о рабочих параметрах. Также с помощью рабочих терминалов производится управление конфигурацией для резервирования и маршрутизации тракта передачи нагрузки. Гибкость и модульная концепция семейства синхронных мультиплексоров SMA-4 предлагает операторам общую базу для расширения сетей с учетом будущих потребностей SDH. На рисунке 2.4 приведена функциональная схема синхронного мультиплексора SMA-1/4.



Рисунок 2.4 - Функциональная схема синхронного мультиплексора SMA-1/4. Название блоков и обозначения к рисунку: ОНА - модуль доступа к секции «Over Head»; USU -модуль управления; LAD -модуль сигнализации и жесткого диска; DSM-1 - внутренний сигнал (3 x DSM-1 = STM-1); 1 STM-1-внутренний сигнал STM-1; SN-4 - неблокируемое коммутационное поле

Четыре внутренних электрических сигналов STM-1 с опто-электрического преобразователя, со скоростью 622 Мбит/с подаются на вход MUX 155, где происходит разложение входного сигнала на двенадцать потоков DSM-1. Три внутренних сигнала DSM-1 составляют один пакет STM-1. Затем с выхода блока потоки DSM-1 поступают на неблокируемое коммутационное поле SN-4, где происходит перераспределение потоков по направлениям, в зависимости от содержания секции ОНА кадра STM-4. Далее двенадцать потоков DSM-1 основного направления поступают в блок MUX 155, где происходит преобразование сигнала со скоростью 622 Мбит/с, то есть четыре внутренних сигнала STM-1. Затем они поступают на электро-оптический преобразователь и далее в линию.

SN-4 - Важной частью мультиплексора является неблокируемое коммутационное поле. Рассмотрим его функциональную схему на рисунке 2.5.



Рисунок 2.5 - Функциональная схема коммутаторного поля SN-4

Входные потоки DSM-1поступают на селектор линейных модулей, откуда они подаются в коммутационную матрицу. Одновременно через селектор дополнительных каналов, из блока ОНА (1) для этих потоков подается управляющая информация о месте назначения потоков. Управляющим устройством USU (MSF) информация секции блоков ОН анализируется и вырабатывается команда о направлении входного потока обратно на селектор линейных модулей, либо на селектор трибутарных модулей. В случае, если поток проходит SMA-1/4 транзитом, то управляющая информация в блоке ОНА (1) не изменяется.

Если же произошло извлечение потока из общего сигнала, то управляющая информация в блоке ОНА (1) для этого потока уничтожается. В случае ввода нового потока через селектор трибутарных модулей управляющая информация о направлении передачи потока записывается в блоки ОНА (2). Из блока ОНА (2) эта информация записывается в секцию ОН кадра STM-4.

Существуют 2 базовых конфигурации мультиплексора :

- мультиплексор ввода-вывода. В этом варианте SMA-4 может также, в зависимости от структуры и характеристик сети, функционировать как главный кольцевой мультиплексор и/или как шлюзовой мультиплексор ;

- оконечный мультиплексор. В этом варианте SMA-4 также может функционировать как шлюзовой мультиплексор.

Базовая конфигурация мультиплексора ввода-вывода.

Мультиплексор ввода-вывода-основной вариант использования SMA-4. В режиме ввода/вывода входящий поток разбивается в трибутарных платах на контейнеры VC-12. Из входных трибутарных потоков формируются контейнеры 2 Мбит/с, вставляемые в исходящий поток. SMA-4 может формировать и выделять контейнеры 6 Мбит/с, 34 Мбит/с или 45 Мбит/с и 140 Мбит/с. Таким образом, в данном варианте возможно выделение и введение информационных потоков в линейные порты.

Если мультиплексоры ввода-вывода соединяются в кольцевую сеть, главный кольцевой мультиплексор является элементом, обеспечивающим

доступ к кольцу для сигналов синхронизации и большей части сетевого трафика. Синхронизация осуществляется либо от внешнего источника, либо от трибутарного входа. Главный кольцевой мультиплексор представляет собой мультиплексор ввода-вывода, укомплектованный платой связи.

Система управления аппаратурой SL-4.

Как любая сложная и распределительная система, SL-4 требует специального управляющего комплекса для обеспечения работоспособности.

Управление оборудованием SDH строится по иерархическому принципу. Управление на нижнем уровне (магистраль, выделенная сеть) осуществляется системой управления EM-OS. Данная система позволяет вести контроль, вносить изменения в работу каждого синхронного мультиплексора и производить маршрутизацию любого тракта в пределах зоны действия. Управление, контроль мультиплексоров и линейных трактов осуществляется с помощью байтов секции SDH STM-N.

Управляющий комплекс EM-OS представляет собой мощный компьютер, работающий с операционной системой UNIX. Компьютер физически подключается только к одному мультиплексору. Операционная система позволяет наблюдать за всеми мультиплексорами магистрали или небольшой сети, но на экране монитора отображается состояние только одного мультиплексора. В функции EM-OS входит:

- графическое отображение сети, представляющей пиктограмму, при появлении аварийного сигнала цвет пиктограммы изменяется на красный;

- управление конфигурацией сети и ее элементов;

- инвентаризация оборудования;

- техобслуживание (регламентное и диагностическое тестирование);

- контроль параметров элементов сети (выявление предаварийного состояния).

На верхнем уровне управления находится другая управляющая система SMN-OS. Эта управляющая система позволяет управлять национальной синхронной сетью. Подключение управляющего комплекса SMN-OS к синхронной сети возможно либо через систему EM-OS, либо непосредственно к синхронному мультиплексору. В последнем случае на экране монитора компьютера отображается состояние всей синхронной сети в целом. В функции SMN-OS входит:

- графическое отображение общего вида сети и ее ресурсов;

- маршрутизация и обеспечение тракта передачи;

- аварийная сигнализация, анализ и локализация неисправностей;

- конфигурация и переключение элементов сети;

- автоматическая конфигурация сети в случае повреждения ресурсов сети.

3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ

3.1 Расчёт первичных параметров оптического волокна

Одномодовое оптическое волокно (ООВ) является направляющей системой для распространения электромагнитных волн. Для их распространения по световоду используется известное явление полного внутреннего отражения на границе двух диэлектрических сред n1 и n2, где n1 - среда распространения волны НЕ11, ограниченная средой n2, при этом n1 > n2. Средой распространения и ограничения является кварцевое стекло с различной концентрацией легирующих добавок для получения различных показателей преломления (ПП) n1 и n2, n1 =1,4675 и n2 = 1,4630.

Определим относительное значение ПП:

= , (3.1)

где n1 - показатель преломления сердцевины (для кварца n1 = 1,4675);

n2 - показатель преломления оболочки (n2 = 1,4630).

= = 0,0031.

Числовая апертура Na является важнейшей характеристикой световода. Ее физический смысл числовой апертуры состоит в том, что она показывает конус лучей, ось которого лежит на оси световода. Все лучи, падающие на торец световода, лежащие в пределах этого конуса, будут распространяться по световоду. Числовую апертуру волоконного световода можно найти следующим образом