Проектирование волоконно–оптической линии передачи г. Чита – г. Хабаровск

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование волоконно-оптической линии передачи г. Чита - г. Хабаровск

063.048 КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Федеральное агентство связи РФ

Уральский технический институт связи и информатики

ГОУ ВПО СибГУТИ

Техническое задание на курсовой проект

По дисциплине: «Физические основы передачи информации по ВОЛС»

На тему: «Проектирование ВОЛП г.Чита - г.Хабаровск»

Студента гр. АЕ-63 Чендева Александра Алексеевича

Вариант 48

Исходные данные

Численность населения, тыс. чел.:

· Чита 1378

· Хабаровск 1824

Диаметр сердцевины , мкм 9

Показатель преломления сердцевины ОВ 1,460

Показательно преломления оболочки ОВ 1,457

Рабочая длина волны , мкм 1,54

Уровень передачи на выходе регенератора , +6

Допустимый уровень на входе регенератора , -58

Затухание сигнала в неразъемных соединениях , 0,4

Затухание сигнала в разъемных соединениях , 1,8

Дата выдачи: 26.02.2009

Дата окончания: 09.04.2009

ОТЗЫВ РЕЦЕНЗЕНТА

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Определение числа каналов передачи

2. Выбор кабеля

3. Выбор и характеристика трассы ВОЛП

4. Расчет параметров передачи оптического волокна

4.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа модулей

4.2 Расчет затухания оптического волокна

4.3 Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности

5. Расчет длины регенирационного участка

6. Составление сметы на строительство ВОЛП

7. Расчет надежности ВОЛП

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Чита, город, центр Читинской области РФ. Расположен в Забайкалье, при впадении р. Чита в р. Ингода. Транспортный узел на главной Транссибирской ж.-д. магистрали, в центре автодорог; аэропорт.

Чита - крупный промышленный и культурный центр Восточной Сибири. Важнейшие предприятия: заводы - автосборочный, машиностроительный, станкостроительный; мебельно-деревообрабатывающий комбинат. ГРЭС. Лёгкая и пищевая промышленность. В Чите находятся педагогический, медицинский, политехнический институты, филиал Хабаровского института инженеров ж.-д. транспорта, юридический факультет Иркутского государственного университета.

Хабаровск, город, центр Хабаровского края РФ. Расположен на р. Амур. Имеется 5 городских районов. Важный транспортный узел Дальнего Востока. Речной порт, ж.-д. станция на Транссибирской магистрали, аэропорт [2].

Хабаровск - крупный индустриальный центр. Основные отрасли - машиностроение и металлообработка, топливная, деревообрабатывающая, лёгкая, пищевая промышленность, строительная индустрия, производство стройматериалов. Наиболее крупные предприятия - машиностроительный «Дальдизель», энергетического машиностроения, универсальный кабельный, станкостроительный, химико-фармацевтический заводы и др. Промышленные предприятия выпускают: дизели, дизельгенераторы, суда, энергетическое оборудование, провода и кабель, станки, нефтепродукты, лекарственные препараты, стальные и алюминиевые конструкции и др. Имеются ТЭЦ [3].

Чита и Хабаровск являются не только крупными промышленными центрами, но и важнейшими узлами на Транссибирской магистрали, каждый имеет аэропорт. Для своевременной связи между этими объектами и удовлетворения растущих потребностей населения этим городам необходима ВОЛП. ВОЛП между этими развивающимися городами необходима еще и потому, что они являются центрами административных территорий.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ

Число каналов между заданными оконечными пунктами зависит от численности населения в этих пунктах.

Расчетные формулы взяты из [4].

С учетом среднестатистического прироста населения количество жителей в заданных городах определим по формуле 1.

, (1)

где - количество населения на период переписи;

- среднегодовой прирост населения,

- период определяемый, как разность между назначенным годом перспективного развития и годом проведения переписи.

Период определяется по формуле 2.

, (2)

где - год составления проекта,

- год переписи населения,

лет

Количество жителей для г. Чита:

чел.

Количество жителей для г. Хабаровск:

чел.

Количество абонентов обслуживаемых АМТС определяется количеством населения проживающего в данной местности, а также оснащенностью населения телефонными аппаратами стационарной связи. Количество абонентов определяется по формуле 3.

, (3)

где - Количество жителей в городе.

Для г. Чита: чел

Для г. Хабаровск: чел.

Количество телефонных каналов между городами определяется по формуле 4.

, (4)

где - коэффициент, учитывающий доступность междугороднего канала,

- коэффициент, учитывающий потери в междугороднем канале,

- коэффициент тяготения между городами,

- средняя нагрузка, созданная одним абонентом,

каналов ТЧ

Кроме телефонных сообщений между городами необходимо передавать другие виды сообщений.

Количество каналов для телеграфной связи составит:

 каналов ТЧ

Количество каналов проводного вещания :

каналов ТЧ

Количество каналов передачи данных :

каналов ТЧ

Т.к. данная ВОЛП является частью магистральной сети необходимо предусмотреть: передачу транзитных каналов, их количество составит каналов ТЧ, и организацию одного телевизионного канала каналов ТЧ.

Таким образом, общее количество каналов между городами составит: каналов ТЧ.

2. ВЫБОР КАБЕЛЯ

Для организации 3840 каналов передачи между городами Чита и Хабаровск необходимо 2 системы передачи ИКМ-1920 [4]. При этом, на первом этапе будет задействовано 3120 каналов. А 720 канала остается в резерве на дальнейшее развитее.

В таблице 1 приведены технические характеристики системы передачи
ИКМ-1920.

Таблица 1. Характеристики ИКМ-1920

Количество каналов передачи	1920
Скорость передачи, Мбит/c	140
Расстояние между ОРП, км	240
Тип источника излучения	Лазерный диод (ЛД)

Для строительства ВОЛП между городами предполагается применить оптический кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0), производства ЗАО "Москабель-Фуджикура" [5]. В маркировке кабеля приняты следующие обозначения:

О - оптический

М - магистральный

З - зоновый

К - канализационный

Г - грунтовый

М - многомодульной конструкции

10 - диаметр модового поля, для одного ОВ с несмещенной дисперсией

01 - центральный силовой элемен-стеклопластик

0,22 дБ/км - коэффициент затухания на длине волны 1550 нм

8 - количество ОВ

(7,0) кН - допустимое растягивающее усиление

В таблице 2 представлены характеристики кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0), а на рисунке 1 его конструкция.

1. Центральный силовой элемент - стеклопластик; 2. Модуль; 3. Гидрофобный компаунд; 4. Оболочка из ПЭ; 5. Стальная проволока; 6. Защитный шланг

Рисунок 1. Конструкция кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)

Таблица 2. Характеристика кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)

Характеристика	Значение
1.Тип силового элемента	повивной
2.Материал силового элемента	стеклопластик
3.Тип оптического волокна	одномодовое, G.652
4.Число оптических волокон	8
5.Материал влагозащитной оболочки	полиэтилен
6.Тип защитного покрытия	стеклопластиковые стержни
7.Строительная длинна кабеля, км	2

3. ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАССЫ ВОЛП

При выборе трассы необходимо учитывать её длину и количество сложных препятствий на пути. Кроме этого трасса должна походить вдоль автомобильной дороги, что позволяет снабжать строительство необходимыми материалами, механизмами и людскими ресурсами. Исходя из этого, трасса проектируемой ВОЛП будет проходить вдоль и справа от автомобильной дороги: Чита - Шилка - Аксеново-Зиловское - Могоча - Ерофей Павлович - Невер - Тыгда - Шимановск - Белогорск - Архара - Бира - Хабаровск. [1]

В таблице 3 приводится характеристика проектируемой трассы ВОЛП.

волоконный оптический передача линия

Таблица 3. Характеристики проектируемой трассы ВОЛП

Показатель	Значение
	Всего	В том числе
		ОП1-ОРП2	ОРП2-ОРП3	ОРП3-ОРП4	ОРП4-ОРП5	ОРП5-ОРП6	ОРП6-ОРП7	ОРП7-ОРП8	ОРП8-ОРП9	ОРП9-ОРП10	ОРП10-ОРП11	ОРП11-ОП12
Продолжительность трассы, км.	2250	220	230	221	200	168	218	177	159	215	209	233
Количество переходов через дороги	37	2	6	5	2	3	2	3	3	5	3	1
автомобильные	26	2	5	4	1	1	1	2	3	5	2	0
железнодорожные	11	0	1	1	1	2	1	1	0	0	2	2
Количество переходов через реки	29	5	2	5	2	3	3	1	1	4	2	1
судоходные	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
несудоходные	29	5	2	5	2	3	3	1	1	4	2	1

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Расчетные формулы взяты из [4].

4.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа модулей

Числовая апертура рассчитывается по формуле 5.

, (5)

где - показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.

Важнейшим параметром ОВ является нормированная частота . Данный параметр определяет режим работы волокна. Если значение находится в пределах , то волокна работают в одномодовом режиме, если, то в многомодовом.

, (6)

где - диаметр сердцевины ОВ, мкм;

- длина волны, мкм;

- числовая апертура.

, следовательно, ОВ работает в одномодовом режиме.

Количество направленных мод N определяется по формуле 7.

, (7)

где - нормированная частота.

Расчеты определяют тип ОВ в кабеле.

4.2 Расчет затухания оптического волокна

Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными потерями.

Собственные потери ОВ обусловлены процессами, происходящими в волокне при распространении сигнала. Основная доля потерь приходится на затухание рассеяния, которое определяется по формуле 8.

, (8)

где - длина волны, мкм;

- показатель преломления сердцевины.

дБ/км

Полное затухание оптического кабеля определяется по формуле 9.

, (9)

где - затухание рассеяния;

- кабельные потери, .

дБ/км

Таким образом, результаты расчетов превышают нормативные значения, что повлияет на длину регенерационного участка.

4.3 Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности

Наряду с затуханием важнейшим параметром ОВ является дисперсия. Она характеризует увеличение длительности импульса при его прохождении по ОВ.

Дисперсия одномодового волокна рассчитывается по формуле 10.

, (10)

где - ширина спектра источника излучения, нм;

- удельная материальная дисперсия, ;

- удельная волновая дисперсия, ;

пс/км

Полоса частот , пропускаемая через ОВ, определяет объем информации, который можно передать с заданным качеством к ОВ. Полоса частот определяется по формуле 11.

, (11)

где - дисперсия волокна.

МГц/км

5. РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНИРАЦИОННОГО УЧАСТКА

Длина регенерационного участка определяется двумя параметрами: затуханием и дисперсией.

Расчетные формулы взяты из [2].

Длина регенерационного участка по затуханию определяется по формуле 12.

, (12)

где - уровень передачи на выходе регенератора;

- допустимый уровень на входе регенератора;

- затухание сигнала в разъемных соединениях;

- затухание сигнала в неразъемных соединениях;

- полное затухание оптического кабеля;

- строительная длина кабеля.

км

Длина регенерационного участка по дисперсии определяется по формуле 13.

, (13)

где - тактовая частота системы передачи;

- дисперсия волокна.

 км

Из получившихся значений выбирается наименьшее, т.е. длина регенерационного участка км.

Количество регенерационных участков для каждой секции регенерации рассчитывается по формуле 14.

, (14)

где - длина одной секции регенерации;

- длина регенерационного участка;

Для участка ОП1-ОРП2: км

Для участка ОРП2-ОРП3: км

Для участка ОРП3-ОРП4: км

Для участка ОРП4-ОРП5: км

Для участка ОРП5-ОРП6: км

Для участка ОРП6-ОРП7: км

Для участка ОРП7-ОРП8: км

Для участка ОРП8-ОРП9: км

Для участка ОРП9-ОРП10: км

Для участка ОРП10-ОРП11: км

Для участка ОРП11-ОП12: км

Фактическая длина регенерационного участка для каждой секции составит:

ОП1-ОРП2: км

ОРП2-ОРП3: км

ОРП3-ОРП4: км

ОРП4-ОРП5: км

ОРП5-ОРП6: км

ОРП6-ОРП7: км

ОРП7-ОРП8: км

ОРП8-ОРП9: км

ОРП9-ОРП10: км

ОРП10-ОРП11: км

ОРП11-ОП12: км

Количество НРП для каждой секции составит:

ОП1-ОРП2: 5 НРП

ОРП2-ОРП3: 5 НРП

ОРП3-ОРП4: 5 НРП

ОРП4-ОРП5: 4 НРП

ОРП5-ОРП6: 4 НРП

ОРП6-ОРП7: 5 НРП

ОРП7-ОРП8: 4 НРП

ОРП8-ОРП9: 3 НРП

ОРП9-ОРП10: 5 НРП

ОРП10-ОРП11: 5 НРП

ОРП11-ОП12: 5 НРП

Схема размещения НРП приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема размещения НРП

6. СОСТАВЛЕНИЕ СМЕТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЛП

Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы [4].

Количество муфт на участке регенерации рассчитывается по формуле 15.

(15)

где - фактическая длина регенерационного участка;

- строительная длина кабеля.

Таким образом, общее количество муфт для всей трассы составит 1092 шт.

Смета на строительство проектируемой ВОЛП представлена в таблице 4.

Стоимость одного канало-километра рассчитывается по формуле 16.

(16)

где - общая сумма по смете;

- количество каналов используемых на первом этапе;

- длина проектируемой ВОЛП.

руб.

Таблица 4. Смета на строительство проектируемой ВОЛП

Наименование работ и материалов	Ед. изм.	Коли-чество на всю линию	Стоимость материалов и работ, руб.	Зарплата, руб
			на ед. изм.	на всю линию	на ед. изм.	на всю линию
1	2	3	4	5	6	7
Кабель	км	2295	37083	85105485
Прокладка кабеля кабелеуклад-чиком	км	2181	660	1439460	1700	3707700
Прокладка кабеля вручную	км	25	6300	157500	5800	145000
Строительство телефонной канализации	км	44	10200	448800	3000	132000
Протягивание кабеля в канализации	км	44	1370	60280	742	32648
Устройство переходов через шоссейные и железные дороги	один пере-ход	37	2750	101750	1390	51430
Устройство переходов через реки	один пере-ход	29	1500	43500	3600	104400
Монтаж, измерение и герметизация муфт	шт.	1092	2880	3144960	1020	1113840
Итого	90501735		5287018
Заработная плата	5287018
Накладные расходы на заработную плату 87% от	4599705,66
Итого (+ 1,87)	100388458,66
Плановое накопление 8% от	8031076,70
Всего по смете (1+0,08)	108419535,36

7. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОЛП

Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от структуры и эксплуатации может включать: долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров.

При проектировании должна быть произведена оценка показателя надежности.

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) - вероятность того, что ВОЛП окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых она подвергается профилактическому контролю.

Наработка на отказ - среднее значение времени между двумя последовательными отказами

Время восстановления - продолжительность восстановления работоспособного состояния ВОЛП с использованием минимального количества ОВ.

ВОЛП считается надежной, если коэффициент готовности .

Интенсивность отказа ОК за 1 час на длине трассы определяется по формуле 17.

, (17)

где - средняя плотность отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год, ;

- длина магистрали, км;

8760 - количество часов в году.

Интенсивность линейного тракта определяется по формуле 18.

, (18)

где - интенсивность отказов на ОП, ОРП, НРП соответственно, , , ;

,, - количество ОП, ОРП и НРП соответственно.

Наработка на отказ линейного тракта определяется по формуле 19.

, (19)

где - интенсивность линейного тракта.

Среднее время восстановления линейного тракта определяется по формуле 20.

, (20)

Где - время восстановления 1км кабеля, ч;

, , - среднее время устранения повреждения на ОП, ОРП и НРП соответственно, ч, ч, ч;

, , - количество ОП, ОРП и НРП соответственно.

часа

Коэффициент готовности определяется по формуле 21.

, (21)

Коэффициент простоя определяется по формуле 22.

, (22)

Коэффициент готовности , следовательно, ВОЛП ненадежна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы была рассчитана волоконно-оптическая линия передачи между городами Чита-Хабаровск. Для данной ВОЛП необходимо 3120 каналов передачи, две системы передачи ИКМ-1920. Был выбран оптический кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0). Были произведены расчеты характеристик оптического кабеля: затухание в ОВ составило дБ/км, дисперсия пс/км, пропускаемая полоса частот составила МГц/км. Была рассчитана длина регенерационного участка, количество необходимых НРП составило 50 шт. Была составлена смета на строительство ВОЛП, цена одного канало-километра составила 15,44 руб. Рассчитана надежность ВОЛП, коэффициент готовности , т.к. , то ВОЛП считается ненадежной и требуются мероприятия, повышающие ее надежность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Атлас автомобильных дорог России

2. Большая советская энциклопедия 28 том, 221стр.

3. Большая советская энциклопедия 29 том, 155стр.

4. Ионов А.Д. “Проектирование кабельных линий связи”, учебное пособие, Новосибирск, 1995 год

5. www.mkf.mkm.ru

Размещено на Allbest.ru