Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Общий уровень экономического развития Западно-Сибирского района превышает средний по России. Экономика Западной Сибири построена в основном на добыче полезных ископаемых (нефти, газа, угля и других). Динамика современного экономического и социального развития городов в значительной степени определяется во всех странах развитием инфраструктуры, важнейшим элементом которой является связь.

Опыт показывает, что связь (телекоммуникации) играет значительную роль не только как средство обмена информации, но и как мощный катализатор научно-технического прогресса, повышение благосостояния и процветания государства.

В нашей стране отрасль телекоммуникаций и средства связи переживают период крупных перемен, при этом информация становится важнейшим национальным ресурсом, которая постоянно качественно совершенствуется и вместе с тем способствует наиболее рациональному использованию всех остальных видов ресурсов.

В последние годы мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации.

Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей.

Оптическое волокно (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.

Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Сейчас объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (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. Целью моего дипломного проекта является строительство волоконно-оптической линии связи между городами Омск и Новосибирск, которые являются крупными региональными центрами Западно - Сибирского района России. Осуществление проекта позволит вывести на новый качественный уровень информационное обслуживание предприятий и отдельных граждан этих городов.

Целью моего дипломного проектирования является проектирование волоконно-оптической линий связи между городами Омск-Новосибирск.

оптический волокно линия связь

1. Описательный раздел

1.1 Характеристика оконечных пунктов

Оконечные пункты проектируемой трассы - города-миллионники Омск и Новосибирск - входят в состав Западно - Сибирского района России.

Западносибирский район занимает третье место по площади в стране среди других районов после Восточносибирского района и Дальневосточного района его площадь около 3 миллионов км2. В состав Западносибирского района входят: два автономных округа (Ямало-Ненецкий и Ханты-Мансийский), пять областей (Омская, Томская, Кемеровская, Новосибирская, Тюменская), республика Алтай, Алтайский край.

В настоящее время Западная Сибирь является самым экономически перспективным районом Восточного макро региона. Район располагает богатейшими нефтегазоностными провинциям. Экономика района построена в основном на добыче полезных ископаемых (нефти, газа, угля и других). Западная Сибирь на сегодняшний день входит в десятку регионов-лидеров, которые дают в общую государственную казну 63,6% налогов.

Роль Западной Сибири в снабжении страны углеводородным сырьем продолжает возрастать и вопрос создания современной телекоммуникационной инфраструктуры встает особенно актуально.

Омск -- административный центр Омской области.

Население -- 1 166 092 человек (2014). Расположен на месте впадения в Иртыш реки Омь. Выросший на пересечении важнейших сибирских путей - речного (река Иртыш), железнодорожного (Транссибирская магистраль) и автомобильного - Омск не мог не стать одним из важнейших региональных центров Западной Сибири и сейчас является крупным транспортным узлом. В городе действуют воздушный, речной, железнодорожный, автомобильный и трубопроводный виды транспорта, аэропорт. В настоящее время идет строительство нового международного аэропорта «Омск-Федоровка» и метрополитена.

Омская область и город Омск - крупный индустриальный регион России, находящийся в первой десятке регионов страны по объему выпускаемой промышленной продукции. Ведущая отрасль хозяйства региона - топливная и нефтеперерабатывающая промышленность: от Нижневартовска к Омску проведен нефтепровод, а в самом Омске находится один из крупнейших в России нефтеперерабатывающих заводов - Омский НПЗ, входящий в состав холдинга «Сибнефть». Омский НПЗ занимает первое место в России по объему производства автомобильных сортов бензина и дизельного топлива. В Омске расположены крупные химические, прежде всего нефтехимические предприятия - АО «Омскхимпром», АО «Омскшина», завод синтетического каучука; машиностроение - аэрокосмическое ПО «Полет», ПО «Иртыш», НПО «Сибкриотехника», моторостроительное ПО им. Баранова. В области представлены также предприятия легкой, пищевой и деревообрабатывающей отраслей промышленности. Большую роль регионе играют предприятия военно-промышленного комплекса - в т.ч. второй в России танковый завод.

Омск - довольно крупный культурный, научно-образовательный и финансовый центр с развитой банковской системой. В городе есть несколько крупных ВУЗов, несколько НИИ, 7 театров, десятки музеев.



Рис. 1 Западно-Сибирский район

Новосибирск--административный центр Новосибирской области и Сибирского федерального округа, находится в 3303 километрах от Москвы. Город расположен на Приобском плато, примыкающем к долине реки Оби, рядом с водохранилищем, образованным плотиной Новосибирской ГЭС.

Новосибирск является самым крупным мегаполисом Сибири и одним из крупнейших муниципальных образований в России. Его население на 2014 год составляет 1 547 910 человек. Город занимает площадь около 503,1 кмІ.

Новосибирск находится на пересечении важнейших транспортных коридоров, по которым традиционно осуществляются хозяйственные связи российских регионов, как в направлении «запад-восток» (федеральная трасса М-51 «Байкал»), так и «север-юг» (федеральная трасса М-52 «Чуйский тракт», судоходная река Обь). Новосибирск - крупный железнодорожный узел, через который имеется железнодорожный выход в Среднюю Азию.

Новосибирск связан авиационными линиями с более чем 100 городами России и мира. В пределах городской агломерации (в 30 км от центра Новосибирска, на территории г. Обь Новосибирской области) расположен один из крупнейших в стране аэропортов - «Толмачево». В черте города расположен аэропорт регионального значения «Новосибирск-Северный».

Основу производственного комплекса города составляют 214 крупных и средних промышленных предприятия. Основными видами промышленности являются добыча полезных ископаемых, обрабатывающие производства в том числе металлургия, металлообработка и машиностроение и производство электроэнергии, газа и воды.

По объёму грузоперевозок и торговли Новосибирск как оптово-распределительный центр является одним из крупнейших в России. Торговля занимает одно из ведущих мест в отраслевой структуре экономики Новосибирска.

Новосибирск - крупнейший центр академической науки в азиатской части России, в нем сосредоточен мощный научный потенциал СО РАН и СО РАМН, а на территории прилегающего к городу Новосибирского сельского района - СО РАСХН и НПО «Вектор». С 2001 года Новосибирск - полноправный член международной организации «Всемирная ассоциация технополисов» (ВАТ) - единственный из российских городов.

Новосибирск располагает обширной сетью образовательных учреждений. В городе 21 государственный вуз, включая филиалы иногородних, 17 негосударственных вузов; 48 государственных и негосударственных средних специальных учебных заведений.

Сегодня Новосибирск один из признанных культурных центров России. В городе активно действуют многочисленные творческие союзы и объединения, развита сеть учреждений культуры, работают свыше 700 творческих коллективов. В городе 8 профессиональных театров.

1.2 Обоснование необходимости строительства ВОЛС

В настоящее время связь между городами Омск и Новосибирск осуществляется по медному кабелю с использованием аналоговой системы передачи. За длительный срок эксплуатации линия морально и физически устарела. В последние годы на ней участились аварии. Реконструкция существующей линии связи в данном случае нецелесообразна, так как в результате естественной деградации и многократных ремонтных работ линия стала неоднородной и больше не обеспечивает надлежащего качества и надежности связи. Кроме того, в результате бурного развития Internet-приложений, ориентированных на мультимедиа и видеоконференцсвязь, потребность в передаче больших объемов информации на участке резко возросли. Существующая кабельная линия не может обеспечить достаточную пропускную способность. Поэтому было принято решение о строительстве новой волоконно-оптической линии связи.

В будущем по проектам ОАО «Сибирьтелеком» будет внедрен план реконструкции и развития транспортной сети Западно - Сибирского района для обеспечения потребностей по пропуску магистрального и внутризонового трафика. На первом этапе предусматривается организация волоконно- оптического кольца с прокладкой кабеля емкостью 16 оптических волокон, охватывающего города: Тюмень - Омск - Новосибирск - Барнаул - Горноалтайск - Кемерово - Томск - Ханты-Мансийск. Таким образом, проектируемая ВОЛС Омск - Новосибирск является участком кольца, строительство которого будет иметь большое значение для дальнейшего экономического развития Западно - Сибирского района РФ, и входящих в него субъектов федерации.

Выбор трассы ВОЛП производится с учетом следующих требований:

- трасса выбирается из условия минимальной ее длины, выполнения наименьшего объема работ при строительстве, возможности применения строительных механизмов, удобства эксплуатации и минимальных затрат по защите кабеля от опасных и мешающих электромагнитных влияний, ударов молний и коррозий;

- в загородной части трасса выбирается, как правило, вдоль автомобильных дорог по землям, не имеющим сельскохозяйственного значения или по сельскохозяйственным угодьям худшего качества. Прокладка кабельных линий производиться вблизи границ полосы отвода автомобильных дорог, чтобы не возникала необходимость переустройства трассы при реконструкции дороги, при этом сохраняются снегозащитные насаждения. Трасса выбирается в обход мест обвалов, промоин, оползней почвы, а также зон, зараженных грызунами (при использовании кабелей с пластмассовыми оболочками);

- трассы имеют по возможности минимальное число естественных и искусственных преград (рек, болот, карьеров, населенных пунктов, авто и железных дорог). При выборе трассы следует избегать участков с агрессивными грунтами, свалок мусора и промышленных отходов, а также районов стока вод промышленных и коммунальных предприятий;

- трассы проходят по возможности по равнинным участкам местности и грунтам с наименьшей категорией трудности для разработки траншей и механизированной прокладки кабеля кабелеукладочными машинами;

- в городах и поселках городского типа ВОЛП прокладывается в телефонной канализации, коллекторах;

- трасса выбирается так, чтобы число промежуточных НРП было минимально. Трасса ОК выбирается с учетом установки промежуточного оборудования НРП на АТС и узлах связи, находящихся вдоль трассы;

- площадки для строительства сетевых узлов и ОРП выбираются обычно на окраине населенных пунктов районных центров или поселков городского типа;

- площадки для строительства НРП располагаются на землях, не пригодных для сельского хозяйства и местах, подверженных вредным природным воздействиям. Если площадка выбирается на пахотных землях, то проектом предусматриваются средства для компенсации изымаемых земель;

- техническая территория площадок оборудуется системой охранной и противопожарной сигнализаций. При пересечении с автодорогой и при пересечении водоотводных лотков, дренажных труб, кюветов, а также в других предусмотренных проектом случаях пластмассовые трубопроводы прокладываются в асбестоцементных специальных пластмассовых, керамических или железобетонных защитных трубах.

При анализе возможных вариантов строительства линии на проектируемом участке, выяснилось, что наиболее рациональный вариант прокладки кабеля - вдоль обочины автомобильной дороги М51, проходящей напрямую от одного города до другого.

Выбранный вариант прокладки удовлетворяет следующим параметрам:

- Меньшая протяженность трассы;

- Наличие автодороги для удобства строительства и эксплуатации;

- Большая протяженность открытой местности;

- Меньшее количество пересекаемых рек, автодорог и железных дорог.

Общая протяженность волоконно-оптической линии передачи 663 км. Трасса проходит через населенные пункты: Омск - Каличинск - Татарск - Барабинск - Убинское - Чулым - Новосибирск. Протяженность трассы составляет 663 км.

Автомобильная дорога М51- федерального значения с усовершенствованным покрытием. Расстояние проектируемой кабельной линии от обочины автодороги в среднем 5 м, что обеспечивает сохранность кабеля при различных автодорожных работах (устройство объездов, ремонт и т.д.). Расположение трассы прокладки кабеля вдоль автодороги создает дополнительные удобства при строительстве и эксплуатации трассы, так как позволяет беспрепятственно попасть в любую точку трассы.

С целью минимизирования количество переходов через авто - и железные дороги, трасса прокладывается по правой стороне дороги в направлении Омск - Новосибирск. Трасса прокладки кабеля пересекает судоходную реку Обь на 658 км.

Проектируемая магистраль трижды пересекает железную дорогу: на 183, 396 и 511 км. Прокладка кабеля через железную дорогу осуществляется методом прокола. Имеются пересечения с автомобильными дорогами: на 82, 110, 179, 261, 358, 447, 503, 581 км. В основном на всей протяженности трассы прокладку кабеля можно производить механизированным способом.

Таблица 1.- Характеристика трассы проектируемой ВОЛС

Наименование	Единицы измерения	Количество
Протяженность трассы	км	663
Переход через автодороги	переход	8
Переход через водные преграды · судоходные · несудоходные	переход	1 -
Переход через ж.д.	переход	3

Грунт на всей протяженности трассы относится ко II и III группам.

На рисунке 3 приведен ситуационный план проектируемой линии связи Омск - Новосибирск.

Рис. 3 Ситуационный план трассы проектируемой ВОЛС

1.3 Выбор и описание технологий передачи

В настоящее время отсутствие надежной телекоммуникационной инфраструктуры в Западно - Сибирском районе РФ, охватывающей все крупные города и области, которые участвуют в разработке топливно - энергетического комплекса, сдерживает темпы развития отрасли и развитие международных экономических отношений района. Как показывает международный опыт, интенсивные темпы роста телекоммуникаций -- объективная закономерность, присущая любому развивающемуся обществу. В этом свете организация Западно - Сибирского волоконно - оптического кольца позволит многократно увеличить количество передаваемой информации между городами, а также обеспечить потребности юридических и физических лиц в услугах связи (рисунок 4).

Рис. 4 Схема организация Западно - Сибирского волоконно-оптического кольца

Проектируемая ВОЛС Омск - Новосибирск является участком строительства кольца Тюмень - Омск - Новосибирск - Барнаул - Горноалтайск - Кемерово - Томск - Ханты-Мансийск и предназначена для пропуска магистрального и внутризонового трафика. Уровень СП обоснован приведенной матрицей потребности каналов с учетом прогнозируемого роста трафика кольца и ближайшего этапа развития транспортной сети.

Потребности в каналах на магистральном участке Омск - Новосибирск приведены в таблице 2.

Таблица 2.- Трафик на участке Омск - Новосибирск

Тип трафика	STM-1 (155 Мбит/с)	STM-4 (622 Мбит/с)
Телефонный трафик	2	-
Высококачественное аудио	2	-
Широковещательное видео	-	1
Передача данных	-	3
Трафик корпоративных сетей	-	1
Сотовая связь	2	-
Видеоконференцсвязь	2	-
Аренда каналов	-	2
Транзитный трафик	-	3
Резерв	-	3
Итого	8	14
	STM-64 (10 Гбит/с)

На основании приведенной матрицы каналов, необходимо предусмотреть передачу сигналов уровня STM-64 (10 Гбит/с) согласно рекомендациям по техническим условиям заказчика.

Одной из самых распространенных технологий, на основе которой может строиться современная первичная сеть, является технология SDH. Такие достоинства, как большая пропускная способность трактов, гибкость, возможность динамически наращивать емкость сети без прерывания трафика, очень высокая степень надежности, обусловленная различными механизмами резервирования, возможность выделения (добавления) каналов в любой точке сети, удобство управления и администрирования, способствовали широкому внедрению SDH. Сети SDH заняли прочное положение в телекоммуникационном мире. Сегодня они составляют фундамент практически всех крупных сетей -- региональных, национальных и международных.

Проектом предусматривается установка синхронных мультиплексоров уровня STM-64 с прокладкой волоконно-оптического кабеля, в котором по паре волокон будет проходить поток 10 Гбит/с.

Существующий рынок SDH можно разделить на две части: оборудование зарубежных производителей и оборудование российских производителей.

ЦСП SDH выпускается многими зарубежными производителями - производителями аппаратуры ЦСП широкого назначения: Lucent Technologies (бывшее подразделение гиганта - компании AT&T); Nortel Networks (Канада); Siemens AG (Германия); Alcatel (Франция); NEC (Япония); TTC Marconi (Чехия); и др.

В то же время производство и выпуск аппаратуры SDH освоены рядом отечественных производителей. Среди отечественных производителей ведущими являются: ОАО «Морион» (г. Пермь); ОАО «Супертел» (г. С-Петербург); НТЦ «НАТЕКС» (г. Москва); ОАО «Новел-ИЛ» (г. С-Петербург); Экспериментальный завод Российской академии наук (ЭЗАН) (п. Черноголовка Московской обл.).

Как правило, российские производители выпускают оборудование в сотрудничестве с западными фирмами (в качестве примера можно привести организованное Экспериментальным заводом научного приборостроения Российской Академии наук (ЭЗАН) и японской фирмой NEC производство SDH-аппаратуры в г. Черноголовка Московской области).

Наиболее интересным и перспективным в данном секторе рынка является российское SDH-оборудование, производимое и поставляемое научно-техническим центром «НАТЕКС». Отечественное оборудование всегда было конкурентоспособным с западной аппаратурой по ценовым показателям. Так, стоимость устройств сильно варьируется в зависимости от конкретной задачи, однако она более чем на 20% ниже, чем аналогичного оборудования других производителей. Очень часто зарубежное оборудование не рассчитано на работу в российских условиях, кроме того, важным фактором является возможность доработки аппаратуры под специфические требования российских заказчиков. Инсталляции оборудования и обучение персонала заказчика также осуществляются в России и российскими специалистами.

НТЦ «НАТЕКС» производит сборку и конфигурирование оборудования, обеспечивает контроль качества в соответствии с ГОСТ и несет полную ответственность за характеристики аппаратуры, качество и соответствие стандартам.

Оборудование серии FlexGain на 95% состоит из импортных компонентов, выпускаемых и собираемых на заводах Европы, а остальная часть комплектующих (главным образом это «пассивные» элементы - кабели, разветвители и т. д.) производится на российских предприятиях.

НТЦ «НАТЕКС» представляет на российском рынке всю линейку SDH-мультиплексоров под торговой маркой FlexGain, начиная с недорогих терминальных узлов уровня STM-1 и заканчивая магистральными мультиплексорами уровня STM-64. Основными достоинствами оборудования производства НТЦ «НАТЕКС» являются цена, компактность, низкое энергопотребление и низкий уровень шума.

В настоящее время НТЦ «НАТЕКС» является одним из лидеров отечественного телекоммуникационного рынка. Среди клиентов фирмы такие ведомства и предприятия, как МПС, ГАЗПРОМ, РАО ЕЭС, МО, Транстелеком, Связьтранснефть, Лукойл, Эквант, Голден Телеком, Ростелеком, Дальсвязь, ЮТК, Сибирьтелеком, Вымпелком и многие другие. С целью оказания высококачественной технической поддержки своим клиентам в структуре компании создан отдел Технической поддержки (сервиса). Для обеспечения оперативного решения вопросов клиентов в регионах технические центры «НАТЕКС» открыты во многих региональных центрах, в том числе и Новосибирске, что является немаловажным фактором для дальнейшего обслуживания проектируемой ВОЛС. Для проектируемой ВОЛС предусматривается использование оборудование синхронного мультиплексора STM-64 (10 Гбит/с) FlexGain FOM10GL2 производства НТЦ «НАТЕКС»(г. Москва). Оборудование FG-FOM10GL2, предназначенное для интегрированной передачи голосового и пакетного трафика по оптоволоконным линиям связи, является универсальным решением при построении мультисервисных транспортных платформ (MSTP). Система представляет собой программно-аппаратный комплекс, который может использоваться на любом сетевом уровне, обеспечивая высокую пропускную способность сетей при минимальных финансовых затратах на строительство транспортных платформ. Мультиплексор FG-FOM10GL2 поддерживает оптические интерфейсы линейных сигналов STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 и интерфейсы трибутарных сигналов STM-1, STM-4, STM-16, 34/45 Мбит/с и 2 Мбит/с (G.703), Fast Ethernet 10/100BaseT и Gigabit Ethernet 1000BaseSX/LX. Кроме того, мультиплексор поддерживает возможность установки модулей оптических усилителей. Внешний вид мультиплексора FG-FOM10GL2 представлен на рисунке 5.

Рис. 5 Внешний вид мультиплексора FG-FOM10GL2

2. Расчетный раздел

2.1 Расчет численности населения на перспективу

Численность населения в любом населенном пункте может быть определена на основании статистических данных переписи населения. Последняя перепись населения была в 2010 году, поэтому при перспективном проектировании следует учесть прирост населения. Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста.

Проектирование кабельной магистрали ведется на ближайшую (5 лет) и генеральную (10 лет) перспективу. В качестве контрольного срока ближайшей перспективы принимаем 2020 год, а генеральной 2025 год.

Расчёт численности населения по этапам проектирования производится по формуле:

Ht = HБ [1 + Р/100]t, чел. (1) где: HБ - число жителей в базисном году;

P - средний процент ежегодного прироста населения, принимаем в расчётах равным P=3%;

t - число лет перспективного проектирования.

Для г. Омск численность населения составит для первого этапа:

Произведем расчет:

Омск:

для первого этапа:

Ht = 1166092 [1 + 3/100]5 = 1 351 820 человек

Ht =1 351.8 тыс.человек

для второго этапа:

Ht = 1166092 [1 + 3/100]10 = 1 567 130 человек

Ht = 1 567.1 тыс. человек

Новосибирск:

для первого этапа:

Ht = 1547910 [1 + 3/100]5 = 1 794 452 человек

Ht = 1 794.4 тыс. человек

для второго этапа:

Ht = 1547910 [1 + 3/100]10 = 2 080 262 человек

Ht = 2 080.3 тыс. человек

Далее необходимо произвести расчет количества телефонных абонентов в базисном году и на перспективу.

2.2 Расчет количества телефонов на перспективу

Число телефонов, связывающих выбранные населенные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи. Взаимосвязь между выбранными пунктами определяется на основе статистических данных, полученных предприятиями связи за предшествующие проектированию годы. При определении необходимого числа телефонов и телефонных каналов, исходной величиной является междугородный телефонный обмен. Он включает в себя все виды сообщений: исходящие, входящие, транзитные. К факторам, влияющим на величину междугороднего телефонного обмена, относятся факторы, зависящие от состояния и развития средств связи и определяющие возможности хозяйства связи. К таким факторам относятся показатели качества обслуживания междугородней телефонной связью и рост числа телефонов. Параметром, определяющим междугородний телефонный обмен, является коэффициент роста численности населения. Под показателями качества понимается время ожидания абонентом предоставления разговора.

Расчёт количества телефонов на перспективу выполняется по формуле:

Nп = Нп nп (тлф.)

где - население в перспективном году;

- телефонная плотность в перспективном году определяется по формуле:

nп = а nб (тлф./тыс. чел) (3)

где - телефонная плотность в базисном году;

значение коэффициента принимается равным:

= 1,5 для первого этапа;

= 2 для второго этапа.

В результате расчёта получаем:

на I этапе

Омск:

В базисном году:

nп1 = 1,5 290 = 435 (тлф./ тыс. чел),

Nп1 = 1 351.8 435 = 588 033 тлф

На перспективу:

nп2 = 2 290 = 580 (тлф./ тыс. чел),

Nп2 = 1 567.1 580 = 908 918 тлф.

Новосибирск:

В базисном году:

nп1 = 1,5 340 = 510 (тлф./ тыс. чел),

Nп1 = 1 794.4 510 = 915 144 тлф.,

На перспективу:

nп2 = 2 340 = 680 (тлф./ тыс. чел),

Nп2 = 2 080.3 217 = 1 414 604 тлф.

Внедрение более совершенных систем эксплуатации улучшает качество обслуживания абонентов.

2.3 Расчет длины регенерационного участка

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании волоконно-оптических линий передачи, является расчет длины регенерационного участка.

Как правило, при использовании стандартного оборудования линейных трактов совместно с рекомендуемыми для них оптическими кабелями максимально допустимая длина регенерационного участка, определенная по энергетическим характеристиками системы (энергетический потенциал, уровни передачи и приема, затухание регенерационного участка), меньше максимальной длины, определяемой дисперсионными характеристиками или широко волосностью ОК. Поэтому сначала определяют длину по энергетическим параметрам. Такую длину называют длиной участка регенерации, ограниченной затуханием. После этого находят максимальную длину по дисперсионным характеристикам, которую называют длиной участка регенерации ограниченной дисперсией. В качестве максимальной проектной длины выбирается наименьшая из этих двух.

При проектировании ВОЛС, необходимо выполнить два расчета и в качестве длины участка регенерации Lp выбрать меньшее из полученных значений.

Регенерационный участок - это участок между двумя оптическими регенераторами. Для определения длины регенерационного участка необходимо знать параметры оптического кабеля: коэффициент затухания, удельную дисперсию. Затухание на регенерационном участке зависит от схемы организации линейного тракта и включенных на кабельном участке (помимо самого кабеля) разъёмных и неразъёмных соединителей, а так же других пассивных устройств, например, оптических развязывающих устройств.

АРУ=nAp+mAн+бL+An,дБ

где, АР - затухание разъёмного оптического соединителя;

n - число разъёмных соединителей;

Ан - затухание неразъёмного оптического соединителя, дБ;

m - количество неразъёмных соединителей;

б - коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км ;

L - длина участка регенерации, км;

Ап - суммарное затухание - всех дополнительных пассивных устройств включённых на кабельном участке, дБ.

Таблица 1.-Параметры аппаратуры и кабеля

Аппаратура FG-FOM10GL2	Кабель СКО-ДПО-008Е/008Н-4
Рпер мин дБм	Рпр мин дБм	Аару дБ	п хр пс/нм	дБ/км	Dхр пс/нм*км	Lстр км
-5	-20	28	2500	0,22	18	6

=Рпер.мин-Рпр.мин= -5-(-20)=15дБ (5)

Энергетический потенциал W данных ВОСП SDH обычно они приводятся в паспорте, но его легко определить через разность уровней минимальной излучаемой мощности в опорной точке S и максимальной чувствительностью в опорной точке R (смотри таблицу 1 выбранного оборудования). Затухание на регенерационном участке с течением времени может возрасти, а энергетический потенциал снизиться. Причинами этому является рост затухания кабеля и других пассивных элементов из-за старения и деградации, падение уровня оптической мощности на выходе передатчика и рост уровня чувствительности приёмника (температурные влияния, старение, деградация и другое). Поэтому при определении длины участка регенерации, ограниченной затуханием, вводится некоторый запас состоящий из двух величин: А1 - запас на ухудшение параметров пассивных элементов кабельного участка; А2 - запас на ухудшение параметров оптоэлектронных компонентов. С учётом выше сказанного приведём формулу:

, (6)

Число неразъёмных соединителей m:

, (7)

где Lстр- строительная длина кабеля

После преобразования формула получит вид:

, (8)

где, - приводится в технических данных и составляет 2 дБ ВОСП SDH. Обычно Aн ? 0,1 дБ, поэтому затуханием одного неразъёмного соединителя можно пренебречь.

Lмакс = W- ?Wэ/ б +АН/Lстр =20-2/0,22-0,1/6=90 км

Расчет длины участка регенерации ограниченной дисперсии:

При прохождении оптического сигнала по волокну происходит рассеяние во времени его спектральных или модовых составляющих, такое явление называется дисперсией, измеряется (л,мкм).

Волноводная дисперсия обусловлена направляющими свойствами сердцевины ОВ, и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны т.е. л=цв(л-пс/нм*км).

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны т.е. n=цмат(л-пс/нм*км).

Удельная дисперсия выражается в пикосекундах на километр длины волокна и на нанометр ширины спектра (пс/км*нм).

Lмакс хр= nхр/Dхр= 2500/18=139 км (10)

Вывод: В качестве максимальной проектной длины выбираем наименьшее из двух рассчитанных, т.е. Так как длина трасы составляет 663 км, то необходимо установить 5 регенераторов.

Протяженности участков Омск - Калачинск,Татарск, Барабинск, Убинское, Чулым, удовлетворяют проведенному расчету.

3. Технологический раздел

3.1 Конструкция волоконно-оптического кабеля для проектируемой трассы

Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.

Оптический кабель (ОК) представляет собой совокупность оптических волокон, заключенных в общую влагозащитную оболочку, поверх которой в зависимости от условий эксплуатации могут быть наложены защитные покровы. Основной задачей ОК является обеспечение требуемого качества передачи при соответствующих условиях эксплуатации.

В настоящее время отечественная промышленность освоила производство оптических кабелей практически любых типов и назначений. Оптические параметры выпускаемых кабелей полностью удовлетворяют всем требованиям и рекомендациям Международного союза электросвязи (МСЭ-Т), а также стандартам Международной электротехнической комиссии (МЭК). Оптические кабели в России для Взаимоувязанной сети связи выпускают следующие отечественные заводы:

- СП ЗАО «ОФС Связьстрой-1», Волоконно-оптическая кабельная компания (ВОКК), г.Воронеж;

- СП ЗАО «Москабель-Фуджикура» (МФК), г. Москва;

- СП ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» (СОКК), г.Самара;

- ЗАО «ОКС 01» г. Санкт-Петербург;

- ООО «Оптен» г. Санкт-Петербург;

- ООО «Еврокабель» г. Москва;

- ЗАО «Сарансккабель-Оптик» г. Саранск;

-ЗАО «Севкабель-Оптик» г. Санкт-Петербург;

- ЗАО «Трансвок» г. Боровск, Калужская область;

-ЗАО НФ «Электропровод» г. Москва;

-ОАО «Севкабель» г. Санкт-Петербург;

-ООО «Эликс-кабель» г. Москва;

-ЗАО «Яуза-кабель» (г. Мытищи, Московская область).

Все предприятия оснащены современным технологическим оборудованием, позволяющим производить всю номенклатуру кабелей, необходимых для строительства современных сетей связи различного назначения. Номенклатура выпускаемых кабелей как по числу ОВ, так и по роду защитных покровов в основном соответствует мировой практике.

Проанализировав состав продукции, выпускаемой вышеназванными производителями, ценовые категории и время существования на рынке, выяснилось, что наиболее оптимально использовать кабельную продукцию ЗАО «Севкабель-Оптик» (г. Санкт-Петербург).

ЗАО «Севкабель-Оптик» присутствует на российском рынке уже более 20 лет и производит оптические кабели связи различных типов для любых способов монтажа и условий прокладки. Производственные цехи компании оснащены самым современным технологическим оборудованием производства Nextrom (Швейцария), Swisscab (Швейцария), Troester (Германия). На предприятии создана испытательная база, позволяющая производить все виды испытаний кабельной продукции, регламентированные действующими стандартами и другими нормативными документами.

ЗАО «Севкабель-Оптик» является единственным предприятием среди отечественных производителей оптических кабелей предоставляющим 6-ти летнюю гарантию на свою продукцию. Качество производства волоконно-оптических кабелей подтверждается сертификатом соответствия системы качества ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Выпускаемые кабели имеют сертификаты соответствия Минсвязи России, гигиенические сертификаты (санитарно эпидемиологическое заключение), сертификаты пожарной безопасности ССПБ (ГУ ГПС МЧС России).

Для строительства проектируемой ВОЛС выберем кабель марки СКО-ДПО-008Е/008Н-4 производства ЗАО “Севкабель-Оптик” (Санкт-Петербург). Данный кабель предназначен для прокладки в ЗПТ, заранее проложенных в грунте. Конструкция выбранного кабеля приведена на рисунке 6.

Рис. 6 Конструкция кабеля СКО-ДПО-008Е/008Н-4

1. Кордель;

2. Центральный силовой элемент -- стеклопластиковый стержень;

3. ПБТ трубка со свободно уложенными оптическими волокнами и гидрофобным гелем;

4. Межмодульный гидрофобный заполнитель;

5. Промежуточная ПЭ оболочка;

6. Наружная черная ПЭ оболочка с маркировкой.

Таблица 3.- Характеристики и параметры выбранного кабеля

Наименование параметров	Возможные значения для кабелей произ. ЗАО “Севкабель-Оптик”	Выбранный кабель СКО-ДПО-008Е/008Н-4
Количество оптич. волокон в кабеле	2--288	16
Количество оптич. волокон в модуле	2--12	4
Количество модулей в кабеле	4--18	4
Диаметр кабеля, мм	11,0--19,0	11
Масса кабеля, кг/км	101--295	101
Минимальный радиус изгиба, мм	220--380	220
Стойкость к прод. растяжению, кН	1,5--4,0	1,5
Стойкость к раздав. усилиям, кН/см	0,5	0,5
Стойкость к удару, Дж	10	10
Темпер. диапазон эксплуатации, °С	- 40...+ 50	- 40...+ 50
Темпер. диапазон при прокладке, °С	- 10...+ 50	- 10...+ 50

3.2 Организация строительного процесса

Организация строительного производства включает в себя совокупность организационных и технических мероприятий, обеспечивающих наиболее эффективное использование рабочей силы, машин, механизмов, материалов, в результате чего достигается успешное выполнение производственных целей, ввод в действие объектов строительства своевременно, при минимальных трудовых и материальных затратах и при высоком качестве работ. Строительно-монтажные работы должны быть максимально механизированы.

В процессе ознакомления с трассой особое внимание должно быть обращено на такие сложные участки как:

· речные переходы;

· пересечения автомобильных, железнодорожных и трамвайных путей, трубопроводов;

· прокладка кабеля по мостам, туннелям, в заболоченных местах, на скальных и гористых участках, в населенных пунктах.

На основании этих данных выбирают оптимальные планы прокладки ОК на различных участках трассы, детализируют технологию строительства ВОЛС, составляют календарный план производства работ по участкам с учетом трудоемкости операции, рассчитывают потребность машин и механизмов, определяют пункты возможного размещения кабельных площадок и помещений для проведения входного контроля ОК. Кроме того, решаются вопросы организации служебной связи.

Разбивка трассы должна точно соответствовать утвержденным и согласованным рабочим чертежам. Перенос трассы с рабочих чертежей в натуру производится от постоянных ориентиров (опор, столбцов и т.д.). Места нахождения подземных коммуникаций по трассе обозначаются отличительными знаками. При неточности материала, содержащего сведения о существующих подземных сооружениях, производят шурфование в трех-пяти местах на каждые 100 метров в виде узких поперечных траншей, на продольной оси трассы.

Разбивку трассы ведут с соблюдением прямолинейности, при обходе препятствий выбирают кратчайший путь. При разбивке трассы должны быть фиксированы все пересечения с другими подземными сооружениями, места изменения глубины прокладки.

Группирование строительных длин кабеля производится после получения точных сведений о нахождении на трассе прокладки кабеля различных коммуникаций, пересечений железных и шоссейных дорог, речных переходов, газопроводов, о фактических длинах пролетов построенной канализации и типах колодцев. Для этого производится обследование трассы, и вносятся корректировки в проектную документацию. При подборе строительных длин следует исходить из того, что на одном регенерационном участке (соединительной линии) должен быть кабель, изготовленный одним заводом, только одной марки, с одним типом ОВ и его защитным покрытием. При группировании строительных длин кабеля, прокладываемого в грунте, расчет производится таким образом, чтобы различные пересечения трассы приходились как можно ближе к концу строительной длины, а место расположения соединительной муфты было доступно для подъезда монтажно-измерительной автомашины. В качестве основного станционного оборудования проектом предусматривается оборудование синхронных мультиплексоров уровня STM-64 FG-FOM10GL2 производства НТЦ «НАТЭКС». Все промежуточные пункты на трассе являются узлами связи и имеют специально оборудованные для этого помещения. Установку указанного оборудования предполагается осуществить в действующих ЛАЦ. Протяженность трассы проектируемой ВОЛС составляет 663 км. Проектом предусмотрена прокладка оптического кабеля СКО-ДПО-008Е/008Н-4 в грунте вдоль обочины автомобильной дороги федерального значения с национальным номером М51 с с усовершенствованным покрытием. Кабель предусматривается проложить в грунт с использованием полиэтиленовых трубок высокой плотности “SILICORE”.

3.3 Прокладка волоконно-оптического кабеля

В мировой практике система трубка из полиэтилена высокой прочности - кабель получила развитие, как альтернативный вариант кабельным линиям из армированного (бронированного) кабеля, прокладываемых непосредственно в грунт. Эта система имеет следующие преимущества: трубка несет функцию механической защиты кабеля, в связи с чем, может быть применен кабель облегченной конструкции, то есть менее материалоемкий и соответственно менее затратный, чем армированный кабель. Считается, что сочетание неармированного кабеля и трубки обеспечивает эффективную систему защиты по сравнению с армированным кабелем. Прокладку пустых трубок можно производить с помощью традиционных технических средств без опасения воздействия на кабель. Операция ввода кабеля производится только после выполнения основной части земляных работ. Одновременно можно прокладывать несколько трубок, учитывая как ближайшую потребность в линиях связи, так и резервирования на перспективу расширения сети в будущем, без проведения повторного процесса земляных работ. В случае если кабель поврежден или перестал удовлетворять современным потребностям, находящийся в канале кабель может быть извлечен и заменен другим.

3.3.1 Выбор используемого типа трубки “SILICORE”

При выборе технических параметров системы “трубка SILICORE- кабель” следует руководствоваться следующим: диаметр вводимого кабеля должен быть приблизительно в два раза меньше внутреннего диаметра трубки. При планировании на перспективу увеличения емкости и соответственно диаметра оптического кабеля это соотношение должно быть учтено. Трубки “SILICORE” на основании ТУ 529633-041-04604025-97 и сертификата соответствия разрешены для применения на территории Российской Федерации. Трубки “SILICORE” изготавливаются из полиэтилена высокой плотности. Вся внутренняя поверхность трубок покрыта твердой пленкой. Такое покрытие обеспечивает низкое трение между трубкой и вводимым в нее кабелем и сохраняет свои свойства в течении всего срока службы трубки.

Таблица 4.- Типоразмеры выпускаемых трубок “SILICORE”

Типоразмер трубки	Наружный диаметр	Толщина стенки	масса
	макс	мин	макс	мин
мм/мм	мм	мм	мм	мм	кг
25/21 32/27 32/26 32/25 37/32 37/31 40/35 40/34 40/33 40/32 50/43 50/42 50/41 63/55	25,3 32,3 32,3 32,3 37,3 37,3 40,4 40,4 40,4 40,4 50,5 50,5 50,5 63,6	25,0 32,0 32,0 32,0 37,0 37,0 40,0 40,0 40,4 40,4 50,5 50,5 50,5 63,0	2,0 2,3 2,8 3,3 2,3 2,8 2,3 2,8 3,3 3,8 3,4 3,9 4,4 3,9	2,3 2,7 3,3 3,8 2,7 3,3 2,7 3,3 3,8 4,4 3,9 4,5 5,0 4,5	0,140 0,225 0,260 0,300 0,260 0,305 0,280 0,330 0,384 0,461 0,490 0,550 0,611 0,706

Диаметр проектируемого кабеля СКО-ДПО-008Е/008Н-4 составляет 11 мм. С учетом указанных соображений и планами в перспективе прокладки дополнительного кабеля связи проектом предусматривается использовать трубку “SILICORE” типоразмера 50/43.

3.3.2 Прокладка трубок «SILICORE»

Организационно и технологически прокладка трубок мало, чем отличается от прокладки кабелей связи и должна выполняться в соответствии с указаниями действующего “руководства по строительству линейных сооружений магистральных и внутризоновых кабельных линий связи” а так же предписаниями, приведенными в настоящем документе.

Прокладка трубок в грунт может производиться как бестраншейным способом, так и в открытую траншею с последующей их укладкой. При проектировании необходимо максимально стремиться к прямолинейности трассы, так как трубка образовывает кабельный канал, в который будет в последующем вводиться кабель. При необходимости изменениях направления трассы радиус изгиба трубки не должен быть менее двух метров. Прокладка трубок должна, производится максимальными строительными длинами с наименьшим количеством соединений.

Для прокладки трубок могут использоваться могут использоваться любые типы кабелеукладчиков. Использовать кабелеукладчик следует на спрямленных и протяженных трассах, при отсутствии частых пересечений с подземными коммуникациями.

В соответствии с «Руководством по прокладке, монтажу и сдаче в эксплуатацию волоконно-оптических линий связи магистральных сетей» и «Технологической картой на прокладку оптических кабелей связи магистральных сетей» прокладка кабелей в грунты I-III групп производиться на глубину 0,9 - 1,2 метра ручным способом в открытую траншею или механизированным бестраншейным способом с применением кабелеукладчика

Глубина разрабатываемых траншей должна учитывать необходимость подсыпки песка или рыхлого грунт высотой 5-10 см для выравнивания дна траншеи, выполнения плавных переходов через крупные не извлекаемые каменистые включения. Минимальная ширина траншей, разрабатываемых землеройными механизмами, должна обеспечивать укладку необходимого количества трубок и кабелей (при их совместном заложении) в один или два слоя и определяться размерами рабочего органа (цепного рыхлителя, фрезы, ковша), а также учитывать возможность доводки траншеи ручным способом. Перед самой укладкой трубок дно траншеи должно быть обследовано и очищено от камней, обломков пород и комьев глины, выровнено подсыпкой песка или рыхлого грунта и если возможно слегка уплотнено. Трубки должны укладываться в траншею немедленно после ее разработки.

3.3.3 Соединение трубок “SILICORE”

Перед соединением трубок между собой концы трубок должны иметь ровный и перпендикулярный к продольной оси срез, обтерты от пыли и грязи. Соединение трубок, не содержащих внутри кабель должно выполняться: с помощью пластмассовых, металлических, электросварных и компенсирующих муфт.

Метод соединения с помощью пластмассовых муфт имеет преобладающее распространение в силу следующих своих качеств: образует герметичное соединение трубок с допускаемым внутри кабелеводом давлением до 2,5 МПа, обладает высокой устойчивостью к воздействию агрессивных сред, не имеет металлических деталей, позволяет неоднократный монтаж-демонтаж, позволяет соединение трубок различного диаметра, прост в монтаже. Пластмассовые муфты должны применяться только на прямолинейных соединениях трубок и не подвергаться при монтаже силовым изгибам и растягивающим нагрузкам. Рекомендуется избегать размещения муфт на изгибах трубки. Так же необходимо помнить, что причиной негерметичного соединения является некачественный монтаж муфт, а именно: задиры резинового уплотнения, испорченная поверхность трубки в зоне контакта с уплотнением, наличие песка и грязи, искривление стыкуемых трубок.

3.3.4 Прокладка оптического кабеля в полиэтиленовые трубки

В зависимости от класса волоконно-оптической линии связи, масштабности работ, технической оснащенности и экономической целесообразности, прокладка оптического кабеля в полиэтиленовую трубку может выполняться любым из представленных ниже технических способов, распространенных в мировой практике:

1) прокладка трубок с введенным заранее кабелем;

2) ручное затягивание кабеля;

3) затяжка кабеля механизированным способом;

4) поршневой метод задувки кабеля в кабелеводы;

5) бес поршневой метод задувки кабеля в кабелеводы.

После прокладки каждой строительной длины оптического кабеля необходимо произвести контрольные измерения затухания в оптических волокнах, которое должно быть в пределах установленной километрической нормы.

3.3.5 Обозначение трассы прокладки кабеля

Трассы подземных кабелей на загородных участках отмечают железобетонными замерными столбиками или другими приспособлениями. Столбики устанавливаются в местах положения муфт, на поворотах трассы, на ее пересечениях с водными преградами, дорогами и подземными сооружениями.

Столбики размещают на расстоянии 0,1 м от кабеля или муфты со стороны поля. Они устанавливаемыми на прямолинейных участках трассы через каждые 250-300 м, а в кривых - через каждые 150 м, у мест соединений, у вершины углов поворота трассы, у концов защитных труб при пересечении железных и автомобильных дорог, мест пересечения водопровода и других подземных коммуникаций.

3.3.6 Пересечения проектируемой ВОЛС с препятствиями

Основные положения:

Трасса проектируемой магистрали имеет следующие препятствия:

-пересечения с судоходной рекой Обь на 658 км;

-пересечения с железной дорогой: на 183, 396 и 511 км;

-пересечения с автомобильными дорогами: на 82, 110, 179, 261, 358, 447, 503, 581 км.

При прокладке трубопроводов под дорогами и другими препятствиями в общем существуют два основных пути производства работ открытый и закрытый.

При открытом необходимо разрытие поперек дороги траншеи с повреждением дорожного покрытия и остановкой движения транспорта по ней на время прокладки труб. Все это, естественно, связано с рядом неудобств и, кроме того, вызывает удорожание работ, так как появляется необходимость восстановления дорожного покрытия и элементов благоустройства в месте перехода.

Более перспективными являются закрытые методы прокладки труб под дорогами, не требующие устройства траншей. При прокладке труб бестраншейными способами вначале под дорогами устраивают защитные кожухи или футляры, а затем в них прокладывают сами рабочие трубопроводы. Чтобы это стало возможным, диаметр кожуха (футляра) должен быть больше, чем диаметр прокладываемого трубопровода.

Прокладку коммуникаций через водные преграды производят установками горизонтально-направленного бурения - ГНБ.

При прокладке инженерных коммуникаций через автомобильные и железные дороги на небольшие расстояния (до 50 м) и на малых глубинах (до 5 м) используют пневмопробойники.

Настоящим проектом предусматривается на пересечениях с автодорогами прокладку кабеля осуществить методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ), а также методом прокола с использованием пневмоударных установок. Кабельный переход через р.

Обь предусмотрено выполнить методом горизонтально-направленного управляемого бурения (ГНБ).

Проходы через железные дороги методом прокола с использованием пневмоударных установок, так как бурить под ж/д путями запрещено, из-за того, что оставляемая после бурения скважина может просесть и создать аварийную обстановку на переезде.

3.3.7 Способ прокола с использованием пневмоударных установок

Одним из эффективных способов бестраншейной прокладки трубопроводов с предварительным устройством горизонтальной скважины является применение пневматических пробойников.

С помощью пневмопробойников типа «Крот» можно устраивать в грунте скважины с уплотненными стенками диаметром 63-400 мм и длиной до 40- 50 м, в которых прокладывают трубопроводы.

Для прокладки стальных труб с помощью пневмопробойников их используют в качестве ударного узла, присоединенного к заднему торцу и забивающему ее в грунт (рисунок 7). На переднем конце трубы крепят конусный наконечник.



Рис. 7 Прокол грунта с помощью пневмопробойника

3.3 Монтаж оптической распределительной коробки

Оптическая распределительная коробка (ОРК) используется для подключения квартиры абонента к вертикальному распределительному участку здания на этаже с применением оптических разъемов.

Как правило, ОРК разных производителей имеют емкость от 4 до 12 абонентских подключений. Применение ОРК меньшей емкости приводит к значительному удорожанию проекта в целом, увеличивая их общее количество и стоимость монтажа. Применение ОРК большей емкости нецелесообразно в силу сложившейся практики жилой застройки - более 12 квартир на этаж в жилых многоквартирных домах не встречается.

При проектировании распределительного участка любого здания с применением ОРК, рекомендуется придерживаться следующего правила - одна коробка на каждый этаж. ОРК предназначена для установки внутри зданий, преимущественно, в существующих слаботочных кабельных нишах. Конструкция ОРК должна обеспечивать крепление на стену, на рейки в слаботочных нишах или непосредственно на межэтажный кабель ДРС. При креплении на кабель ДРС ОРК должна обеспечивать «накладной» способ монтажа. Вес ОРК не должен превышать 0.45кг. Учитывая малые размеры существующих слаботочных ниш, их наполненность установленным ранее оборудованием и кабелями габариты ОРК (высота-ширина-глубина) не должны превышать 170x160x60 мм