Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современные оптические кабели связи (ОК) практически вытесняют традиционные медно-жильные кабели связи на всех участках сети связи России. Так, строительство новых линий передачи на первичной и внутризоновых сетях связи ведется преимущественно с использованием ОК. ОК широко используются на соединительных линиях местной сети, при сооружении структурированных кабельных систем, в системах кабельного телевидения, начинают использоваться на абонентских участках и т.д.

Обеспечивается качественные улучшения в трактах передачи информации: широкополосность, помехозащищенность, большие длины трансляционных участков и другие. Одним из последних достижений в области цифровых систем передачи является разработка стандарта Synchronous Digital Hierarchy (SDH) - Синхронная цифровая иерархия.

SDH представляет собой международный стандарт на оптическую сеть связи с высокой пропускной способностью, предназначенный для обеспечения более простой, экономической и гибкой инфраструктуры телекоммуникационной сети.

Преимущества иерархии SDH перед PDH:

Преимущества иерархии SDH перед PDH очевидны. Прежде всего, технология SDH с самого начала была ориентирована на использование оптического волокна в качестве среды передачи. Иерархический ряд скоростей SDH продолжился далеко за пределы всех иерархий PDH и в настоящее время достиг 40 Гбит/с. Была разработана новая структура фреймов (модулей), позволившая осуществлять маршрутизацию потоков в сети.

Синхронность технологии SDH заключается не только в фиксированном размере модулей, но и в использовании центрального источника синхроимпульсов, что устранило вероятность нарушения синхронизации в случае потери информационных импульсов. Улучшилась управляемость сети независимо от ее сложности, повысилась надежность сети за счет резервирования. Кроме прочих достоинств в SDH появилась новая возможность - выделение полосы пропускания по требованию, т.е. динамически, в процессе самого сеанса связи путем предоставления соединению более высокоскоростного виртуального канала.

Бесплатным, но очень полезным, приложением к этой возможности стала прозрачность системы для передачи практически любых цифровых потоков, синхронных и асинхронных, сформированных с помощью других технологий, таких как ATM (Asynchronous Transfer Mode), IP (Internet Protocol), FR (Frame Relay). В частности, поддержка технологии асинхронной передачи ячеек ATM в сетях SDH является очень перспективным решением для глобальных высокоскоростных сетей с передачей разнородного трафика различных служб.

Исходные данные

Трасса: Новосибирск-Карасук

n1=1.4675

?=0.002

л=1.31мкм

K=

1. Геолого-географический анализ и выбор трассы прокладки кабеля ВОЛП

1.1 Геолого-географический анализ местности на участке г. Новосибирск - г. Карасук

Трасса прокладки кабеля расположена, на юго-востоке Западно Сибирской равнины, на юге Новосибирской области. С юга граничит с Алтайским краем, на юго-западе с Казахстаном.

Рельеф в основном равнинный. Климат континентальный, средняя температура января от ?16, до ?20 °C.

Средняя температура июля +18…+20 °C. Средняя годовая температура воздуха -- 0,2 °C .Заморозки на почве начинаются во второй половине сентября и заканчиваются в конце мая. Продолжительность холодного периода -- 178, тёплого -- 188, безморозного -- 120 дней. Годовое количество осадков ? 425 мм, из них 20 % приходится на май--июнь, в частности, в период с апреля по октябрь выпадает (в среднем) 330 мм осадков, в период с ноября по март -- 95 мм.

Из полезных ископаемых присутствуют каменный уголь, тугоплавкие глины, торф, высококачественные антрациты, руды цветных металлов (диоксид титана и диоксид циркония)

1.2 Описание оконечных пунктов

Новосибирск

Третий город России, имеет статус городского округа. Торговый, деловой, культурный, промышленный, транспортный и научный центр федерального значения. Основан в 1893 году, статус города приобрел в 1903 году. Новосибирск выполняет функции административного центра Сибирского федерального округа, Новосибирской области и входящего в её состав Новосибирского района; также город является центром Новосибирской агломерации -- крупнейшей в Сибири .По совокупности указанных признаков Новосибирск часто неофициально именуется столицей. Численность населения Новосибирска (по окончательным итогам всероссийской переписи населения 2010 года) составила 1 473 754 человек. Город расположен на Приобском плато, примыкающем к долине реки Обь, рядом с водохранилищем, образованным плотиной Новосибирской ГЭС. Территория города занимает площадь в 502,1 км.

Новосибирск является крупным промышленным центром. Основу промышленного комплекса составляют 214 крупных и средних промышленных предприятий. На их долю приходится более 2/3 объёма всей промышленной продукции Новосибирской области. Среднегодовая численность работников организаций составляет 421,2 тысяч человек. Ведущими отраслями промышленности являются энергетика, газоснабжение, водоснабжение, металлургия, металлообработка, машиностроение, на их долю приходится 94 % всего промышленного производства города. По данным новосибстата по состоянию на 1 января 2011 года в Новосибирске количество предприятий составило 132071 штука индивидуальных предпринимателей зарегистрировано 43402 человек. Оборот розничной торговли за 2009 год составил 217795,1 млн. рублей. Оборот предприятий и организаций по всем основным видам деятельности за 2009 год составил 722092,6 млн. рублей. Объём отгруженных товаров предприятиями обрабатывающего производства за 2009 год составил 89,65 млрд. рублей. В городе расположены головные офисы ряда крупных российских компаний

Карасук

Город (с 1954) в России, административный центр Карасукского района Новосибирской области. Город расположен на реке Карасук, в 383 км от Новосибирска, недалеко от границы с Алтайским краем и Казахстаном. Численность постоянного населения по данным на 1 января 2012 года -- 28 887 человек.

Город Карасук - крупный железнодорожный узел, включающий в себя две станции: Карасук-1 и Карасук-3. В городе работают предприятия пищевой промышленности: Карасукский мясоконсервный комбинат, Карасукский комбинат хлебопродуктов, рыбозавод. Карасукский молочно-консервный комбинат был закрыт в 2010 году. Большинство его сотрудников были переквалифицированы на различные должности в Карасукском локомотивном ремонтном депо.

1.3 Выбор трассы прокладки кабеля

1.3.1 Выбор трассы прокладки кабеля на загородном участке

При выборе оптимального варианта трассы прокладки ВОК мы исходили из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при проектировании особое внимание обращали на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линий связи, эффективную и надежную ее работу. При выборе трассы мы обеспечили:

· наикратчайшее протяжение трассы;

· наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства (реки, карьеры, дороги и прочие препятствия);

· максимальное применение механизации при строительстве;

· создание наибольших удобств при эксплуатационном обслуживании;

· наименьшие затраты по осуществлению защиты линии от установок сильного тока и электричества.

В нашем случае оптическую трассу Новосибирск-Карасук будет целесообразнее проложить вдоль автомобильной дороги Р-380 до п.Ордынск. После на пересечение автодорог Р-380 и Р-382 трасса пойдёт вдоль автодороги Р-382 (см. Рисунок 1.1).

На пути прокладки кабеля ожидается 4 захода кабеля в населенные пункты, а именно: Ярково, Ордынск, Кочки, Краснозерское. Ожидается 11 пересечений с водными преградами.

Так же если прокладывать ОК от Новосибирска до Карасука всегда с левой стороны автодороги, то будет всего лишь 4 пересечения с асфальтовыми дорогами и 1 пересечение с ЖД путями при въезде в г.Карасук.

Рисунок 1.1- Трасса прокладки кабеля на участке Новосибирск-Карасук

Таблица 1.1 - Характеристика трассы прокладки кабеля

Характеристика трассы	Единица измерения	Количество единиц
1. Общая протяженность трассы: · вдоль автомобильных дорог с твердым покрытием; · вдоль грунтовых автомобильных дорог; · вдоль железных дорог.	км	383,0 383,0 0 0
2. Способы прокладки кабеля: · кабелеукладчиком; · вручную; · в канализации.	км	340,19 26,81 16
3. Количество переходов: · через судоходные реки; · через несудоходные реки; · через железные дороги; · через автомобильные дороги.	1 переход	0 11 1 4

Данные для заполнения таблицы 1.1 мы определили на основании изучения картографического материала и природных условий районов прохождения трассы. Объем прокладки кабеля в канализации В Новосибирске взяли равным 6км в остальных пунктах по 2км в каждом (из общей протяженности трассы 40% приняли как существующую). Из остальной протяженности трассы 7% предусмотрели на прокладку кабеля вручную, а остальную часть - кабелеукладчиком.

Выбрав вариант трассы, мы рассчитали необходимое количество прокладываемого ВОК (таблица 1.2), предусмотрев запас с учетом неровности местности, выкладки кабеля в котлованах, колодцах и так далее (всего 401.635км. кабеля)

Таблица 1.2 - Необходимое количество прокладываемого ВОК

	Нормы расхода ВОК на 1 км трассы, км	Количество кабеля, км
В грунт	1,04	381,68
Через водные преграды	1,14	3,043
В кабельной канализации	1,057	16,912

Глубина прокладки ВОК в грунте 1…4 группы не менее 1,2 м. При пересечениях автомобильных и железных дорог прокладку ВОК проектируем в асбестоцементных трубах с выводом по обе стороны от подошвы насыпи или полевой бровки на длину не менее 1 м.

1.3.2 Выбор трассы прокладки кабеля в населенных пунктах

В городах и крупных населенных пунктах ВОК прокладываем в телефонной кабельной канализации или в коллекторах (расчет протяженности кабельной канализации см. в таблице 1.3).

Таблица 1.3 - Расчет протяженности кабельной канализации

Населенный пункт	Население, тыс.чел.	Ориентировочный объем прокладки кабеля в канализации	Протяженность кабельной канализации, км
Новосибирск	1 473 754	4 км на населенный пункт численностью 500 тыс.чел.	6
Ордынск	10 780		2
Кочки	4 150		2
Краснозёрское	10 408		2
Карасук	28 887		2
Ярково	1 119		2
ВСЕГО: 16 км

В виду того, что 40% из общей протяженности канализации мы приняли как существующую (6,4 км), то для остальных 60% нужно предусмотреть строительство новой кабельной канализации (протяженность 9,6 км).

При выборе трассы кабельной канализации мы стремились к сокращению числа пересечений с уличными проездами, с автомобильными и железными дорогами. Трассу кабельной канализации проектировали на уличных и внутриквартальных проездах с усовершенствованным покрытием. Минимально допустимое заглубление трубопроводов кабельной канализации в середине пролета представлено в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Минимальные значения заглубления трубопроводов

Материал труб	Под пешеходной частью улиц, м	Под проезжей частью улиц, м	Под электрическими, железно-дорожными, трамвайными путями, от подошвы рельс, м
Асбоцемент	0,4	0,6	1,0
Полиэтилен	0,4	0,6	1,0
Сталь	0,2	0,4	-

Смотровые устройства (колодцы) кабельной канализации проектируем:

· проходные - на прямолинейных участках трасс, в местах поворота трассы не более чем на 150, а также при изменении глубины заложения трубопровода;

· угловые - в местах поворота трасс более чем на 150;

· разветвительные - в местах разветвления трассы на два (три) направления;

· станционные - в местах ввода кабелей в здания телефонной станции.

Прокладку ВОК в кабельной канализации проектируем в свободном канале.

2. Определение числа каналов на внутризоновых и магистральных линиях

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

Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения в РФ.

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.

, чел. (2.1)

где Н0 -- народонаселение в период переписи населения , чел.;

р - средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается по данным переписи 2-3%); (примем 3%).

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

Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперед по сравнению с текущим временем.

Следовательно, t = 5+(tm -- t0), где tm -- год составления проекта;

t0 -- год, к которому относятся данные Н0.

t=5+(2012-2012)=5лет

Рассчитаем планируемое количество населения

Новосибирск

Карасук

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических экономических, культурных и социально- бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основании статистических данных, полученных предприятием связи за предшествующие проектированию годы. Практически эти взаимосвязи выражают через коэффициент тяготения f1, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%). Примем f1= 5%.

Учитывая это, а также то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородной связи имеют превалирующее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используют приближенную формулу:

(2.2)

где 1 и f1 -- постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются 5%, тогда 1 = 1,3; = 5,6;

f1 -- коэффициент тяготения, f1 = 0,05 (5 %);

y - удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,05Эрл;

mа и mб - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АНТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,38, количество абонентов в зоне АМТС

m=0,38 Ht (2.3)

где Нt- из формулы (2.1 ).

=0.38*1708484,804=649224,2255

=0,38*33487,950=12725,421

Рассчитаем количество каналов:

Принимаем nтф= 47 кан

Таким образом можно рассчитать число каналов для телефонной связи между заданными оконечными пунктами, но по кабельной магистрали организуют каналы и других видов связи, а также должны проходить и транзитные каналы. Общее число каналов между двумя междугородными станциями заданных пунктов

nаб=nтф+nтг+nпв+nпд+nпг+nтр+nтв, (2.4)

где: nтф - число двухсторонних каналов для телефонной связи;

nтг - то же для телеграфной связи;

nтв - то же для передачи телевидения;

nпв - то же для передачи проводного вещания;

nпд - то же для передачи данных;

nпг - то же для передачи газет;

nтр - транзитные каналы.

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, например: 1 ТВ кан. = 1600 ТФ кан.; 1 ТГ кан. = 1\24 ТФ кан.; 1 ПВ кан. = 3 ТФ кан. и т.д., целесообразно общее число каналов между заданными пунктами выразить через телефонные каналы. Для курсового проекта можно принять

nтфnтг+nпв+nпд+nпг+nтр, (2.5)

Тогда общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле

nаб2nтф +nтв, (2.6)

где nтф - число двухсторонних телефонных каналов определяют по (2.2)

nтв - число двухсторонних телевизионных каналов.

В курсовом проекте необходимо произвести расчет пользователей INTERNET для каждого населенного пункта:

P=V*Э*N

где V - скорость передачи, бит/с ( принять 56Кбит/с);

Э - удельная нагрузка в ЧНН,( принять 0.04Эрл);

N - количество пользователей;

Количество пользователей INTERNET рассчитывается по формуле:

N=0,038*0,8(Ht1+Ht2)=0,038*0,8(1708484,804+33487,950)=52955,97

P=56000*0.04*52955,97=118,6 Мбит/с

nin=118,6*30/2=1779

Тогда общее число каналов (с учетом INTERNET):

n=nаб+nin+nтв94+1779+1600=3473кан

Количество потоков:

nпотоков =116

3. Расчет параметров оптического волокна

Зная ? и n1,найдём n2:

(3.1)

тогда

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую аппертуру:

(3.2)

n1 - показатель преломления сердцевины ОВ;

n2 - показатель преломления оболочки ОВ.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

(3.3)

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

(3.4)

Примем a=4,75мкм, т.к волокно одномодовое по Рекомендации ITU-T G.652C



a - радиус сердцевины ОВ;

- длинна волны, мкм.

Определим число мод:

N=V2/2 - для ступенчатого ОВ;

Расчет затухания

Собственное затухание ов зависит от , n1 и n2 , и рассчитывается по формулам:

с=п+р+пр (3.5)

где п затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

дБ/км, (3.6)

tg - тангенс диэлектрических потерь ОВ.

В курсовом проекте примем tg=10-11

- длинна волны, км.

р - затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;

k= 1,3810-23 Дж/К - постоянная Больцмана ;

Т=1500 К - температура плавления кварца;

= 8,110-11 м2/Н - коэффициент сжимаемости

 (3.7)

пр - затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце посторонних ионов различных материалов или гидроксидных групп.

с=п+р дБ/км

кабельное затухание - обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

В курсовом проекте примем

Тогда

Расчетное суммарное затухание будет:

=с+к , дБ/км (3.8)

=0,265+0,13=0,395дБ/км

Расчет дисперсии

Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

(3.9)

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.

Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длинной волны.

=1 нм для ППЛ;

мат=М(); пс/км (3.10)

М() - удельная дисперсия материала,.

- ширина спектра источника излучения, нм.

волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длинны волны:

вол=В(); пс/км (3.11)

В() - волноводная дисперсия, .

профильная дисперсия проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

пр=П(); пс/км (3.12)

П() - удельная профильная дисперсия, .

для нашей длины волны 1.31мкм примем:

М(), пс/(кмнм)=-5пс/км*нм

В(), пс/(кмнм)=8пс/км*нм

П(), пс/(кмнм)=4пс/км/нм

Тогда:

мат=М()=1*(-5)=-5пс/км

вол=В()=1*8=8пс/км

пр=П()= 1*4=4пс/км

Так как волокно одномодовое то модовая дисперсия отсутствует.

4. Выбор системы передачи и определение ёмкости кабеля

4.1 Система передачи

В оптических системах передачи используется то же принцип образования многоканальной связи, что и в системах работающих по электрическому кабелю, т.е. временное и частотное разделение каналов. В настоящее время все наибольшее распространение получают волоконно-оптические системы синхронной цифровой иерархии (Synchronous digital hierarchy, SDH-иерархические серии цифровых скоростей передачи и транспортных структур, стандартизированных рекомендациями МСЭ-Т).

Среди преимуществ стандарта SDH можно отметить следующее

· допускает использование систем разных производителей (стыковка на промежуточном уровне),

· синхронный обмен данными в сети,

· расширенные возможности передачи/приема информации об операциях, администрировании, обслуживании и развитии структуры (OAM&P) - Operations, administration, maintenance, and provisioning),

· настройка сети на предоставление новых видов услуг.

Стандарт SDH определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module - STM). Основная скорость передачи сигнала составляет 155,520 Мбит/с. Более высокие скорости кратны основной скорости . Скорости передачи данных по каналам SDH представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. - Скорости передачи соответствующие STM-N

Уровень	Модуль	Скорость передачи Мбит/с
1	STM-1	155,520 (155)
4	STM-4	622,080 (622)
16	STM-16	2488,320 (2500)
64	STM-32	9953,280 (10000)

Для организации связи нам потребуется система передачи STM-4, для организации наших 116 потоков. Для нашего случая выберем систему FlexGain A155

FlexGain A155

Особенности

· Надежность (средний срок наработки на отказ более 20 лет)

· Безопасность (защита от несанкционированного доступа)

· Гибкость и масштабируемость

· Управляемость, включая контроль качества передачи

· Конвергенция TDM- и Ethernet-трафика

· Открытость

· Экономичность

· Простота в инсталляции и обслуживании

· Поддержка SFP-модулей

· Поддержка функций GFP, LCAT, MSTP, QoS

· Поддержка функций Holdover, Retiming

FlexGain A155 - полнофункциональный SDH-мультиплексор выделения/добавления для смешанного трафика TDM+Ethernet. FlexGain A155 предназначен для построения транспортных сетей SDH уровней STM-1/4, кольцевых и линейных структур. Может применяться в качестве кросс-коннектора, поддерживающего четыре направления STM-1. Поддерживает все типы защиты SDH- и Ethernet-трафика.

Оптимизирован для строительства волоконно-оптических сетей связи с передачей совместного трафика TDM и Ethernet. Интерфейсы: E1, E3/DS3, STM-1о/е, STM-4 и Ethernet 10/100/1000BaseT.

Поддерживает два направления STM-4 или до четырех направлений STM-1. Производительность матрицы кросс-коннекта 5*STM-1.

Таблица 4.2 Технические характеристики системы передачи

Линейные интерфейсы
Тип интерфейса	рек. ITU-T G.703	Ethernet 10/100/1000BaseT*	STM-1o рек. ITU-T G.957/G.958	STM-1e рек. ITU-T G.703	STM-4 рек. ITU-T G.957/G.958
	E1	E3	DS3
Количество интерфейсов	21 ... 63	1 ... 3	1 ... 3	1 ... 8	1 ... 4	1 ... 4	1 ... 2
Скорость передачи, Мбит/с	2,048	34,368	44,736	n*VC12/VC3	155,520	155,520	622,080
Линейный код	HDB3	HDB3	B3ZS	-	NRZ	CMI	NRZ
Импеданс, Ом	120/75	75	75	-	-	75	-
Интерфейсы управления
Порт локального терминала	VT100, RS232
Порт сетевого управления	TCP/IP, 10BaseT
Интерфейс обслуживания станционного помещения
4 входа для внешних аварийных сигналов	Оптопара внешний источник питания 48/60 В ток потребления 100 мА
2 выхода к сигнализации станции	релейный контакт напряжение на разомкнутых контактах < 72 В ток через замкнутые контакты < 100 мА
Цифровые интерфейсы служебной связи (EOW) и доступа к заголовкам SDH (AUX)
Тип интерфейса	V.11 синхронный (RJ-45)
Скорость передачи	64 кбит/с
Интерфейс внешней синхронизации
Вход	2*2048 МГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Выход	2*2048 МГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Требования к электропитанию
Напряжение электропитания	-48/-60 В (диапазон -36 ... 72 В) постоянного тока 110 ... 240 В переменного тока (с дополнительным адаптером)
Потребляемая мощность	до 45 Вт
Габариты
Шасси для 19" стойки (ВхШхГ)	90х440х300 мм
Условия эксплуатации
Температурный диапазон работы	+5 ... +45°С
Относительная влажность	< 85% при t = +25°С
* - протокол GFP (Generic Format Protocol), поддержка QoS и VLAN (IEEE 802.1 D/Q)

Таблица 4.3 Характеристики оптических интерфейсов (SFP-модулей) STM-1/4 в соответствии с рек. ITU-T G.957 и G.958

Тип оптического интерфейса	S-1.1	1.1 S-1.1 Bidi/1.1 S-1.2 Bidi	L-1.1 Bidi/L-1.2 Bidi	IC-1.1	L-1.2	S-4.1	L-4.1	L-4.2
Оптический передатчик
Диапазон рабочих длин волн, нм	1310	1360/1460 1480/1580	1270/1350 1530/1570	1310	1550	1310	1310	1550
Средняя мощность передачи, включая запас на старение: максимум, дБм минимум, дБм	-8 -15	-8 -15	0 -6	0 -5	0 -5	-5 -15	+2 -3	+2 -3
Оптический приемник
Чувствительность приемника при коэффициентe ошибок 10-10, дБм	-28	-28	-33	-34	-34	-28	-28	-28
Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм	-8	-8	-5	0	-10	-8	-8	-8
Диапазон допустимого затухания между S и R, дБ	0 ... 12	0 ... 12	10 ... 26	0 ... 28	10 ... 28	0 ... 12	10 ... 24	10 ... 24
Длина ВО линии, включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление ВОК, км	0 ... 20	0 ... 15	0 ... 40	0 ... 60	35 ... 100	0 ... 20	10 ... 60	10 ... 90

В нашем случае выбираем оптический интерфейс L-4.1

5. Выбор ОК

Тип кабеля определяется заданной длиной волны, допустимыми потерями и дисперсией, а также условиями прокладки (категория грунта, наличие переходов через водные преграды и другое). Число волокон выбирается в зависимости от требуемого числа каналов и системы передачи, но не меньше четырех

Исходя из рассчитанных параметров, числа каналов и системы передачи можно выбрать кабель ОКНБ-М6П-А16-7 фирмы «Сарансккабель». Оптические кабели марки ОКБ… предназначены для прокладки в грунтах всех категорий, кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям, при пересечении рек (в том числе судоходных) и водных преград, в кабельной канализации, на мостах и эстакадах.Его основные характеристики представлены в таблице 5.1.

16 волокон выбирали из следующих соображений:2 волокна для обеспечения передачи в двух направлениях, 2 волокна для резерва, 4 волокна на дальнейшее перспективное развитие и 8 волокон под аренду.

Рисунок 5.1 Оптический кабель зоновой связи

Таблица 5.1 Основные характеристики кабеля ОКБ

Количество оптических волокон, шт.	Коэффициент затухания, дБ/км	Допустимое растягивающее усилие, кН	Тепературный диапазон, °С	Наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг
	одномод	одномод
	1550 нм	1310 нм
2-144	0,35	0,4	7-20	-40...+60	от 15,6	от 450

6. Расчет длины участка регенерации

При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (L) и длина участка регенерации по широкополосности (LB), так как причины, ограничивающие предельные значения L и LB независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величены длины участка регенерации по затуханию:

L макс - максимальная проектная длина участка регенерации;

L мин - минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки величин длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:

(6.1)

(6.2)

(6.3)

Где Амакс, Амин (дБ) - максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 10-10;

ок (дБ/км) - километрическое затухание выбранного ОК;

нс (дБ) - среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

Lстр - среднее значение строительной длины на участке регенерации;

рс (дБ) - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;

n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;

------ () - суммарная дисперсия многомодового ОВ в выбранном ОК;

(нм) - ширина спектра оптического излучения выбранной СП;

В (МГц) - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной СП;

М (дБ) - системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации.

Максимальное значение перекрываемого затухания (Aмакс) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника для ВОСП на базе ЦСП. Минимальное значение перекрываемого затухания (Aмин) определяется как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем перегрузки приемника для ВОСП на базе ЦСП.

Aмакс = Pпер - Pчув.фот (6.4)

pпер - максимальная мощность оптического излучения передатчика=+2 дБм.

Pчув.фот - гарантированная чувствительность приемника = -28 дБм.

Aмакс = Рпер - Рчув.фот. = +2-(-28) = 30 дб

Минимальное значение перекрываемого затухания определяется:

АМИН = pпер. - pперегр, Дб (6.5)

где pпер. - максимальная мощность оптического излучения передатчика= +2 дБм,

pперегр.- уровень перегрузки приемника -8дБм.

Aмин = 2-(-8) = 10 дБ.

Параметры оптических волокон и кабелей приведены в технических характеристиках на поставляемый оптический кабель (ок,) и определяются условиями и технологией прокладки (нс, Lстр).

Системный запас (М) учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменение характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОСП исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора.

Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2дБ (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6дБ (наихудшие условия эксплуатации).

Таким образом, исходя из технических характеристик аппаратуры и параметров ОК имеем следующие данные:

Aмакс = 30 дБ; Aмин = 10 дБ М = 6 дБ.

ок = 0,4 дБ/км; нс = 0,09 дБ; = 1 нм;

Lcтр = 4 км; рс = 0,48 дБ;

В =622,080Мгц;

n = 2; = 7 пс/нмкм;



Соотношение выполнено LВ> L макс

7. Схема размещения регенерационных пунктов на трассе прокладки оптического кабеля

Вся длина трассы составляет 383км. Из полученной ранее максимальной длины регенерационного участка мы решили установить регенерационные пункты в количестве 7 штук как показано на рисунке ниже:

Рисунок 7.1 Схема размещения регенерационных пунктов 1,2,3,5,6,7 НРП на соответствующих участка трассы расположены через равные расстояния чотбы был заход в города.

8. Составление сметы на строительство линейных сооружений

Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы. Коэффициент пересчета примем 49.

внутризоновый линейный оптический волокно

Таблица 8.1 Локальная смета на прокладку и монтаж оптического кабеля

Наименование работ и материалов	Един. Изм.	Количество на всю линию	Стоимость материалов и работ, руб	Зарплата, руб.
			На ед. изм.	На всю линию	На ед. изм.	На всю линию
Кабель	км	398,72	47929,28	19110362,52
Прокладка кабелем кабелеукладчиком	км	341,19	3234	1103408,46	833,49	284378,4531
Прокладка кабеля вручную (с учетом рытья и засыпки траншеи)	км	26,81	30870	827642,7	28420	761940,2
Строительство телефонной канализации	км	9,6	49980	479808	14700	141120
Протягивание кабеля в канализации	км	16	6713	107408	3635,8	58172,8
Устройство переходов через шоссейные и железные дороги	Один переход	5	13475	67375	6811	34055
Устройство переходов через реки шириной: · До 100 м · До 200 м · До 600 м	Один переход	2 3 6	3949,4 5145 39490	7898,8 15435 236940	1029 1764 10290	2058 5292 61740
Монтаж, измерение и герметизация муфт	Шт.	198	14112	2794176	4998	989604
Итого	1	24750454,48	2
Заработная плата	2	2338360,4531
Накладные расходы на заработную плату 87% от 2	0,872	2034373,594
Итого (1+1,872)	3	26784828,07
Плановое накопление 8% от 3	0,083	2142786,246
Всего по смете (1+0,08) 3	Р	28927614,32

Для расчета локальной сметы необходимо определить длину кабеля с учетом эксплуатационного запаса ().

В курсовом проекте примем =4%, тогда длина кабеля определится следующим образом:

Lкаб=(lб+ lвр)1,04+ lкан.=(341,19+26,81)*1,04+16 =398,72км (8.1)

Где lб - длина трассы при бестраншейной прокладке (кабелеукладчиком);

lвр - длина трассы, разрабатываемой вручную;

lкан - количество кабеля прокладываемого в канализации.

Стоимость зарплаты при устройстве перехода через крупные судоходные реки примем в 10 раз больше, чем стоимость прокладки кабелеукладчиком через мелкие несудоходные реки.

количество муфт по трассе:

=383/2-1=191 ; (8.2)

количество муфт в колодцах кабельной канализации:

=16/2-1=7; (8.3)

lс.д. =2 км.

Общее количество муфт:

n=nтр+nкан =191+7=198 (8,4)

После составления локальной сметы составляется объектная смета (объединяющая в своем составе данные из локальных смет в целом на объект) на строительство линейных сооружений на участок ОРП - ОРП.

Для оценки экономичности проекта определяются показатели единичной стоимости, т.е. стоимости 1 канало - километра и 1 км трассы проектируемой магистрали. Эти показатели определяются по формулам:

= , в руб; (8.5)

, в руб. (8.6)

Таблица 8.2 Объектная смета на строительство линейных сооружений на участке ОРП - ОРП.

№ п/п	Наименование работ и затрат	Сметная стоимость, тыс.руб.
1	Прокладка и монтаж кабеля Р	28927614,32
2	Временные здания и сооружения 3,2%	925683,6582
3	Зимнее удорожание 4,5%	1301742,644
4	Непредвиденные расходы 1,5%	433914,2148
	Итого по смете Собщ	31588954,84

=31588954,84/3473*383=23,74руб

=31588954,84/383=82477,68руб

9. Расчет параметров надежности оптического волокна

Требуемая быстрота и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством работы всех звеньев сети электросвязи: предприятий, линий связи, технических средств. Обобщающим показателем работы средств связи является надежность.

Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров. Надежность ОК - свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

При проектировании должна быть произведена оценка показателей надежности. Необходимо рассчитать коэффициент готовности (Кг) и время наработки на отказ (То ).

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

Наработка на отказ - среднее значение времени наработки между двумя последовательными отказами.

Время восстановления ОК - продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или нескольких ОВ.

Требуемые показатели надежности для внутризоновой первичной сети (ВзПС):

· Коэффициент готовности >0,998;

· Среднее время между отказами >2050 часов;

· Время восстановления <4,24 часов.

Для оборудования линейных трактов на ВзПС и СМП должно быть:

o время восстановления НРП- Тв нрп < 2,5 час (в том числе время подъезда-2 часа);

o время восстановления ОРП, ОП -Тв орп < 0,5 час;

o время восстановления ОК- Тв ок < 10 час (в том числе время подъезда 3,5 часа)

Расчет параметров надежности в курсовом проекте будем производить для канала ОЦК на перспективной цифровой сети.

Среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км. кабеля в год:

= 0,34

Тогда интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП (L)

определится как :

(9.1)

где L - длина проектируемой магистрали:

8760 - количество часов в году.

При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии),коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле:

(9.2)

Тв - время восстановления



а коэффициент готовности:

(9.3)

При длине канала (магистрали) L не равной Lм среднее время между отказами определяется как:

(9.4)

Т0 - средне значение времени между двумя

Lм - из табл.

Для случаев эксплуатации ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления, начинающегося с обнаружения предотказного состояния

объектов технической эксплуатации (ОТЭ), т.е. повреждения, необходимо для инженерных расчетов показателей надежности использовать выражение:

(9.5)

где t1 - время подъезда

Сравнивая полученные показатели с нормативными, можно сделать вывод о надежности данной системы.

Заключение

В результате проведения расчетов и рассуждений в данном курсовом проекте была спроектирована внутризоновая ВОЛП, соединяющая между собой Новосибирск и Карасук. На основе исходных данных было рассчитано необходимое число каналов, параметры оптического кабеля, по рассчитанным параметрам был выбран тип оптическогокабеля и тип аппаратуры. Также была составлена схема размещения регенерационных участков. В заключение всей курсовой работы была приведена смета на строительство и монтаж ВОЛП а так же расчет параметров надежности ВОЛП, в ходе этих расчетов был сделан вывод о надежности данной системы.

Список литературы

1. Горлов Н.И., Микиденко А.В., Минина Е.А. Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП. Новосибирск, 2003.-230 с.: ил.

2. Горлов Н.И. Методические указания к курсовому проекту «Проект магистральной (внутризоновой) ВОЛП» по курсу «Оптические направляющие среды и пассивные компоненты ВОЛС» СибГУТИ: Новосибирск, 2002 г.

3. Конспект лекций по курсу Оптические направляющие среды и пассивные компоненты ВОЛС

4. Статистический справочник.

Размещено на Allbest.ru