Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Проект внутризоновой ВОЛП на участке Новосибирск-Куйбышев

Введение

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) являются в настоящее время наиболее перспективным направлением развития системы связи. Основой ВОЛС являются оптические кабели, параметры передачи которых определяются используемыми в них волоконными световодами .

Преимущества ВОЛП:

Волоконно-оптические линии обладают рядом преимуществ перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи:

· Малое затухание сигнала (0,15 дБ/км в третьем окне прозрачности) позволяет передавать информацию на значительно большее расстояние без использования усилителей. Усилители в ВОЛП могут ставиться через 40, 80 и 120 километров, в зависимости от класса оконечного оборудования.

· Высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи.

· Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию.

· Информационная безопасность -- информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку». Подключиться к волокну и считать передаваемую информацию, не повредив его, невозможно.

· Высокая защищённость от межволоконных влияний -- уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.

· Пожаро- и взрывобезопасность при измерении физических и химических параметров

· Малые габариты и масса

Недостатки ВОЛП

· Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля (особенно, если в качестве силового элемента используется стеклопластиковый пруток) возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин.

· Сложная технология изготовления как самого волокна, так и компонентов ВОЛС.

· Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).

· Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛП лучше, чем для других систем.

· Замутнение волокна с течением времени вследствие старения.

Применение ВОЛП

Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней - от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать внутризоновую ВОЛП между населенными пунктами Новосибирск-Куйбышев.

Исходные данные

n₁=1,485

n₂=1,482

=1,55 мкм

Трасса : Новосибирск-Куйбышев.

1.Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛС между Новосибирском и Куйбышевым

При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля (ВОК) исходят из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при проектировании особое внимание должно быть обращено на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линий связи, эффективную и надежную ее работу.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать внутризоновую линию связи Новосибирск-Куйбышев.

Оптимальным считается вариант прокладки кабеля вдоль автомобильных дорог, железной дороги, т.к. в случае повреждения ремонт такого кабеля займет меньше времени.

Между Куйбышевом и Новосибирском кабель можно проложить двумя способами:

- вдоль трассы М51;

- подвеска на опорах контактной сети железной дороги ;

В рамках данного проекта принимается решение подвески оптического кабеля на опорах контактной сети, исходя из нижеследующего:

- из уменьшения расходов по строительству, эксплуатации и ремонту;

- автомобильная дорога и железная дорога между Куйбышевом и Новосибирском располагаются практически параллельно друг другу, исходя из этого длина линии в обоих случаях будет относительно одинаковой;

-характер местности являет собой сочетание лесной, степной и не редко заболоченной зон, что усложняет прокладку кабеля в грунт, а в дальнейшем усложняет его ремонт;

Протяженность трассы прокладки кабеля без учета запаса- 314км.

Ситуационная схема трассы представлена на рисунке 1.1, где красным цветом обозначена железная дорога, а черным- оптический кабель, подвешенный на опорах контактной сети.

2. Определение необходимого числа каналов

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

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

Н₀ - народонаселение в период проведения переписи, чел.

Р - средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается по данным переписи 2-3%),

t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения. Год перспективного проектирования в данном курсовом проекте принимается на 5 лет вперёд по сравнению с текущим временем.

Следовательно, t=5+(t_m - t₀). Где t_m - год составления проекта, t₀ -- год, к которому относятся данные.

t=5+(2010 - 2002)=5+8=13

По данным переписи 2002 года численность населения:

В Куйбышевском районе Новосибирской области- 72305 чел.;

В Новосибирской области за исключением Куйбышевского района- 2639857-72305=2567552 чел.;

Количество населения(на перспективу ):

- Новосибирск (область за исключением Куйбышевского района):

-Куйбышевский район :

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи, вообще говоря, зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Практически эти взаимосвязи выражаются через коэффициент тяготения f₁, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%). В курсовом проекте следует принять f₁=10%.

Для расчёта телефонных каналов используем приближенную формулу:

где

₁ и ₁ -- постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, обычно потери задают в 5%, тогда ₁ = 1,3, ₁=5,6,

f₁-- коэффициент тяготения, f₁ = 0,1 (10%),

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

m_а и m_б - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

Количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,3 количество абонентов в зоне АМТС можно определить по формуле:

-Новосибирск:

- Куйбышев:

Таким образом, число каналов между Новосибирском и Куйбышевом:

n_аб 2n_тф

n_аб 2*260,68522

число потоков Е1 522/30=18

число потоков с Интернетом 18+26=44

3.Выбор системы передачи и определение ёмкости кабеля

емкость кабеля и система передачи выбираются исходя из необходимого числа телефонных каналов .

Тип кабеля и система передачи выбираются так, чтобы при соблюдении необходимых качественных показателей проектируемая линия была наиболее экономичной как по капитальным затратам, так и по эксплуатационным расходам.

Система связи по оптическому кабелю предусматривает передачу информации по одному оптическому волокну, а прием по другому, что эквивалентно четырехпроводной однокабельной схеме организации связи.

В волоконно-оптических системах передачи (ВОСП) применяется, как правило, цифровая импульсная передача. Это обусловлено тем, что аналоговая передача требует высокой степени линейности промежуточных усилителей, которую трудно обеспечить в оптических системах. Используя модуляцию интенсивности излучения света проще использовать цифровые системы передачи (ЦСП).

В настоящее время выпускается достаточно много ВОСП как отечественных, так и зарубежных. Большой интерес представляет аппаратура Синхронной Цифровой Иерархии (SDH).

Системы передачи Синхронной Цифровой Иерархии разработаны специально для ВОЛП и имеют следующие преимущества:

высокая скорость передачи STM-1 -155 Мбит/с, STM-4- 622 Мбит/с, STM-16 -2,5 Гбит/с;

упрощенная схема построения и развития сети связи;

малые габариты и энергопотребление;

высокая надежность сети;

полный программный контроль за состоянием сети;

гибкая система маршрутизации потоков;

высокий уровень стандартизации технологии SDH.

С учетом того, что передаваемый поток (44Е1) обслуживается мультиплексорами уровня STM - 1, , выбираем мультиплексоры уровня STM - 1:

SDH OptiX Metro 1000 :

Оборудование OPTIX 155/622H производства компании Huawei - это оборудование оптической передачи SDH имеющее компактные размеры. Оно допускает переход от уровня STM-1 к уровню STM-4 без прерывания работы.

Оборудование OPTIX 155/622H совместимо с SDH линейкой оборудования компании Huawei, позволяет строить сети передачи SDH отвечающие всем соответствующим стандартам. Благодаря наличию интерфейсов PDH данное оборудование можно использовать при построении различных телекоммуникационных сетей, включающих такие объекты как оборудование доступа, базовые станции мобильной сети GSM, базовые станции системы беспроводного доступа ETS, коммутационные системы и маршрутизаторы.

Применение оборудования OPTIX 155/622H в сетях передачи:

Оборудование OPTIX 155/622H имеет гибкие возможности по кросс-коммутации. Оно может использоваться в качестве оборудования передачи, интегрируемого в более крупное оборудование сети доступа.

При создании этого оборудования использованы самые передовые технологии. Оно совместимо со всем производимым в данный момент оборудованием SDH компании Huawei по оптическим интерфейсам, функциям синхронизации, управлению и функциям обработки заголовка (возможность связи по служебному телефону), и может использоваться как отдельно, так и совместно с ним при построении сложных многоуровневых сетей.

Оборудование OPTIX 155/622H может использоваться для построения сетей типа “точка-точка”, “цепь”, “звезда”, “кольцо” и “ячеистая сеть”, и способно поддерживать различные сложные сетевые топологии, такие, например, как пересечение нескольких колец (и как один из вариантов - соприкасающиеся кольца) и комбинации структур типа “кольцо” и “цепь”. Благодаря совершенному механизму защиты оборудование может использоваться при построении локальных сетей высокой надежности и сетей доступа усложненной структуры.

Оборудование OPTIX 155/622H оснащено интерфейсами сетевого управления нескольких типов. Оборудование обеспечивает полнофункциональное сетевое управление и удовлетворяет всем требованиям по функциям OAM&P, описанных в соответствующих рекомендациях ITU-T.

Особенности OPTIX 155/622H (Metro 1000):

Высокая степень интеграции, небольшие размеры и вес, низкая стоимость

Внешние габариты: 436мм (Д) Ч 296мм (Ш) Ч 86мм (В).

Общий вес оборудования OPTIX 155/622H в типовой конфигурации - 7кг. В полной конфигурации - 8 кг.

Архитектура системы:

Использование модуля кросс-коммутации в качестве центрального элемента позволило сделать структуру OPTIX 155/622H достаточно простой и тем самым максимально использовать все преимущества сети SDH по гибкости построения и защите сети.

Гибкая конфигурация системы:

Оборудование OPTIX 155/622H может быть сконфигурировано весьма гибко. Максимальное количество оптических интерфейсов STM-1, которое может быть установлено на одном комплекте оборудования - 6 (три блока сдвоенных оптических интерфейсов STM-1), а STM-4 - 3 интерфейса .

В максимальной конфигурации обеспечивается до 64 трибутарных электрических интерфейсов 2M (E1) на одном комплекте оборудования, а при необходимости большего количества трибутарных интерфейсов несколько комплектов оборудования могут быть соединены между собой по каскадной схеме (при помощи блоков оптических интерфейсов).

Количество 2M-интерфейсов по нашему выбору также может гибко изменяться и принимать следующие значения: 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64 (в зависимости от комбинации блоков электрических интерфейсов 2M. Для получения более подробной информации см. пункт 4.2.3 Главы 4). Количество совместимых интерфейсов 2M/1.5M может быть равно 8, 16.

Совершенный механизм защиты:

Оборудование оптической передачи OPTIX 155/622H имеет мощные функции защиты на сетевом уровне и тем самым значительно повышает надежность сети.

На сетевом уровне обеспечиваются следующие режимы защиты:

· Защита пути нижнего порядка: VC-12

· Защита однонаправленной мультиплексной секции

Надежность синхронизации системы:

В оборудовании OPTIX 155/622H в качестве внутреннего источника синхронизации используется самый современный термостатированный кварцевый генератор, а система синхронизации использует при работе адаптивный алгоритм цифрового фильтрования. Блоки линейных оптических интерфейсов, устанавливаемые в позиции IU1, IU2 и IU3 предоставляют до 6 оптических интерфейсов и соответственно 6 линейных источников синхросигнала.

С блоков трибутарных электрических интерфейсов (TU), устанавливаемых в слоте IU2 и IU3 может сниматься по 2 опорных синхросигнала, т.е. всего - 4 источника синхросигнала.

С TU, устанавливаемого в слоте IU4 может сниматься до 6 синхросигналов.

Имеется два интерфейса 2048кГц или 2048 кбит/с для ввода внешнего синхросигнала в оборудование и два - для вывода (для синхронизации какого-либо другого оборудования).

Различные типы данных сети и интерфейсы данных пользователя :

В оборудовании OPTIX 155/622H имеется функция обработки заголовка, позволяющая предоставить пользователю доступ к различным интерфейсам данных:

Интерфейс служебной связи, который обеспечивает функцию многосторонней конференц-связи.

Ethernet-интерфейс (имеется как разъем RJ-45 так и AUI), по которому к сети подключается компьютер или рабочая станция сетевого управления.

Два интерфейса RS-232 (точка - мультиточка), которые могут по усмотрению оператора использоваться для прозрачной передачи служебных данных.

Гибкость построения сети:

OPTIX 155/622H обладает отличными возможностями кросс-коммутации, что гарантирует оператору необходимую гибкость при создании сети. На основе данного оборудования можно организовать сети с топологической структурой различного типа: “точка-точка”, “цепь”, “звезда”, “кольцо” и “ячеистая сеть”, оборудование поддерживает сложные сетевые топологии, такие, как пересекающиеся кольца (или соприкасающиеся кольца) и комбинации кольцевых и цепочечных структур. Идя навстречу требованиям все более усложняющихся сетей передачи, оборудование OPTIX 155/622H совместно с другим оборудованием передачи серии OPTIX обеспечивает операторов связи комплексным и экономичным решением сети передачи. Оно предоставляет также практически неограниченные возможности по расширению сети в будущем.

Разнообразие функций системы сетевого управления:

Для системы оптической передачи OPTIX 155/622H имеется возможность использования как системы управления осуществляющей функции управления и администрирования на уровне сетевых элементов NE, так и системы управления уровня подсети сети TMN (сеть управления электросвязью). Любая из этих систем оснащена интерфейсом человек-машина и имеет разнообразные функции для организации администрирования, управления, техобслуживания и т.п. сетевых элементов SBS.

Система управления уровня сетевых элементов OPTIXMN-NES обеспечивает конфигурирование, техобслуживание, администрирование и мониторинг для оборудования OPTIX 155/622H, других видов оборудования серии OPTIXи небольших подсетей. В качестве платформы аппаратного обеспечения системы используется портативный компьютер (notebook) или настольный PC. Она подключается к определенному сетевому элементу (называемому шлюзовым) посредством интерфейса Ethernet (в качестве шлюзового элемента может быть использован любой из сетевых элементов NE серии SBS).

Простота монтажа и техобслуживания:

Оборудование спроектировано таким образом, что его форма и размеры позволяют встраивать его в более крупное оборудование, устанавливаемое в стандартном 19-дюймовом стативе.

Все платы системы могут быть заменены без перерыва в работе, что делает процесс техобслуживания более удобным.

Существуют всего несколько типов плат, что также облегчает обслуживание.

Электропитание оборудования может осуществляться как от источника постоянного тока -48В, +24В, а также источника переменного тока ~220B.

В таблице 3.1 приведены оптические характеристики линейного интерфейса STM-1

Таблица 3 Оптические характеристики линейного интерфейса STM-1

Код применения	Ед.	S-1.1	L-1.1	L-1.2
Уровень SDH		STM-1	STM-1	STM-1
Скорость передачи	кбит/с	155 520	155 520	155 520
Линейный код		NRZ, со скремблир	NRZ, со скремблир	NRZ, со скремблир
Длина волны	нм	1280...1335	1280...1335	1500...1580
Передатчик в эталонной точке S
Лазерный диод		FP (MLM)	FP (MLM)	DFB (SLM)
Максимальная среднеквадратическая спектральная ширина	нм	4	2,1	-
Спектральная ширина на -20 дБ	нм	-	-	1
Минимальное подавление соседней моды	дБ	-	-	30
Диапазон средней излучаемой мощности	дБм	-15 ... -8	-5 ... 0	-5 ... 0
Коэффициент ослабления	дБ	8,2	10	10
Приемник в эталонной точке R
Диод приемника		PIN	PIN	PIN
Минимальная оптическая чувствительность (BER = 10-10)	дБм	-33,5	-34	-34
Максимальное дополнительное затухание оптического тракта		1	1	1
Минимальная перегрузка	дБм	-5	-5	-5
Максимальный коэффициент отражения приемника	дБ	-	-	-25
Оптический тракт между точками S и R
Возвратные оптические потери кабеля в точке S (включая любые разъемы)	дБ	-	-	20
Максимальный коэффициент дискретного отражения между точками S и R	дБ	-	-	-25
Максимальная хроматическая дисперсия	пс/нм	96	185	-
Диапазон оптического затухания	дБ	0 ... 17,5	5 ... 28	5 ... 28
Расстояние между регенераторами	км	25 *	49 *	93 *
* расстояние указано в зависимости от километрического затухания волокна 0,3-0,5 дБ/км

Интерфейс L-1.2 - интерфейс для передачи на большие расстояния, уровня STM-1, на длине волны 1,55 мкм. Определим число волокон в оптическом кабеле. В нашем случае это будет 16 волокон:

ь 6 волокна для обеспечения работы рассчитанного числа каналов;

ь 6 волокон для сдачи в аренду;

ь 4 волокна на перспективу развития;

4.Расчет параметров оптического кабеля

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

где: n₁ - показатель преломления сердцевины ОВ;

n₂ - показатель преломления оболочки ОВ;

Отсюда найдем значение апертурного угла:

град.

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

,

где: a - радиус сердцевины ОВ;

- длина волны, мкм.

V < 2.405, следовательно волокно на базе одномодового режима работы.

Определим число мод( для градиентного ОВ, т.к. для ступенчатого ОВ получается многомодовый режим работы) :

N= н²/4=0,906=1 для градиентного ОВ;

Определим критическую частоту ОВ:

f кр= с / , Гц;

где: с - скорость света, км/с;

- длина волны, мкм.

f кр= 3*10⁸/1.55*10^-6=1,935*10¹⁴

Определим критическую длину волны ОВ:

кр = р·d·NA / 2.405 , мкм;

где: d - диаметр сердцевины ОВ, мкм;

NA - числовая апертура ОВ.

кр = р·10·0,094 / 2.405=1,227

кр-минимальная длина волны, при которой в волокне распространяется фундаментальная мода, это значение также называют длиной волны отсечки.

1,227< 1.55 , следователь мода будет распространяться по сердцевине ОВ, при заданной длине волны, и при том только одна.

В данном проекте применяется одномодовое ОВ с градиентным профилем показания преломления.

Расчет затухания

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

_с=_п+_р+_пр

где: _{п -} затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

б п = 4,34?р•n•tgд / л , дБ/км;

где:

tg - тангенс диэлектрических потерь ОВ (в курсовом проекте принять tg=10^-1110^{-1 2}).

- длина волны, км.

б п = 4,34?р•1,485•10^-12 /1,55*10^-9=0,013 дБ/км;

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

, дБ/км;

где: K_р - коэффициент рассеяния (0,6-1 мкм⁴дБ/км );

дБ/км;

_пр - затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце ионов различных металлов и гидроксильных групп.

В окне прозрачности _пр=0,

тогда _с=_п+_р дБ/км.

_с=0,013+0,139=0,152 дБ/км.

Километрическое затухание на длине волны 1,55 мкм у ОВ по рекомендации G.652 составляет 0,22дБ/км, 0,152<0,22.

кабельное затухание _к - обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

_к=_i , i=17;

где: ₁ - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

₂ - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

₃ - затухание на микроизгибах ОВ;

₄ - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

₅ - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

₆ - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

₇ - затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

В данном курсовом проекте к =0,24 дБ/км

Расчетное суммарное затухание:

=_с+_к , дБ/км

=0,152+0,24=0,392 дБ/км

Расчет дисперсии

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

Полная дисперсия в многомодовых ОВ рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

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

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

_мат=М(), пс/км ;

где: М() - удельная дисперсия материала,;

- ширина спектра источника излучения, нм

=13 нм для ППЛ; _мат=3*(-18)=-54 пс/км

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

_вол=В(), пс/км;

где: В() - волноводная дисперсия, .

_вол=3*12=36 пс/км;

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

_пр=П(), пс/км;

где: П() - удельная профильная дисперсия, .

_пр=3*5,5=165 пс/км;

М(),В(),П()-справочные значения- таблица 4.1:

Таблица 4.1- Значения М(),В(),П():

Длина волны ,мкм	11,55
М(), пс/(кмнм)	-18
В(), пс/(кмнм)	112
П(), пс/(кмнм)	55,5

Результирующая хроматическая дисперсия:

, пс/км.

пс/км

В одномодовых ОВ имеет место только хроматическая дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения.

Следовательно:

пс/км

5.Выбор оптического кабеля

Основной тип ОВ, используемых в современных конструкциях ОК - одномодовые ОВ, характеризующиеся низкими потерями (так, километрическое затухание на длине волны 1,55 мкм у ОВ по рекомендации G.652 составляет 0,22дБ/км). Многомодовые ОВ применяются практически только в ОК для локальных сетей, в частности, в структурированных кабельных системах, что определяется в основном технико-экономическими причинами.

Допустимые условия прокладки ОК:

* прокладка в кабельную канализацию и специальные (защитные пластмассовые) трубы;

* прокладка в грунтах различных категорий;

* прокладка в грунтах, характеризующихся мерзлотными явлениями,

* прокладка в болотах, на речных переходах, на глубоководных участках водоемов (озера, водохранилища);

* прокладка на прибрежных и на глубоководных участках морей;

* подвеска на опорах воздушных линий связи, опорах ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог;

* прокладка внутри зданий, в коллекторах и туннелях.

В зависимости от исполнения ОК условия прокладки могут быть и расширенными (например, для прокладки в кабельную канализацию, специальные трубы, для подвески).

Основными особенностями конструкций ОК, определяющими область их прокладки, являются:

* состав элементов конструкции ОК (наличие или отсутствие гидрофобного заполнения, металлических элементов);

* механические характеристики (в основном допустимые растягивающие и раздавливающие усилия);

* материал наружной оболочки.

Характерными особенностями конструкций ОК по сравнению с медно-жильными кабелями связи являются:

* малые размеры и масса;

* большая строительная длина (4 - 6 км и более);

* малая величина километрического затухания;

* отсутствие необходимости содержания ОК под избыточным воздушным давлением;

* стойкость к электромагнитным (гроза, ЛЭП и др.) воздействиям (металлические конструктивные элементы используются только в качестве бронепокровов и/или для предотвращения поперечной диффузии влаги (оболочки «АЛПЭТ», «СТАЛПЭТ»)).

Прокладка ОК производится с использованием технологий, виды которых определяются проектом, условиями прокладки, типами используемых ОК, используемым оборудованием и др.

Во всех случаях при прокладке не должны превышаться нормируемые нормативно-технической документацией на кабели механические воздействия (в первую очередь усилия растяжения и сжатия), климатические условия (нижняя предельная температура прокладки, как правило, составляет минус 10 °С), допустимые радиусы изгиба ОК (радиус изгиба не должен быть менее 20 наружных диаметров ОК) и т.д.

В данном курсовом проекте согласно задания и предварительным расчетам, необходимо выбрать кабель для подвески на опорах контактной сети, имеющий 16 волокон, работающих на частоте 1,55 мкм. Этим требованиям удовлетворяет кабель марки:

ЭКБ-ДПОм-П-24Е(3,5кН) -- для подвеса между зданиями и сооружениями, на опорах воздушных линий связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач

Оптический кабель предназначен для подвески на опорах линий связи, между зданиями и сооружениями, на контактной сети железных дорог, опорах линий электропередач в точках с максимальной величиной потенциала электрического поля до 12 кВ, а также в точках с максимальной величиной потенциала электрического поля до 25 кВ.

Конструкция кабеля:

1. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) -- стеклопластиковый диэлектрический стержень

2. Оптическое волокно

3. Оптический модуль в оболочке из ПБТ, заполненный гидрофобным гелем

4. Межмодульный гидрофобный гель

5. Защитный шланг из полимерного материала

6. Подвесной элемент: стальной трос

Параметры эксплуатации:

Ё Рабочая температура -50°С…+50°С

Ё Температура монтажа -10°С…+50°С

Ё Температура транспортировки и хранения -50°С…+50°С

Ё Минимальный радиус изгиба не менее 20 диаметров кабеля

Ё Срок службы 25 лет

Ё Срок гарантийной эксплуатации 2 года

Ё Минимальный радиус изгиба оптического волокна не менее 3 мм (в течение 10 мин)

Ё Раздавливающая нагрузка, кН/см 0,3

Указания по монтажу :

Кабели могут прокладываться ручным или механизированным способом при температуре не ниже минус 10° С. Минимальная температура разделки и монтажа кабеля должна быть не ниже минус 10° С. При прокладке и монтаже кабелей не должны быть превышены допустимые растягивающие, раздавливающие, ударные и изгибные нагрузки. Разделка и монтаж кабеля должен проводиться способами и инструментами, исключающими его повреждение. Статический радиус изгиба кабеля при монтаже, прокладке и эксплуатации может быть не менее 20 диаметров кабеля. Для кабелей, предназначенных для прокладки в кабельную канализацию, в процессе прокладки допускается радиус изгиба 250 мм. Радиус изгиба ОВ при монтаже может быть не менее 3 мм (в течение 10 минут). Статический радиус изгиба ОМ должен быть не менее 20 диаметров ОМ. Монтаж кабеля должен производиться с применением муфт, зажимов и других аксессуаров, имеющих сертификат или декларацию соответствия Мининформсвязи России. Технические характеристики арматуры рекомендуется согласовывать с изготовителем кабеля.

Механические характеристики:

Стойкость к статическим растягивающим усилиям 3,5 кН

Стойкость к раздавливающим усилиям 0,5 кН/см

Минимальный радиус изгиба 20 внешних диаметров кабеля

Массогабаритные характеристики:

Внешний диаметр кабеля 10х17 мм

Расчетная масса километра кабеля, не более 160 кг

Характеристики ОВ:

Стандартные одномодовые ОВ (G.652)

Диаметр модового поля, мкм на длине волны 1550 нм 0,22

Диаметр модового поля, мкм на длине волны 1310 нм 9,2±0,4

Диаметр модового поля, мкм на длине волны 1550 нм 10,4±0,8

Неконцентричность модового поля, мкм, не более 0,8

Длина волны отсечки в кабеле, нм, не более 1260

Километрическое затухание , дБ/ км 0,22

Длина волны нулевой дисперсии 1310±10

Коэффициент хроматической дисперсии не более, пс/(нм км), в диапазоне длин волн 1285-1330 нм 3,5

Коэффициент хроматической дисперсии не более, пс/(нм км), в диапазоне длин волн 1525-1575 нм 18

Наклон дисперсионной характеристики в области длин волны нулевой дисперсии, пс/(нм км), не более 0,092

Строительная длина-6 км.

Завод изготовитель Эликс-Кабель г.Москва

6.Расчет длины регенерационного участка

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

, км ;

, км

, км ;

где: А_макс, А_мин (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(_нс=0,08дБ);

L_стр - среднее значение строительной длины на участке регенерации;

_рс (дБ) - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя(_рс=0,3дБ) ;

n - число разъемных оптических соединителей на участке регенерации(n=4);

() - суммарная дисперсия одномодового ОВ в выбранном ОК;

(нм) - ширина спектра источника излучения для выбранной СП(=3нм);

В (МГц) - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной СП(155,520МГц);

М (дБ) - системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации(М=6дБ). 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 ВОЛП 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).

А_макс = Р_{пер мин}- Р_{чувств пр}=-5+34=29 дБм;

А_мин= Р_{пер макс}- Р_{перегр пр}=0+10=10 дБм;

, км

, км

, км ;

По результатам расчетов получено:

L_В> L _макс (785,89>93.42)

Можно сделать вывод, что и система передачи и оптический кабель выбраны верно.

7.Разработка схемы организации связи на основе выбранной системы передачи

Размещение НРП производится с учетом полученных допустимых длин усилительных участков для выбранных ЦСП и характеристик кабеля. Учитывая допустимое количество питаемых необслуживаемых РП между двумя ОРП, которое ограничивает расстояние между ними. ОРП, как правило, располагается в населенных пунктах. Где они могут быть обеспечены электроэнергией, водой, топливом, культурно-бытовыми условиями для обслуживаемого персонала. НРП оборудуются на возвышенных, незатопляемых местах с возможностью организации к ним подъезда и минимальным ущербом для плодородных земель, лесных массивов и так далее.

В результате расчета и уточнения длин РП по секциям между ОРП определяется число НРП на каждой секции и составляется скелетная схема кабельной линии. Счет РП ведется от административного центра большего значения к меньшему.

По расчетным данным длина регенерационного участка может быть от 43км до 93км.

Схема размещения регенерационных пунктов по трассе оптического кабеля представлена на рисунке 7.1:



Рис. 6.1 : Схема размещения регенерационных пунктов.

Общая протяжённость трассы составляет 314 км поэтому нет необходимости ставить ОРП между оконечными пунктами, ставятся только 4 НРП.

В оконечных пунктах проектируемой трассы устанавливаются терминальные мультиплексоры(ТМ), в промежуточных пунктах устанавливаются регенераторы. В данном проекте используются 2 терминальных мультиплексора и 4 регенератора.

Схема организации связи приведена на рисунке 7.2.

8.Расчет параметров надежности ВОЛП

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.

В курсовом проекте необходимо рассчитать коэффициент готовности (Кг) и время наработки на отказ (То ).

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) - вероятность того, что кабель (ВОЛП) 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) с максимальной протяженностью Lм (без резервирования) приведены в таблице 8.1 в соответствии с РД 45.047 - 99.

Таблица 8.1 - Показатели надежности для ВзПС, LМ = 1400 км

Показатель надежности	Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи	Канал ОЦК на перспективной цифровой сети	АЛТ
Коэффициент готовности	>0,99	>0,998	0,99
Среднее время между отказами,час	>111,4	>2050	>350
Время восстановления,час	<1,1	<4,24	См. примечание
Примечание: 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; 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 (для подвески на контактной сети):

= 0,1

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

определится как :

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:

,

где: Тв - время восстановления

а коэффициент готовности:

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

,

где: L - длина проектируемой ВОЛП, км;

Т0 - средне значение времени между отказами, ч.; Т0 и Lм - из табл. 9.1

час

Рассчитанные коэффициент готовности и среднее время между отказами удовлетворяют нормам в соответствии с РД 45.047 - 99.

9. Составление сметы на строительство и монтаж проектируемой ВОЛП

Смета на строительство является основным документом, на основании которого осуществляется планирование капитальных вложений, финансирования строительства и расчет за выполнение строительно-монтажных работ между подрядчиком и заказчиком.

В курсовом проекте определяем затраты только на строительство и монтаж линейных сооружений.

Стоимость, определяемая локальными сметами, включает в себя прямые затраты, накладные расходы и плановые накопления.

Прямые затраты учитывают основную заработную плату на:

Прокладка кабеля вручную (прокладка ОК в траншею с автомобиля при помощи рабочих);

Прокладка кабеля кабелеукладчиком. Строительство магистральных и внутризоновых ВОЛС характеризуется большой протяженностью, различными климатическими, почвенно-грунтовыми и топографическими условиями. Прокладку ОК осуществляют комплексны механизированные колонны, в состав которых входят строительные машины и механизмы общестроительного назначения (тракторы, бульдозеры, экскаваторы и т.д.), а также специальные машины и механизмы для прокладки кабеля (кабелеукладчики, тяговые лебедки, пропорщики грунта, машины для пролома грунта под препятствиями и др. ).

Устройства перехода через автомобильные и железные дороги (ОК затягивают в асбоцементные и пластмассовые трубы) которые прокладываются закрытым (горизонтальным проколом, бурением) или открытым способом.

Устройства переходов через реки. Прокладка ОК на размытых берегах, имеющих уклон более 30 градусов, на подъемах и спусках, должна производится вручную зигзагообразно с отклонением от оси направления прокладки на 1,5 метра на участке длиной 5 метров. В скальных грунтах кабель прокладывают на песчаной подушке.

Накладные расходы учитывают затраты на организацию, управление и обслуживание строительства. Плановые накопления представляют собой нормативную прибыль строительно-монтажных организаций и определяются в размере 8% от суммы прямых затрат и накладных расходов.

Длина кабеля с учетом эксплуатационного запаса (5%) определяется:

L_каб=l_тр1,05+ l_кан.=314*1,05+(4+2)=335,7км

Количество муфт по трассе:

nтр = Lтр / L сд - 1=314/6-1=52

где: Lтр - протяженность ВОЛП на загородном участке, км;

L сд - строительная длина ОК, прокладываемого на загородном участке,км.

количество муфт в колодцах кабельной канализации:

nкк =1

Общее количество муфт:

n=n_тр+n_кк=52+1=53

В таблице 9.1 приведена стоимость оптического кабеля ЭКБ-ДПОм-П-24Е(3,5кН)

Таблица 9.1- стоимость оптического кабеля

Число волокон	16
Стоимость,тыс.руб./км	40500

Локальная смета на прокладку и монтаж ОК приведена в таблице 9.2.

Таблица 9.2 - Локальная смета на прокладку и монтаж оптического кабеля

Наименование работ и материалов	Ед. Изм.	Колво 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	336	40500	13608тыс.
Протягивание кабеля в канализации	км	6	137	822	74,2	445,2
Подвеска кабеля на опорах контактной сети	км	314	450	141300	1200	376800
Монтаж, измерение и герметизация муфт	Шт.	53	288	15264	102	5406
Итого	13765386		382651,2
Заработная плата	382651,2
Накладные расходы на заработную плату 87% от 2	332906,54
Итого (1+0,872)	14098292,54
Плановое накопление 8% от 3	1127863,4
Всего по смете (1+0,08) 3	15226155,94

Объектная смета на строительство всех линейных сооружений приведена в таблице 9.3.

Таблица 9.3 Объектная смета на строительство линейных сооружений на участке ОП - ОП.

№ п/п	Наименование работ и затрат	Сметная стоимость руб.
1	Прокладка и монтаж кабеля Р	15 226 155,94
2	Временные здания и сооружения 3,2%	487 236,99
3	Зимнее удорожание 4,5%	685 177,02
4	Непредвиденные расходы 1,5%	228 392,33
	Итого по смете Собщ	16 626 962,29

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:

Сканкм = Собщ / nкан*Lмаг =1203,46 руб/канкм;

Скм. тр. = Собщ / Lмаг=52952,11 руб/км

10. Особенности прокладки ОК в грунт

При прокладке волоконно-оптического кабеля непосредственно в грунт применяются обычные методы прокладки. Глубина прокладки, та же что и для металлических кабелей, однако интенсивность трафика или какие-либо соображения безопасности могут потребовать прокладки кабеля на большей глубине. При прокладке кабеля в траншее необходимо выбирать такие материалы и способы засыпки, чтобы усилия, воздействующие на волокно, не превышали предельных значений.

Оптический кабель прокладывают в грунтах всех категорий (кроме подверженных мерзлотным деформациям), при пересечении неглубоких болот, несудоходных и несплавных рек со спокойным течением (с обязательным заглублением). Способы прокладки ОК через болота и водные преграды должны определяться отдельными проектными решениями.

Прокладка ОК в грунт может выполняться ручным способом в ранее отрытую траншею или бестраншейным с помощью ножевых кабелеукладчиков. Если используется защитный трубопровод, то можно сначала в грунт укладывать трубопровод (полиэтиленовая труба с внешним диаметром до 34 мм), а затем в него затягивать ОК, либо прокладывают трубопровод с заранее уложенным в него ОК.

Трассовая прокладка кабелей связи - это сложный процесс в техническом и организационном плане; он еще более усложняется для ОК, имеющих большие строительные длины. От линейного персонала требуется тщательное изучение местности и условий трассы, четкая и продуманная подготовительная работа, технологически обоснованный проект производства работ и строгая исполнительская дисциплина. Особое внимание уделяется выбору трассы, способам и средствам прокладки ОК на каждом участке трассы. Для обеспечения безопасности прокладки и минимальной вероятности его замены необходимо учитывать такие факторы, как топографическую карту местности, типы грунтов, возможность доступа к кабелю при любых погодных условиях, возможность ремонта, удаление трассы кабеля от подземных коммуникаций и т. д.

Прокладка ОК в траншею

Производственные процессы при прокладке кабеля в открытую траншею трудоемки, малопроизводительны и могут легко контролироваться в ходе строительно-монтажных работ. Максимальное внимание должно уделяться ограничению минимального радиуса изгиба ОК. Для этого размотку кабеля, переноску и укладку его в траншею проводят без перегибов. Нельзя волочить кабель по поверхности земли и разматывать кабель барабаном.

Качество прокладки ОК зависит также от подготовки грунтовой или песчаной постели и засыпки. Поэтому в ряде случаев перед прокладкой в траншею кабель предварительно обертывают защитным материалом.

Размотка кабеля при прокладке в открытую траншею должна, как правило, осуществляться с помощью механизмов. Если позволяют условия трассы, то используют барабан, установленный в специально оборудованном кузове автомашины или на кабельном транспорте, передвигающемся по трассе вдоль траншеи.

Кабель разматывают так, чтобы он сходил с верха барабана и укладывают на дно траншеи или на ее бровку без натяжения. Кабель должен плотно прилегать к дну траншеи. На поворотах кабель выкладывают с соблюдением допустимых радиусов изгиба. Если условия местности не позволяют использовать технику, то вручную выносится вся строительная длина кабеля, укладывается вдоль траншеи, а затем опускается в нее. При этом барабан с кабелем устанавливают в начале участка прокладки на неподвижной основе. Нагрузка на одного рабочего не должна превышать 35 кг. При недостаточном количестве рабочих применяют способ «петли»: конец кабеля оставляют у барабана в начале участка и размотку ведут с верха барабана петлей, нижнюю часть которой по мере продвижения рабочих укладывают непосредственно в траншею или на землю у траншеи. По мере выкладки нижней части петли на землю освобождающиеся рабочие переходят к барабану и подхватывают новый участок кабеля. Расстояние между соседними рабочими должно быть таким, чтобы кабель не волочился по земле. До половины строительной длины петля удлиняется, а затем укорачивается по мере продвижения к концу. В результате весь кабель вытягивается в одну линию.

При наличии на трассе различных пересечений кабель прокладывают способом «петли», протягивая ее в предварительно проложенной под препятствием полиэтиленовой трубе.

Траншеи и котлованы засыпают вынутым грунтом так, чтобы наиболее рыхлый грунт отсыпался в нижние слои. Засыпку производят механизмами или вручную слоями толщиной не более 20 см.

Прокладка ОК кабелеукладчиком

Магистральные и внутризоновые ВОЛС имеют большую протяженность и прокладываются в различных климатических, почвенно-грунтовых и топографических условиях. Прокладка ОК осуществляется комплексными механизированными колоннами, в состав которых входят строительные машины и механизмы общестроительного назначения (тракторы, бульдозеры, экскаваторы и др.), а также специальные машины и механизмы для прокладки кабеля (кабелеукладчики, тяговые лебедки, пропорщики грунта, машины для прокола грунта под препятствиями и др.).

Бестраншейный способ прокладки кабеля с помощью кабелеукладчика благодаря высокой производительности и эффективности является основным. Для прокладки ОК используются кабелеукладчики с активными и пассивными рабочими органами. С помощью ножевого кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на дно, на заданную глубину залегания (0,9...1,2 м). Кабель на пути от барабана до выхода из кабеле-направляющей кассеты подвергается воздействию продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а при применении вибрационных кабелеукладчиков - вибрационному воздействию. Поэтому при прокладке кабеля с помощью кабелеукладчика конструкция между катушкой с кабелем и направляющей для кабеля должна учитывать конкретные критерии изгиба кабеля и иметь малое трение, препятствующее перегрузке волокна. Как правило, системы защиты кабеля от перегрузок не требуется, но при мощном кабелеукладчике, наличии барабана с кабелем и направляющих роликов можно включить устройство регулирования натяжения кабеля. Таким образом, в зависимости от рельефа местности и характера грунтов, конструкции и технического состояния кабелеукладчиков, а также режимов его работы механические нагрузки на кабель могут изменяться в широких пределах.

При прокладке ОК кабелеукладчиком недопустимо: вращение барабана под действием натяжений кабеля, возникающих при движении кабелеукладчика по трассе, рывки кабеля при прокладке в сложных грунтах, наличии препятствий в грунте, на трассе и т.п. Бестраншейная прокладка не исключает непосредственный контакт ОК в полиэтиленовой оболочке с острыми твердыми каменистыми включениями, оказывающими сосредоточенные боковые давления на кабель.

Для предотвращения превышения допустимых нагрузок на ОК при его прокладке необходимо обеспечить:

* принудительное вращение барабана в момент начала движения кабелеукладчика и синхронизированную его размотку;

* ограничение боковых давлений на кабель за счет применения различного рода мероприятий и конструкций, снижающих трение (например, использование в кассетах специальных роликовых направляющих устройств, обеспечивающих минимально допустимый радиус изгиба ОК; размещение роликов кассеты так, чтобы уменьшить радиальное давление на кабель);

* допускаемый радиус изгиба ОК от барабана до укладки на дно щели на всем участке подачи кабеля через кассету;

* исключение засорения кассеты кабелеукладочного ножа и остановок вращения барабана при движении кабелеукладчика.

Желательно использование соответствующих технических средств непрерывного контроля, сигнализирующих о достижении пороговых значений тяговых усилий и ограничивающих режимы нагружения кабеля с остановкой процесса прокладки.

Перед началом строительных работ необходимо проверить подготовку трассы. За проведением всех строительных работ должен осуществляться постоянный контроль, так как ошибки проекта или плохой подготовки трасс трудно исправлять непосредственно в полевых условиях.

Обязательной является планировка трассы перед прокладкой ОК бульдозером. Подъемы и уклоны трассы не должны превышать 30'. В сложных грунтах необходима предварительная пропорка грунта для обнаружения скрытых препятствий, которые могли бы повредить кабель. Грунт на таких участках разрабатывается с помощью бурильных и взрывных работ, машин и механизмов для разработки траншей и т.п.

Способы прокладки кабеля в грунте чередуются в зависимости от условий прокладки. На отдельных участках трасс предварительно может укладываться жесткий защитный трубопровод, в который затем затягиваются ОК. Для выбора способа прокладки может потребоваться исследование грунта.