Расчет необходимого числа каналов

Задание

 

В курсовом проекте необходимо:

1     Выбрать и обосновать трассу ВОЛП. Привести ситуационную схему трассы.

2     Определить необходимое число каналов.

3     Выбрать систему передачи и определить требуемое число ОВ в кабеле.

4     Рассчитать параметры оптического кабеля.

5     Выбрать марку ОК, привести его эскиз и основные технические параметры.

6     Рассчитать длину регенерационного участка.

7     Разработать схему организации связи на основе выбранной системы передачи.

8     Привести схему размещения ОРП и НРП на трассе.

9     Рассчитать параметры надежности ВОЛП.

10   Составить смету на строительство линейных сооружений по укрупненным показателям и определить стоимость канало-километра линейных сооружений.

11   Индивидуальное задание. (Современные рефлектометры).

 

 

Исходные данные

 

Оконечные пункты: Смоленск - Москва

λ =1542 нм

n₁=1, 49

Δ =0, 18%

 

 

Введение

кабель волоконный трасса

Оптоволоконные сети безусловно являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи. Оптические сети способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями. Несмотря на то, что эта технология все еще остается дорогостоящей, цены на оптические компоненты постоянно падают, в то время как возможности медных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления.

SDH представляет собой международный стандарт на оптическую сеть связи с высокой пропускной способностью, предназначенный для обеспечения более простой, экономической и гибкой инфраструктуры телекоммуникационной сети. Этот стандарт определяет скорость передачи, формат сигнала, структуру мультиплексирования, размещение компонентных потоков для Интерфейса сетевого узла (NNI) - стандартного международного интерфейса Синхронной цифровой иерархии.

Преимущества SDH:

    Разработка произведена с расчетом оптимальных ценовых показателей и гибкости в построении сети на базе прямого синхронного мультиплексирования;

    Предусмотрена дополнительная пропускная способность передаваемых сигналов для обеспечения расширенного управления сетью и возможностей обслуживания (примерно 5% структуры сигнала используется для указанных целей);

    Предусмотренные гибкие возможности передачи сигналов:

    возможна передача как существующих, так и будущих сигналов;

    Допускается инфраструктура отдельной сети связи:

    возможно подключение оборудования от различных производителей.

 

 

Трасса ВОЛС

 

Ситуационная схема трассы

Трассу для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирают исходя из условий:

v минимальной длины между оконечными пунктами;

v выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

v возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

v удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

В зависимости от конкретных условий, трасса ОК вне населенных пунктов выбирается на всех земельных участках, в том числе, в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, а также на автодорожных и железнодорожных мостах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог.

Трассы магистральных и внутризоновых ОК проектируется, как правило, вдоль автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения, а при их отсутствии - вдоль автомобильных дорог областного и местного значения или, в отдельных случаях, вдоль железных дорог и продуктопроводов.

Выбор трассы прокладки магистрального или внутризонового ОК на загородном участке следует проводить в такой последовательности:

v по географическим картам для заданного территориального района или атласу автомобильных дорог необходимо наметить возможные варианты трасс;

v сравнить варианты по таким показателям: длина, удаление от дорог, количество переходов через препятствия, удобства строительства и эксплуатации;

v выбор вариантов трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автодороги, железные дороги), населенных пунктов, через которые проходит трасса.

v выполнить чертеж прокладки ОК без масштаба. На чертеже указать удаление от важных коммуникаций, общую длину трассы и кабеля по участкам;

При выборе трасс для прокладки ОК необходимо учитывать:

v минимальное количество промежуточных пунктов, требующих дистанционное питание или питающихся от автономных источников тока;

v для внутризоновых сетей - максимальное использование существующих предприятий связи, имеющих гарантированные источники электропитания, для размещения оборудования промежуточных пунктов.

При расчете потребного количества прокладываемого ОК в проекте следует предусмотреть запас с учетом неровности местности, укладки кабелей в грунт, выкладки в котловане, колодцах и т.д.

В направлении Смоленск - Москва возможны два варианта прокладки кабеля:

    вдоль автомагистрали М1 (Е30)

    вдоль железной дороги

Между Смоленском и Москвой находится федеральная дорога, которая постоянно находится под наблюдением дорожных служб. Кроме того в данной части страны отсутствует промерзание грунта, следовательно кабель можно укладывать в грунт.

При прокладке вдоль автомобильной дороги:

не требуется дополнительного согласования, т.к. земли вдоль автодорог не являются чей-либо собственностью;

обеспечивается оперативное прибытие на место работ ремонтной бригады;

протяжённость трассы значительно меньше т.к. автодороги строятся по принципу кратчайшего пути.

Таблица 1.1 - Характеристика вариантов трассы

Характеристика трассы	Ед. изм.	Кол-во ед. по вариантам.
		1 вариант	2 вариант
Общая протяжённость трассы: - вдоль автомобильной дороги. - вдоль грунтовых дорог - вдоль железнодорожных дорог	км	398 398 0 0	419 419 0 0
Количество переходов: - через судоходные реки; - через несудоходные реки; - через железные дороги; - через автомобильные дороги.	1 перех.	46 1 16 5 24	55 1 16 7 31

 

Климат местности резко континентальный. Минимальная расчетная температура воздуха по трассе на разных участках до -15 ⁰С. Максимальная расчетная температура воздуха по трассе до +45 ⁰С, среднегодовая от 15 до 25 ⁰С. Максимальная толщина стенки гололедных отложений на разных участках трассы от 0 до 3 мм. Максимальные нормативные скорости ветра 5-15 м/с. Общая протяженность трассы - 398 км.

 

Расчет параметров ОК

 

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

 

                  

 

где: n₁ - показатель преломления сердцевины ОВ;

n₂ - показатель преломления оболочки ОВ.

Найдем n_2:

Известно n₁ и Δ следовательно

 

 

Подставив получим:

Отсюда найдем значение апертурного угла:

 

 

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

 

 

где: a - радиус сердцевины ОВ (примем 5 мкм);

l - длина волны, мкм.

Определим число мод:
= ν ²/4=0, 925=1 - для градиентного ОВ;

N= ν ²/2=1, 85=2 - для ступенчатого ОВ.

 

Определим критическую частоту ОВ:

 

f кр= с / l=3*10⁵/1, 542*10^-6=1, 946*10¹¹, Гц;

 

где: с - скорость света, км/с;

l - длина волны, мкм.

Определим критическую длину волны ОВ:

 

lкр = π ·d·NA / 2.405 = π *10*0, 0945/2, 405=1, 233 мкм

 

где: d - диаметр сердцевины ОВ (примем 10 мкм);

NA - числовая апертура ОВ.

Расчет затухания

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

 

a_с=a_п+a_р;

 

где

a_п ‒ затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.d - тангенс диэлектрических потерь ОВ.

tgd=10^-12¸ 2∙ 10^-11

l - длинна волны, км.

 

 дБ/км,               

 

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

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

 

        

 

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

В окне прозрачности a_пр=0, тогда

 

a_с=a_п+a_р =0, 132+0, 124=0, 256 дБ/км.

 

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

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

 

a_к=Sa_i, i=1¸ 7;

 

где:

a₁ - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

a₂ - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

a₃ - затухание на микроизгибах ОВ;

a₄ - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

a₅ - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

a₆ - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

a₇ - затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

В курсовом проекте a к следует принять в соответствии с вариантом.

a _к = 0, 17 дБ/км

Расчетное суммарное затухание:

 

a =a_с+a_к =0, 256+0, 17=0, 426 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.

 

t_мат=Dl× М(l), пс/км;     

 

где: М(l) - удельная дисперсия материала, ;

Dl - ширина спектра источника излучения, нм (для выбранной СП).

Dl=1¸ 3 нм для ППЛ;

Dl=20¸ 40 нм для СИД.

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

 

t_вол=Dl× В(l), пс/км;

 

где: В(l) - волноводная дисперсия, .

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

 

t_пр=Dl× П(l), пс/км;

 

где: П(l) - удельная профильная дисперсия, .

В курсовом проекте следует принять дисперсии в соответствии с вариантом:

М(l) =-18

В(l) = 12

П(l) = 5, 5

Dl=1 нм

Подставив получим:

t_мат=1*(-18)=-18 пс/км

t_вол=1*12=12 пс/км

t_пр=1*5, 5=5, 5 пс/км

Результирующая хроматическая дисперсия:

 

 = -18+12+5, 5=-0, 5 пс/км

 

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

 

Заключение

 

В результате проведения выше изложенных расчетов и рассуждений в данной курсовой работе была спроектирована магистральная ВОЛП, соединяющая между собой Смоленск и Москву. На основе исходных данных было рассчитано необходимое число каналов, параметры оптического кабеля, по рассчитанным параметрам выбран тип оптического и тип аппаратуры. Также была приведена схема размещения регенерационных участков. В заключение всей курсовой работы была приведена смета на строительство и монтаж ВОЛП.

 

 

Библиография

 

1. Н.И. Горлов, А.В. Микиденко, Е.А. Минина. Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП: Учебное пособие / СибГУТИ: Новосибирск, 2003 г.

2. Н.И. Горлов, Ж.А. Михайловская, Л.В. Первушина. Проектирование магистральных и внутризоновых ВОЛП: Методические указания по курсовому проектированию / СибГУТИ: Новосибирск, 2002 г.

.   Статистический справочник.

http: //www.mojgorod.ru

4. Атлас автодорог.-М: Третий Рим, 1999 г.

5. www.rusoptika.ru

.   http: //ru.wikipedia.org/wiki/Оптический_рефлектометр

.   http: //www.latel.ru/article/Article18

Задание

 

В курсовом проекте необходимо:

1     Выбрать и обосновать трассу ВОЛП. Привести ситуационную схему трассы.

2     Определить необходимое число каналов.

3     Выбрать систему передачи и определить требуемое число ОВ в кабеле.

4     Рассчитать параметры оптического кабеля.

5     Выбрать марку ОК, привести его эскиз и основные технические параметры.

6     Рассчитать длину регенерационного участка.

7     Разработать схему организации связи на основе выбранной системы передачи.

8     Привести схему размещения ОРП и НРП на трассе.

9     Рассчитать параметры надежности ВОЛП.

10   Составить смету на строительство линейных сооружений по укрупненным показателям и определить стоимость канало-километра линейных сооружений.

11   Индивидуальное задание. (Современные рефлектометры).

 

 

Исходные данные

 

Оконечные пункты: Смоленск - Москва

λ =1542 нм

n₁=1, 49

Δ =0, 18%

 

 

Введение

кабель волоконный трасса

Оптоволоконные сети безусловно являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи. Оптические сети способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями. Несмотря на то, что эта технология все еще остается дорогостоящей, цены на оптические компоненты постоянно падают, в то время как возможности медных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления.

SDH представляет собой международный стандарт на оптическую сеть связи с высокой пропускной способностью, предназначенный для обеспечения более простой, экономической и гибкой инфраструктуры телекоммуникационной сети. Этот стандарт определяет скорость передачи, формат сигнала, структуру мультиплексирования, размещение компонентных потоков для Интерфейса сетевого узла (NNI) - стандартного международного интерфейса Синхронной цифровой иерархии.

Преимущества SDH:

    Разработка произведена с расчетом оптимальных ценовых показателей и гибкости в построении сети на базе прямого синхронного мультиплексирования;

    Предусмотрена дополнительная пропускная способность передаваемых сигналов для обеспечения расширенного управления сетью и возможностей обслуживания (примерно 5% структуры сигнала используется для указанных целей);

    Предусмотренные гибкие возможности передачи сигналов:

    возможна передача как существующих, так и будущих сигналов;

    Допускается инфраструктура отдельной сети связи:

    возможно подключение оборудования от различных производителей.

 

 

Трасса ВОЛС

 

Ситуационная схема трассы

Трассу для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирают исходя из условий:

v минимальной длины между оконечными пунктами;

v выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

v возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

v удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

В зависимости от конкретных условий, трасса ОК вне населенных пунктов выбирается на всех земельных участках, в том числе, в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, а также на автодорожных и железнодорожных мостах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог.

Трассы магистральных и внутризоновых ОК проектируется, как правило, вдоль автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения, а при их отсутствии - вдоль автомобильных дорог областного и местного значения или, в отдельных случаях, вдоль железных дорог и продуктопроводов.

Выбор трассы прокладки магистрального или внутризонового ОК на загородном участке следует проводить в такой последовательности:

v по географическим картам для заданного территориального района или атласу автомобильных дорог необходимо наметить возможные варианты трасс;

v сравнить варианты по таким показателям: длина, удаление от дорог, количество переходов через препятствия, удобства строительства и эксплуатации;

v выбор вариантов трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автодороги, железные дороги), населенных пунктов, через которые проходит трасса.

v выполнить чертеж прокладки ОК без масштаба. На чертеже указать удаление от важных коммуникаций, общую длину трассы и кабеля по участкам;

При выборе трасс для прокладки ОК необходимо учитывать:

v минимальное количество промежуточных пунктов, требующих дистанционное питание или питающихся от автономных источников тока;

v для внутризоновых сетей - максимальное использование существующих предприятий связи, имеющих гарантированные источники электропитания, для размещения оборудования промежуточных пунктов.

При расчете потребного количества прокладываемого ОК в проекте следует предусмотреть запас с учетом неровности местности, укладки кабелей в грунт, выкладки в котловане, колодцах и т.д.

В направлении Смоленск - Москва возможны два варианта прокладки кабеля:

    вдоль автомагистрали М1 (Е30)

    вдоль железной дороги

Между Смоленском и Москвой находится федеральная дорога, которая постоянно находится под наблюдением дорожных служб. Кроме того в данной части страны отсутствует промерзание грунта, следовательно кабель можно укладывать в грунт.

При прокладке вдоль автомобильной дороги:

не требуется дополнительного согласования, т.к. земли вдоль автодорог не являются чей-либо собственностью;

обеспечивается оперативное прибытие на место работ ремонтной бригады;

протяжённость трассы значительно меньше т.к. автодороги строятся по принципу кратчайшего пути.

Таблица 1.1 - Характеристика вариантов трассы

Характеристика трассы	Ед. изм.	Кол-во ед. по вариантам.
		1 вариант	2 вариант
Общая протяжённость трассы: - вдоль автомобильной дороги. - вдоль грунтовых дорог - вдоль железнодорожных дорог	км	398 398 0 0	419 419 0 0
Количество переходов: - через судоходные реки; - через несудоходные реки; - через железные дороги; - через автомобильные дороги.	1 перех.	46 1 16 5 24	55 1 16 7 31

 

Климат местности резко континентальный. Минимальная расчетная температура воздуха по трассе на разных участках до -15 ⁰С. Максимальная расчетная температура воздуха по трассе до +45 ⁰С, среднегодовая от 15 до 25 ⁰С. Максимальная толщина стенки гололедных отложений на разных участках трассы от 0 до 3 мм. Максимальные нормативные скорости ветра 5-15 м/с. Общая протяженность трассы - 398 км.

 

Расчет 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 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.

 

где:

Н₀ - народонаселение в период переписи населения, чел. (берется из статистического справочника);

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

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. В курсовом проекте следует принять 5 лет вперед. Следовательно, t = 5+(t_m - t₀), где_m - год составления проекта; ₀ - год, к которому относятся данные Н₀.

Подставив, получим:

Н_0С=1, 01+350=1, 360 млн

Н_0М=6, 6+10, 527=17, 127 млн

t = 5+(2009-2009)=5

p=2, 5%

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%). В курсовом проекте следует принять 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:

 

 

где a₁ и f₁ - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям;

обычно потери задаются 5%, тогда a₁ = 1, 3; b₁= 5, 6;

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

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

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

В перспективе 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, 38, количество абонентов в зоне АМТС:

 

m_a=0, 38 *H_tС =0, 38*1538715=584712_б=0, 38 *H_{t М} =0, 38*19377629=7363500

 

тогда:

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

 

n_аб=n_тлф+n_тг+n_пв+n_пд+n_пг+n_тр,                             

 

где

n_тлф - число двухсторонних каналов для телефонной связи;

n_тг - то же для телеграфной связи;

n_пв - то же для передачи проводного вещания;

n_пд - то же для передачи данных;

n_пг - то же для передачи газет;

n_тр - транзитные каналы.

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, например: 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

 

n_тф »n_тг +n_пд+n_пг+n_тр,

 

Тогда общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле

 

n_аб »2n_тлф =2*1767=3534 канатов ТЧ

 

где n_тф - число двухсторонних телефонных каналов

Необходимо произвести расчет пользователей интернет 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); - количество пользователей;

Количество пользователей интернет рассчитывается по формуле:

 

N=0, 038*0, 8 (H_tС+H_tМ)=0, 038*0, 8 (1538715+19377629)=635857

 

P=56000*0.04*635857=1424, 32 Мбит/с

n_int=1424, 32*30/2=21365 каналов

Тогда общее число каналов (с учетом интернет):

 

n=n_аб+n_int=3534+21365=24899 каналов

 

т.е. 830E1

 

123Следующая ⇒

Поделиться: