Определение числа каналов на внутризоновых и магистральных линиях

Введение

Оптоволокно - это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. Простой принцип действия позволяет использовать различные методы, дающие возможность создавать самые разнообразные оптоволокна:

■ Одномодовые оптоволокна

■ Многомодовые оптоволокна

■ Оптоволокна с градиентным показателем преломления

■ Оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.

Из-за физических свойств оптоволокна необходимы специальные методы для их соединения с оборудованием. Оптоволокна являются базой для различных типов кабелей, в зависимости от того, где они будут использоваться.

Оптоволоконные коммуникационные линии по сравнению с металлическими системами имеют определенные преимущества. Передаваемый сигнал не искажается исходящими извне электромагнитными и радиочастотными помехами, поэтому оптический кабель абсолютно невосприимчив к воздействию высокого напряжения или молнии. Кроме того, в оптоволоконных кабелях отсутствует электромагнитное излучение, что идеально соответствует строгим стандартам, предъявляемым сегодня к телевизионным и компьютерным прикладным системам.

Благодаря тому, что оптические сигналы не требуют заземления, передатчик и приемник изолированы и, следовательно, свободны от проблем, связанных с организацией заземляющего контура.

Строение_оптоволокна

Основные составляющие элементы оптоволокна:

Стержень - Зона прохождения света через волокно (стекло или пластик). Чем больше диаметр стержня, тем больший пучок светового излучения передается по волокну Оболочка - обеспечивает достаточно низкий показатель преломления на поверхности стержня, чтобы вызвать эффект полного внутреннего отражения в сердечнике для передачи световых волн через волокно.

Покрытие - Представляет собой многослойную пластмассовую оболочку, предназначенную для защиты волокна от ударов и других внешних воздействий. Такие буферные покрытия имеют толщину от 250 до 900 мкм. Размеры стекловолокна обычно характеризуются внешним диаметром сердечника, оболочки и покрытия. Например: 50/125/250 указывает, что у оптоволокна диаметр сердечника - 50 микрон, оболочки - 125 микрон и покрытия - 250 микрон. Для сравнения - лист бумаги по толщине приблизительно равен 25 микронам. При подключении или соединении волокон покрытие всегда удаляется.

Волоконно-оптическая линия передачи (ВОЛП) — волоконно-оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне.

Активные компоненты:

Мультиплексор/Демультиплексор — широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временно́ й, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со спектральным уплотнением).

Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.

Усилитель — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.

Лазер — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.

Модулятор — устройство, модулирующее оптическую несущую по закону информационного электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.

Фотоприёмник (фотодиод) — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Пассивные компоненты

Оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).

Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.

Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.

Одним из важнейших достижений последнего времени в области связи является появление оптических кабелей (ОК) и волоконно-оптических систем

передачи (ВОСП), которые по своим характеристикам превосходят все традиционные кабели и системы связи. Оптические системы и кабели используют не только для организации телефонной городской и междугородной связи, но и для кабельного телевидения, видеотелефонии, радиовещания, вычислительной техники, технологической связи и т. д. Кроме того, они получили применение в машиностроении, медицине, для связи с подвижными объектами, в энергосистемах.

Очень важен и стоимостной фактор. В конце прошлого века волоконные линии связи, как правило, по стоимости были соизмеримы с проводными линиями, но с течением времени, учитывая дефицит меди, положение непременно изменится. Эта убежденность основана на том, что материал световода – кварц – имеет неограниченный сырьевой ресурс, тогда как основу проводных линий составляют такие теперь уже редкие металлы, как медь и свинец. И дело даже не только в стоимости. Если связь будет развиваться на традиционной основе, то к концу века вся добываемая медь и весь свинец буду расходоваться на изготовление телефонных кабелей – а как развиваться дальше. В настоящее время оптические линии связи занимают доминирующее положение во всех телекоммуникационных системах, начиная от магистральных сетей до домовой распределительной сети. Благодаря развитию оптико-волоконных линий связи активно внедряются мультисервисные системы, позволяющие довести до конечного потребителя в одном кабеле телефонию, телевидение и Интернет.

Выбор трассы

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.

Расчет дисперсии

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

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

, (4.10)

=0, 3 нм

_мат= * М( ), пс/км, (4.11)

М( ) – удельная дисперсия материала, .

-ширина спектра источника излучения, нм.
=1 нм;
пс/км* нм

τ _вол= Δ λ * В(λ ); пс/км*нм

τ _вол = 1*12 = 12 пс/км*нм,

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

_пр= * П( ), пс/км, (4.13)

П( ) – удельная профильная дисперсия, .

пс/км*нм

для определения М( ), В( ), П( ) воспользуемся таблицей 4.2

Таблица 4.2

Длина волны , мкм	0, 6	0, 8	1, 0	1, 2	1, 3	1, 4	1, 55	1, 6	1, 8
М( ), пс/(км*нм)					-5	-5	-18	-20	-25
В( ), пс/(км*нм)
П( ), пс/(км*нм)		1, 5		2, 5			5, 5	6, 5	7, 5

Результирующая дисперсия будет:

, пс/км, (4.14)

пс/км

В одномодовых волокнах _мод=1нс\км Пропускная способность при заданной длине волны – λ;

Δ F = 1 / _рез, (4.16) Гц

Границы изменения фазовой скорости:

V₁ = с_о/ n₁, (4.17) V₂ = с_о/ n₂, (4.18)

V₁=300000/1.49=2*10⁸м/с

V₁=300000/1.471=2, 02*10⁸м/с

Границы изменения волнового сопротивления:

Z₁ = Z_o / n₁, где Z_o= 376, 7 Ом, (4.19)

Z₂ = Z_o / n₂, (4.20)

Z₁=376, 7/1, 49=252 Ом

Z₂ =376, 7/1, 471=256 Ом

С учетом запаса кабеля по 15 метров с каждой стороны. Далее проводим ОК по колодцами связи. Расстояние между которыми 150 метров. На 13 колодце связи ставим муфту т.к. рабочая длинна кабеля 2 км. Остаток кабеля уйдёт в муфту для запаса. На 26, 39, 52, 65, 78, 91, 101 делаем тоже самое.

Заключение

В данной курсовой работе я спроектировала магистральную волоконно-оптическую линию передач между городами Омск и Калачинск. Были проведены все необходимые расчёты такие как: расчёт параметров оптического волокна, расчёт затухания, расчёт дисперсии, расчет длины участка регенерации ВОЛП. Исходя из количества каналов, я решила выбрать две системы передачи Сопка -5 т.к. эта система передачи наиболее подходит по параметрам (например, эквивалентная скорость передачи основных информационных сигналов, скорость передачи линейного цифрового сигнала, ширина полосы оптического излучения передатчика). Для этой системы передачи я выбрала оптический, одномодовый кабель ОКЛ-01 с числом волокон-4. Я рассмотрела два варианта прокладки кабеля и их сравнение. Исходя из данных таблицы, которая была составлена для того, чтобы сравнить варианты прокладки кабеля, я выбрала наиболее экономичный, оптимальный и удобный вариант. В заключении всей курсовой работы я изложила несколько методов прокладки кабеля. Рассмотрела такие виды как: прокладка ОК в грунт кабелеукладчиком, прокладка в защитной пластмассовой трубе с задувкой, подвеска ОК на ЛЭП или контактной сети железной дороги.

Список рекомендуемой литературы

1) И.И. Гроднев, Волоконно-оптические линии связи, - М: Радио и связь,

1990-224с.

2) А.Д. Ионов, Волоконная оптика в системах связи и коммутации,

ч.1 – Новосибирск: СибГУТИ, 1999г – 115 с.

3) К.Е. Заславский, Волоконная оптика в системах связи и коммутации,

ч.2 – Новосибирск: СибГУТИ, 1999г – 122 с.

4) А.Д. Ионов, Волоконно-оптические линии передачи, – Новосибирск: СибГУТИ, 1999г – 132 с.

5) М.М. Бутусов, С.М. Верник и др., Волоконно-оптические линии передачи, - М: Радио и связь, 1992-416 с.

6) В.А. Андреев, В.А. Бурдин и др., Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи

7)Р.Р. Убайдуллаев, Волоконно-оптические сети, - М: ЭКО-ТРЕНДЗ,

2000 – 267 с.

8)А. Барон, И.И. Гроднев и др., Справочник – строительство кабельных сооружений связи, - М: Радио и связь, 1988-768 с

Приложение 1

Техническое задание

на прокладку (строительство) волоконно-оптической линии связи (ВОЛС).

Общие положения.

1.1. Целью работ является прокладка (строительство) волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), между объектами указанными в п. 2.2.1., с запуском в эксплуатацию.

1.2. Волоконно-оптические линии связи предназначены для передачи оптических сигналов между магистральным оборудованием связи, оптическими конверторами и оптическими модемами

1.3. Работы выполняемые по настоящему договору осуществляется по рабочему проекту, разрабатываемому Подрядчиком по настоящему техническому заданию и согласованному с Заказчиком.

1.4. Требования к комплектации.

Подрядчик должен сделать все предлагаемое оборудование работоспособным и включить в свое конкурсное предложением все компоненты, необходимые для обеспечения этого требования.

Все предлагаемое аппаратное обеспечение должно быть обеспечено кабельными соединениями для выполнения инсталляций и последующей промышленной эксплуатации.

Все предлагаемые к поставке комплектующие должны быть новыми и ранее не использованным.

Все предлагаемые к поставке комплектующие должны серийно производиться на момент подачи предложения.

1.5. Все остальные вопросы, не отмеченные в настоящем Техническом задании, выясняются и решаются на стадиях подготовки к проведению работ и строительства, оформляются в письменной форме за подписью обеих сторон и являются неотъемлемой частью настоящего задания.

2. Функциональные и технические требования.

2.1. Краткая характеристика технических условий.

2.1.1. Работы по прокладке ВОЛС должны проводиться в соответствии со всеми необходимыми стандартами, нормами и правилами.

2.1.2. Работы по прокладке ВОЛС должны выполняться согласно техническим условиям владельцев существующей телефонной кабельной канализации, которую планируется использовать для прокладки кабеля, действующим СНиП, нормативным требованиям Министерства Связи и настоящему Техническому заданию.

2.1.3. Вариант трассы уточняются и согласовываются с Заказчиком, с владельцами используемых инженерных сооружений и др. организациями. Окончательный вариант утверждается Заказчиком, после всех согласований, до начала работ по монтажу ВОЛС.

2.1.4. Все работы по прокладке ВОЛС должны иметь все согласования необходимые для производства работ в соответствии с действующими СНиП и нормативными актами.

2.1.5. Кабельные соединения ВОЛС должны обеспечивать прохождение протоколов физического уровня IEEE 802.3 10BaseFL, IEEE 802.3u 100BaseFX, IEEE 802.3z 1000BaseLX/SX, IEEE 802.3ae 10GBASE-LR между активным оборудованием на объектах.

2.1.6. Общее затухание на каждой линии связи не должно превышать 0, 5 дБ/км.

2.1.8. Кабельная линия прокладываются одномодовым оптическим кабелем предназначенным для прокладки в телефонной кабельной канализации.

2.1.10. ВОЛС должна быть построена без применения промежуточного приемо-передающего, ретрансляционного или другого активного оборудования по всей длине кабеля.

2.1.11. По окончании монтажных работ Исполнитель должен предоставить документацию и результаты тестирования оптических линий.

ВОЛС

2.2.1. ВОЛС должна быть проложена, связав следующие объекты:

· Пр-т мира 11, г.Омск, Омский Государственный Технический университет, 8 корус, 4 этаж;

· Ул. Трудовая 7, г.Калачинск (Телефонный узел связи)

Приблизительная длина линии: 95 километров. Точную длину определить при проектировании.

2.2.2. Количеством оптических волокон в кабеле 16.

2.2.3. При выполнении работ по прокладке ВОЛС предусмотреть устройство дополнительных кабельных вводов в каждом перечисленном выше здании для выхода на трассу прокладки кабеля.

2.2.4. В случае не прохождения каналов, выполнить ремонт телефонной канализации. При проведения земляных работ по восстановлению телефонной канализации, предусмотреть работы за счет Исполнителя по восстановлению газонов, асфальтовых и прочих покрытий.

2.2.5. В строении 8 корпуса разделывается 16 (шестнадцать) ОВ в оптический кросс панель типоразмера 19 дюймов с разъемами FC в коммуникационном шкафу. Все порты в оптическом кроссе должны быть промаркированы.

2.2.6. В строении телефонного узла связи разделывается 16 (шестнадцать) ОВ в волоконно-оптический кросс в настенном исполнении на 16 оптических портов с разъемами FC в указанном Заказчиком месте. Все порты в оптическом кроссе должны быть промаркированы.

2.2.7. Предусмотреть технологический запас оптического кабеля длиной 5-8 метров, витками диаметром 1, 0 - 1, 2м, размещенными на свободном месте с закреплением.

2.2.8 Допустимый радиус изгиба должен быть не менее 20 диаметров кабеля.

2.2.9. Работы по прокладке ВОЛС должны быть выполнены силами специализированной организации, имеющей соответствующую лицензию и Сертификат доверия ОАО МГТС.

2.3. Контроль качества при доставке.

Исполнитель должен обеспечить проверку комплектности оборудования, комплектности документации, корректности оформления лицензий и отсутствия механических повреждений сразу после доставки и распаковки оборудования.

Расходы, связанные со страхованием и обеспечением безопасности оборудования при его транспортировке, а также транспортные расходы по доставке оборудования Заказчику несет Исполнитель.

2.4. Приемо-сдаточные испытания

2.4.1 Приемо-сдаточные испытания проводятся с целью оценки готовности всех созданных систем к постоянной эксплуатации. Приемо-сдаточные испытания проводятся после выполнения предварительных испытаний. Программа и Методика приемо-сдаточных испытаний должна быть разработана Исполнителем и согласована с Заказчиком до начала приемо-сдаточных испытаний.

2.4.2 При оценке качества сварных соединений оптических волокон следует руководствоваться указаниями действующего документа Министерства связи Российской Федерации под названием «Нормы приемо-сдаточных измерений элементарных кабельных участков магистральных и внутризоновых подземных волоконно-оптических линий передачи сети связи общего пользования». Нормы утверждены приказом Госкомсвязи России от 17.12.97 № 97.

2.5. Требования к Проектной и Исполнительской документации.

Исполнительную документацию оформить в составе, определенном РД 45.156-2000 «Состав исполнительной документации на законченные строительством линейные сооружения магистральных и внутризоновых ВОЛП», включая:

а) паспорт трассы ВОЛС:

- Скелетная схема ВОЛС и основные данные цепей кабеля;

- Схема размещения строительных длин и смонтированных муфт на участке между оконечными пунктами (ОП) ВОЛС;

- Скелетная схема размещения строительных длин кабеля на участках прокладки ВОК;

- Схемы расшивки кабеля на оптических стойках;

- Планы ввода кабелей в ОП;

- Планы размещения оборудования и стоек в ОП;

- Ведомость проложенных строительных длин ВОЛС;

- Откорректированные после прокладки и монтажа кабеля рабочие чертежи проектной документации, уличные чертежи и планшеты;

б) паспорт трассы ВОЛС электрический:

- Технические данные и особенности конструкции проложенного ВОК;

- Схема размещения строительных длин кабеля и смонтированных муфт;

- Протоколы монтажа муфт;

- Протоколы монтажа оптических кроссов;

- Рефлектограммы измерений затухания ОВ ВОК;

- Протоколы измерения затухания ОВ смонтированного кабеля на участке регенерации;

в) рабочая документация

- заводские паспорта строительных длин ВОК, сертификаты соответствия ВОК;

- Протоколы входного контроля строительных длин ВОК;

- Отчет о прокладке кабеля;

- Протоколы измерения затухания строительных длин кабеля после прокладки;

- Акты на скрытые работы если они есть;

- Перечень внесенных изменений, отступлений от проектных решений и согласования к ним;

- Справки (согласования) операторов линейно-кабельных сооружений о выполнении их требований и технических условий.

Введение

■ Одномодовые оптоволокна

■ Многомодовые оптоволокна

■ Оптоволокна с градиентным показателем преломления

■ Оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.

Строение_оптоволокна

Основные составляющие элементы оптоволокна:

Активные компоненты:

Фотоприёмник (фотодиод) — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Пассивные компоненты

Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.

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. По данным переписи 2016 года население города Калачинск составляет 22 700 человек. При проектировании будем учитывать прирост населения. Количество населения в заданном пункте и тяготеющих к нему окрестностях с учетом среднего прироста населения равно:

, чел., ( 1.1)

Нt=22700(1+0.02)^5= 22700 *1.02^5=22700 *1.04= 23608 чел.

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

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 курсовой работе следует принять 5 лет вперед. Следовательно, t = 5+(t_m — t₀), где t_m — год составления проекта;
t₀ — год, к которому относятся данные Н₀.

T=5+(2016-2016)=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%).

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:

, (3.2 )

где ₁ и f₁ — постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются 5%, тогда ₁ = 1, 3; β ₁= 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 и Б.

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, 5, количество абонентов в зоне АМТС m=0, 5 H_t,(3.3)

m =0.5*23608=11804

где Нt- из формулы (3.1 ).

N тф=1, 55*0, 05*0, 05* ( (11804*11804)/ (11804+11804))+5, 6=29

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_об=n_тф +n_пд+n_инт +n_тв +Δ n ≈ 2 n_тф + n_пд +n_инт+n_тв, (3.4)

где:
n_тф – число двухсторонних каналов для телефонной связи;
n_тв – то же для передачи телевидения;
n_пд – то же для передачи данных;
n_инт – число каналов интернета;

Δ n ≈ n_тф- число каналов для телеграфной связи, проводного вещания, транзитных каналов и т. д.

Потребности в передаче данных в настоящее время растут быстрее потребности в телефонных каналах и n_пд может быть принято 1, 2 n_тф. Рост потребности в интернет-связях очень велик и может быть принят n_инт =5 n_тф. Также при проектировании предусмотрим два двусторонних телевизионных канала, которыми обмениваются соседние области. Учитывая, что один ТВ-канал занимает 1600 телефонных каналов, получаем общее число каналов:

n_об≈ 2 n_тф + n_пд +n_инт+n_тв=(2+1.2+5) n_тф+2*1600=8.2 n_тф+3200. (3.5)

Согласно рекомендациям фирмы Corning при резком обострении ситуации, например, во время стихийных бедствий и чрезвычайных обстоятельств, потребность в каналах связи резко возрастает, поэтому необходимо учесть резервирование и возрастание потребности, вследствие чего рассчитанную величину следует увеличить по крайней мере в 2 раза.

Окончательно получим: n_об = 16.4 n_тф+3200. (3.6)

n_об = 16.4 *29 +3200=3675 кан.

12 3 Следующая ⇒