45613

Разработка методики проектирования магистральной ВОСП повышенной пропускной способности

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

К основным преимуществам ВОЛС относятся: высокая помехоустойчивость; слабая зависимость качества передачи от длины линии; стабильность параметров каналов ВОСП; возможность построения цифровой сети связи; и самое главное - высокие технико-экономические показатели.

Русский

2014-12-23

709 KB

14 чел.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время системы связи стали одной из основ развития общества. Рост потребностей в передаче информации привлек к тому что вконце 1990-х годов объемы передачи информации по международным сетям связи многократно возросли за счет такого феномена, как Интернет. Последовавший рост пропускной способности каналов связи намного превысил самые смелые прогнозы.

Это предъявляет новые требования к современным сетям связи, их пропускной способности. Общепризнанно, что удовлетворить потребности человеческого общества в передаче информации можно только на основе волоконно-оптических систем связи (ВОЛС).

К основным преимуществам ВОЛС относятся: высокая помехоустойчивость; слабая зависимость качества передачи от длины линии; стабильность параметров каналов ВОСП; возможность построения цифровой сети связи; и самое главное - высокие технико-экономические показатели.

Многоканальные волоконно-оптические системы передач (ВОСП) широко используются на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это тем, что по ОВ обладает очень широкой полосой пропускания. Особенно эффективны и экономичны подводные солитонные оптические магистрали.

Исходя из вышесказанного, можно сформулировать цель выпускной работы, которая заключается в проектировании магистральной ВОСП повышенной пропускной способности.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

· найти наиболее эффективный метод увеличения пропускной способности;

· подобрать телекоммуникационную технологию, в рамках которой будет работать магистральная система передачи;

· выбрать и рассчитать параметры элементов ОЛТ;

· разработать структурную и функциональную схемы системы передачи, приемника, передатчика и используемого ретранслятора;

· экспериментально оценить основные параметры созданной линии;

Решение отмеченных выше задач позволяет достичь поставленной цели, а именно, - разработки методики проектирования магистральной ВОСП повышенной пропускной способности.

Актуальность темы выпускной работы может быть обоснована следующими фактами. Во-первых, результаты работы могут быть использованы в учебном процессе при изучении дисциплины "Волоконно-оптические системы передачи" студентами связных специальностей. Во-вторых, материалы, опубликованные в учебниках носят разрозненный характер, и его систематизация и унификация является актуальной задачей. В-третьих, как известно, предполагается развитие NGN (nextgenerationnetworks) сетей. В их основе лежат пакетные технологии, они могут опираться непосредственно на слой прозрачных оптических каналов. С помощью технологии спектрального уплотнения это легко реализуемо.

Таким образом, тема дипломного проекта, заключающаяся в разработке методики проектирования магистральной ВОСП повышенной пропускной способности, является актуальной.

  1.  ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ЛИНИЙ СВЯЗИ.

При проектировании ВОЛС необходимо учитывать потребности потенциальных пользователей линии связи. Для этого необходимо учитывать следующие факторы:

  •  Распределение бюджета должно быть оптимальным
  •  Расчет на будущее: проектирование должно иметь учет возможности дополнения/модернизации как отдельной части маршрута, так и всей магистрали – современные технологии позволяют производить переход к следующей ступени(или, при необходимости, наоборот) систем передачи/приема быстро и легко за счет внесения дополнительных плат в аппаратуру, либо замены старых блоков новыми.
  •  Выбор схемы маршрута: проектировать магистраль следует с учетом современных и возможных требований к связи. К примеру, при наличии в окрестности развязывающего узла аэропорта, стоит посчитать актуальность отдельного выноса для обеспечения связи аэропорту внутри своих подразделений, и с внешней сетью. Выбранная топология всей сети и отдельных ее узлов позволяет наиболее выгодно распределить нагрузку на сети. В областях скопления населенных пунктов следует организовать развязывающие пункты, к которым можно подвести удаленные пункты связи.
  •  Альтернативный путь следует прокладывать по тем же принципам, так как в случае отказа основного – вся нагрузка ложится на запасной. Все имеющиеся маршруты перенаправляются на узлы альтернативного пути, без изменения требований к качеству и скорости обработки и передачи информации.
  •  Необходимо оптимально выбрать аппаратную часть проекта. Необходимо тщательно подбирать типы оптических разъемов, устанавливаемых на оптических компонентах (передатчики, приемники, оптические делители), и типы волоконно-оптических кабелей (в соответствии с решаемыми задачами).  

1.1 Особенности оптических систем связи.

Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно".

Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Основания так считать вытекают из ряда особенностей, присущих оптическим волноводам.

1.2. Физические особенности.

  1.  Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей (Fo=10**14 Гц). Это означает, что по оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка 10**12 бит/с или Терабит/с. Говоря другими словами, по одному волокну можно передать одновременно 10 миллионов телефонных разговоров и миллион видеосигналов. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации сразу в двух направлениях, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга. Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы двух разных поляризаций, что позволяет удвоить пропускную способность оптического канала связи. На сегодняшний день предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну не достигнут.
  2.  Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы российского волокна имеют затухание 0.22 дБ/км на длине волны 1.55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов. Для сравнения, лучшее волокно Sumitomo на длине волны 1.55 мкм имеет затухание 0.154 дБ/км. В оптических лабораториях США разрабатываются еще более "прозрачные", так называемые фторцирконатные волокна с теоретическим пределом порядка 0,02 дБ/км на длине волны 2.5 мкм. Лабораторные исследования показали, что на основе таких волокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.

1.3 Технические особенности.

  1.  Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди.
  2.  Оптические волокна имеют диаметр около 100 мкм., то есть очень компактны и легки, что делает их перспективными для использования в авиации, приборостроении, в кабельной технике.
  3.  Стеклянные волокна - не металл, при строительстве систем связи автоматически достигается гальваническая развязка сегментов. Применяя особо прочный пластик, на кабельных заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении. Такие кабели можно монтировать на мачтах существующих линий электропередач, как отдельно, так и встроенные в фазовый провод, экономя значительные средства на прокладку кабеля через реки и другие преграды.
  4.  Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии связи нельзя подслушать неразрушающим способом. Всякие воздействия на волокно могут быть зарегистрированы методом мониторинга (непрерывного контроля) целостности линии. Теоретически существуют способы обойти защиту путем мониторинга, но затраты на реализацию этих способов будут столь велики, что превзойдут стоимость перехваченной информации.

Существует способ скрытой передачи информации по оптическим линиям связи. При скрытой передаче сигнал от источника излучения модулируется не по амплитуде, как в обычных системах, а по фазе. Затем сигнал смешивается с самим собой, задержанным на некоторое время, большее, чем время когерентности источника излучения.

При таком способе передачи информация не может быть перехвачена амплитудным приемником излучения, так как он зарегистрирует лишь сигнал постоянной интенсивности.

Для обнаружения перехватываемого сигнала понадобится перестраиваемый интерферометр Майкельсона специальной конструкции. Причем, видность интерференционной картины может быть ослаблена как 1:2N, где N - количество сигналов, одновременно передаваемых по оптической системе связи. Можно распределить передаваемую информацию по множеству сигналов или передавать несколько шумовых сигналов, ухудшая этим условия перехвата информации. Потребуется значительный отбор мощности из волокна, чтобы несанкционированно принять оптический сигнал, а это вмешательство легко зарегистрировать системами мониторинга.

  1.  Важное свойство оптического волокна - долговечность. Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет, что позволяет проложить оптико-волоконный кабель один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность канала путем замены приемников и передатчиков на более быстродействующие.
  2.  Прокладка ВОЛС в грунте (в земле) – это наиболее распространенный способ прокладки ВОЛС в местах с отсутствием кабельной канализации. К сожалению, такой способ дороже воздушной прокладки кабеля и занимает больше времени. Зато такая линия связи в несколько раз превосходит последнюю по надежности. Существует два базовых способа прокладки оптовлоконного кабеля в грунт: это либо укладка кабеля в траншею (траншейный способ), либо используется бестраншейный метод с помощью кабелеукладчиков или установок горизонтально направленного бурения.
  3.  Прокладка ВОЛС в открытый грунт предполагает использование бронированного кабеля. Толщина брони зависит от структуры земли (почвы) и зараженности ее грызунами. Кабельная броня должна соединятся в муфтах и заземляться для защиты волоконно-оптических систем передач от гроз и воздействия линий электропередач (особенно в местах сближения с опасными объектами). В некоторых случаях, например в случае прокладки кабеля ВОЛС в непосредственной близости от силовых линий (вдоль железных дорог), рекомендуется использовать оптический кабель без металлических элементов. При этом, для возможности идентификации и трассировки таких линий в будущем, на этапе строительства необходимо использовать специальные маркеры
  4.  

Есть в волоконной технологии и свои недостатки:

  1.  При создании линии связи требуются высоконадежные активные элементы, преобразующие электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы. Необходимы также оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение-отключение. Точность изготовления таких элементов линии связи должна соответствовать длине волны излучения, то есть погрешности должны быть порядка доли микрона. Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.
  2.  Другой недостаток заключается в том, что для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование.
  3.  Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.

Преимущества от применения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) настолько значительны, что несмотря на перечисленные недостатки оптического волокна, эти линии связи все шире используются для передачи информации.

1.4. Оптическое волокно

Промышленность многих стран освоила выпуск широкой номенклатуры изделий и компонентов ВОЛС. Следует заметить, что производство компонентов ВОЛС, в первую очередь оптического волокна, отличает высокая степень концентрации. Большинство предприятий сосредоточено в США. Обладая главными патентами, американские фирмы (в первую очередь это относится к фирме "CORNING") оказывают влияние на производство и рынок компонентов ВОЛС во всем мире, благодаря заключению лицензионных соглашений с другими фирмами и созданию совместных предприятий.

Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. Для передачи сигналов применяются два вида волокна: одномодовое и многомодовое. Свое название волокна получили от способа распространения излучения в них. Волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления n1 и n2.

                                  

                               Рисунок 1.- Типы сфетоводов.

В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10 мкм, то есть сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только один луч (одна мода).

В многомодовом волокне размер световодной жилы порядка 50-60 мкм, что делает возможным распространение большого числа лучей (много мод).

Оба типа волокна характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.

Затухание обычно измеряется в дБ/км и определяется потерями на поглощение и на рассеяние излучения в оптическом волокне.

Потери на поглощение зависят от чистоты материала, потери на рассеяние зависят от неоднородностей показателя преломления материала.

Рисунок 1.2 –Характеристика длины волны.

Затухание зависит от длины волны излучения, вводимого в волокно. В настоящее время передачу сигналов по волокну осуществляют в трех диапазонах: 0.85 мкм, 1.3 мкм, 1.55 мкм, так как именно в этих диапазонах кварц имеет повышенную прозрачность.

Другой важнейший параметр оптического волокна - дисперсия. Дисперсия - это рассеяние во времени спектральных и модовых составляющих оптического сигнала. Существуют три типа дисперсии: модовая, материальная и волноводная.

модовая дисперсия присуща многомодовому волокну и обусловлена наличием большого числа мод, время распространения которых различно

материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны

волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью скорости распространения моды от длины волны.

Поскольку светодиод или лазер излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространению по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. При оценке пользуются термином "полоса пропускания" - это величина, обратная к величине уширения импульса при прохождении им по оптическому волокну расстояния в 1 км. Измеряется полоса пропускания в МГц*км. Из определения полосы пропускания видно, что дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов.

Если при распространении света по многомодовому волокну как правило преобладает модовая дисперсия, то одномодовому волокну присущи только два последних типа дисперсии. На длине волны 1.3 мкм материальная и волноводная дисперсии в одномодовом волокне компенсируют друг друга, что обеспечивает наивысшую пропускную способность.

Затухание и дисперсия у разных типов оптических волокон различны. Одномодовые волокна обладают лучшими характеристиками по затуханию и по полосе пропускания, так как в них распространяется только один луч. Однако, одномодовые источники излучения в несколько раз дороже многомодовых. В одномодовое волокно труднее ввести излучение из-за малых размеров световодной жилы, по этой же причине одномодовые волокна сложно сращивать с малыми потерями. Оконцевание одномодовых кабелей оптическими разъемами также обходится дороже.

Многомодовые волокна более удобны при монтаже, так как в них размер световодной жилы в несколько раз больше, чем в одномодовых волокнах. Многомодовый кабель проще оконцевать оптическими разъемами с малыми потерями (до 0.3 dB) в стыке. На многомодовое волокно расчитаны излучатели на длину волны 0.85 мкм - самые доступные и дешевые излучатели, выпускаемые в очень широком ассортименте. Но затухание на этой длине волны у многомодовых волокон находится в пределах 3-4 dB/км и не может быть существенно улучшено. Полоса пропускания у многомодовых волокон достигает 800 МГц*км, что приемлемо для локальных сетей связи, но не достаточно для магистральных линий.

 1.5 Обзор современных цифровых технологий передачи информации на глобальных сетей связи

Развитие телекоммуникаций идет ускоренными темпами. Получили широкое развитие современные цифровые технологии передачи данных, к которым можно отнести ATM, Frame Relay, IP, ISDN, PCM, PDH, SDH и WDM. Причем такие технологии, как АТМ, ISDN, PCM, PDH, SDH и WDM можно отнести к технологии глобальных сетей (ГС), или к магистральным технологиям передачи данных.

Технологии ГС основаны на коммутации цепей, они используют предварительное установление соединения. С другой стороны, они относятся к магистральным технологиям, т.е. технологиям, способным передавать данные между ЛВС, районами, городами, зонами/регионами и государствами, использующих развитую адресацию на основе стандарта ITU-T E.164.

Рассмотрим кратко перечисленные выше технологии под углом зрения их использования как технологий ГС.

Технология IP – пакетная, неотъемлемый атрибут сети Internet и яркий пример сетевой технологии ЛВС, все шире и шире используется для передачи пакетизированного голосового трафика по сети Internet. Благодаря наличию маршрутизаторов и шлюзов в сети общего пользования, IP-телефония может рассматриваться как глобальная магистральная технология. Успех ее обусловлен следующим:

· наличием сформированной среды передачи -Internet, абонентами которой являются миллионы;

· низкими тарифами на использование сети для голосовой связи по сравнению с соответствующими тарифами традиционной междугородной и международной связи;

· универсальностью услуг сети: передача голоса, данных, видео и мультимедиа (любого уровня);

· универсальностью и доступностью терминального оборудования, устанавливаемого у клиента (ПК + модем);

· доступностью и простотой установки ПО у конечного пользователя;

· возможностью использовать все виды доступа в Internet (ТфОП, выделенный канал, радиорелейная и спутниковая связь).

Технология Frame Relay – пакетная технология КС (первый стандарт ITU-T (МСЭ-Т) относится к 1988 г.), пришедшая на смену технологии X.25. Удобное средство получения дешевых универсальных услуг по передаче голоса (VoFR), факса и данных, используя относительно небольшой (16-32 кбит/с) зарезервированный или коммутируемый виртуальный канал пакетной передачи. Эта технология используется достаточно широко, благодаря следующим возможностям:

· интегрированный сервис на скоростях до Е3/Т3 (34/45 Мбит/с);

· доступ в синхронную сеть асинхронных пользователей с помощью устройств доступа FRAD;

· уровень качества обслуживания/сервиса QoS;

· экономия средств за счет оптимально выбранной арендуемой полосы.

Эта технология не имеет развитых средств адресации, необходимых для магистральных сетевых технологий, но, будучи универсальной технологией доступа, близкой к технологии АТМ (виртуальная адресация PVC-SVC), может рассматриваться интегрировано с транспортной технологией ATM, как технология глобальных сетей.

Технология АТМ – пакетная, задуманная как универсальная широкополосная технология (широкополосная ISDN – BISDN), способная передавать любой тип трафика путем инкапсуляции его информационного содержимого в поле полезной нагрузки ячейки АТМ. (Первые стандарты также относятся к 1988 г.).

Эта технология может быть полностью отнесена к магистральным, но она не является транспортной, так как не имеет в своей OSI-модели физического уровня. В результате она должна использовать какую-то глобальную транспортную технологию, например PDH, SDH, SONET или WDM. Для этого эти технологии или должны иметь возможность инкапсулировать ячейки ATM в поле полезной нагрузки своих транспортных модулей, как это имеет место для технологий DS3, PDH, SDH и SONET, или иметь реализованный физический интерфейс, или интерфейсную карту, позволяющую непосредственно модулировать параметры (например, интенсивность) оптической несущей, как это имеет место в системах с WDM.

Техника инкапсуляции ячеек ATM в виртуальные контейнеры VC-n фреймов SDH (ATM over SDH) регламентируется новым стандартом ITU-T G.707 (3.96), а упаковка во фреймы PDH Е1-Е4 (АТМ over PDH) – новыми стандартами ITU-T G.804 (2.98) и G.832 (10.98). Аналогично регламентируется техника инкапсуляции АТМ over DS3 и ATM over SONET. Что касается интерфейсов, позволяющих передавать АТМ через WDM, то они реализуются производителями этого оборудования.

Технология АТМ имеет следующие возможности:

· предоставление интегрированных услуг по передаче голоса, факса, данных, видео и мультимедиа;

· обеспечение требуемого уровня качества обслуживания QoS;

· предоставление широкого диапазона скоростей передачи от Е1 до Е4, от STM-1 до STM-256 и от OC-1 до OC-768;

· приема передачи с помощью адаптерных плат ПК;

· инкапсуляции и передачи IP-трафика (технология IP over ATM).

Применение технологии АТМ так и не стало массовым, и в настоящее время по степени влияния и распространения она уступает технологии IP, которая может занять ее нишу вместе с технологией ISDN.

Технология ИКМ . Этой технологии уже около 40 лет. Относительный прогресс в России в этой области сводится к факту использования цифровых технологий и АТС и переходу на ОЦК – 64 кбит/с, как на базовую меру использования ширины полосы пропускания цифровых сетей в расчете на одного пользователя. ОЦК допускает не только его использование для передачи голоса, факса и данных, но и организацию наложенной связи (с коммутацией пакетов), а также вторичное уплотнение канала путем использования стандартных алгоритмов сжатия, сертифицированных для применения на сетях ВСС РФ. В первую очередь это относится к использованию известного алгоритма ADPCM (адаптивной дифференциальной ИКМ – АДИКМ), сжимающий ОЦК до 32 кбит/с (CCITT G.721, 1988г.), и новых алгоритмов: LDCELP (алгоритм линейного предсказания с кодовым возбуждением и малой задержкой – ITU-T G.728, 1992г.), сжимающий ОЦК до 16 кбит/с (в 4 раза), практически без ухудшения качества голоса, и CS-ACELP (ITU-T G.729, Annex A, 11.96), сжимающий ОЦК до 8 кбит/с (в 8 раз).

Технология PDH . Этой технологии около 30 лет. Относительный прогресс в этой области состоит лишь в том, что новая генерация оборудования PDH позволяет:

· использовать новую схему формирования фреймов Е2 с байт-интерливингом (ITU-T G.704, 10.98), расширяющую возможности использования схем сигнализации CAS и CCS;

· использовать новые структуры фреймов Е3 и Е4, используемые при взаимодействии PDH и SDH (ITU-T G.832, 10.98);

· передавать виртуальные контейнеры соответствующего уровня фреймов SDH, давая возможность системам PDH соединять отдельные кольца SDH в единую сеть;

· передавать ниббл сообщения о статусе синхронизации (SSM), формируемый системами SDH, и тем самым участвовать в управлении сетью синхронизации;

· быть включенным в общую схему управления оборудованием единой сети PDH-SDH.

Указанные нововведения позволяют продлить жизнь этой технологии и органично вписаться в интегрированные сети PDH-SDH.

Технология ISDN . Этой технологии около 20 лет, но в нашей стране она начала активно развиваться только последние 5 лет. Ее внедрению мешает как отставание в развертывании цифровых АТС, так и создание адаптированной для России версии известной сигнализации SS#7 (ОКС-7).

Эта технология использует несколько форматов передачи данных: 2B+D (B = 64 кбит/c, D = 16 кбит/с), 6В и 30В+D (D = 64 кбит/с). Наиболее простой из них – первый, так называемый доступ на базовой скорости (BRA). Он позволяет, используя цифровую сеть общего пользования с общей схемой нумерации, передавать голос, факс, данные, осуществлять модемный доступ на скорости 128 кбит/с и проводить видеоконференции, т.е. все то, что обещает АТМ. И хотя скорости ISDN не столь велики, как обещанные АТМ, но все же достаточны для использования так называемого доступа на первичной скорости Е1 (PRA).

Отличительная особенность ISDN в том, что она использует готовую цифровую телефонную сеть, а стоимость адаптеров ISDN, как и аренда номеров, существенно ниже по сравнению с АТМ. Жаль, что распространению этой технологии, кроме указанных объективных причин, мешают ведомственные барьеры, не допускающие широкого использования корпоративных ISDN-решений, основанных на международных стандартах.

Технология SDH , (первые стандарты относятся к 1988 г.). Основной прогресс на цифровых сетях в нашей стране связан именно с ее использованием. Первые сети SDH появились в России в 1993 г. Их основными особенностями в то время были использование скорости 155 Мбит/c (уровень STM-1 в иерархии SDH), оптоволоконные кабели в качестве среды передачи и архитектура двойного кольца, позволяющая восстановить трафик за 50 мс после обрыва одного из волокон или выхода из строя одного из мультиплексоров.

Технология WDM . Этой технологии не больше 10 лет. В 1992 г. она позволяла объединять 2-4 оптические несущие, теперь – 160-240. Если каждая из несущих будет иметь в качестве мультиплексора доступа мультиплексор SDH уровня STM-64 (10 Гбит/с), то его максимальный поток составит 1,6-2,4 Тбит/с.

Развитие технологии WDM ведет к изменению модели взаимодействия основных транспортных технологий. До внедрения технологии WDM модель состояла из трех уровней и среды передачи и показывала, что для транспортировки трафика верхнего уровня (ATM, IP) через оптическую среду передачи он должен быть инкапсулирован в транспортные модули/сигналы STM-N/STS-n (OC-n), способные, используя физический интерфейс технологии SDH/SONET, пройти через физический уровень в оптическую среду передачи. Отсюда ясна необходимость создания технологий инкапсуляции ячеек АТМ, например в виртуальные контейнеры SDH (ATM over SDH) или в виртуальные трибы SONET (ATM over SONET), или пакетов IP в виртуальные трибы SONET (IP over SONET).

После появления систем WDM модель имеет три или четыре уровня, не считая среды передачи. Появился промежуточный уровень WDM, который, как и SDH/SONET, обеспечивает физический интерфейс, позволяющий через физический уровень выйти на оптическую среду передачи не только технологии SDH/SONET, но и технологиям ATM и IP.

Оценив по достоинства и недостаткам технологии глобальных сетей, для проектирования ВОСП выбираем технологию SDH, этот выбор позволят обосновать таблица 1.7, главным соперником для нее выступает технология ATM:

2.ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СЕТИ

Сетевая топология – способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых(оконечных) устройств.

Сетевая топология может быть:

физической – описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

логической – описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

информационной – описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

Управление обменом – это принцип передачи права на пользование сетью.

Существует 3 базовые топологии: Шина; Кольцо; Звезда;

И 6 дополнительных топологий: Двойное кольцо (применяется в основном в компьютерных сетях); Ячеистая топология; Решётка;  Дерево; Fat Tree (применяется в основном для суперкомпьютеров); Полносвязная;

Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

На рисунке А показаны некоторые топологии: а) цепочка(линия); b) полная звезда; c) неполная звезда(звезда); d) кольцо; e) шина; f) дерево.

Рисунок 1.3- Топологий сети

Топология типа цепочка(линейная), представляет собой комбинацию из последовательных соединение в виде разомкнутого кольца, где каждый из узлов связи соединен с двумя соседними, но отличается от «кольца» тем, что каждый из узлов осуществляет передачу в обе стороны, и прием с обеих сторон.

Достоинства:

  •  Простота установки;
  •  Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
  •  Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки:

  •  Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
  •  Сложность конфигурирования и настройки;
  •  Сложность поиска неисправностей.
  •  Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

Топология типа общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Достоинства:

  •  Небольшое время установки сети;
  •  Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
  •  Простота настройки;
  •  Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети

Недостатки:

  •  Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
  •  Сложная локализация неисправностей;
  •  С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Кольцо – это топология, в которой каждый узел соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Достоинства:

  •  Простота установки;
  •  Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
  •  Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки:

  •  Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
  •  Сложность конфигурирования и настройки;
  •  Сложность поиска неисправностей.
  •  Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

Звезда – базовая топология сети, в которой все узлы сети присоединены к центральному узлу, образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»).

Достоинства:

  •  выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
  •  хорошая масштабируемость сети;
  •  лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
  •  высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
  •  гибкие возможности администрирования.

Недостатки:

  •  выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
  •  для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
  •  конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Ячеистая топология – базовая полносвязная топология сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля

Каждый узел связи имеет множество возможных путей соединения с другими. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя узлами.

Решётка – понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Достоинства:

  •  высокая надежность

Недостатки:

  •  сложность реализации

Полносвязная топология – топология сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

Недостатки

Сложное расширение сети (при добавлении одного узла необходимо соединить его со всеми остальными).

Огромное количество соединений при большом количестве узлов

С учетом структуры маршрута была выбрана смешанная топология (смешание кольцевой топологии и линейной/цепочечной топологий), с двумя маршрутами – основным и альтернативным.

Оптические делители устанавливаются в местах вывода необходимого количества каналов из основной магистрали. Для организации обратного канала количество жил кабеля должно соответствовать количеству оптических приемников (Приложение 1). Справедливо следующее соотношение:

Минимальное число волокон = количество оптических приемников + 1.

Национальная супермагистраль проходит через следующие населенные пунткы проектируемого маршрута – города Астана, Карагадна и Жарык(бывший поселок Сейфулин). Эти города прививаются к кольцевой топологии, где магистраль защищена по принципу «1+1».

Защита «1+1» позволяет избежать проблем, возникающих на сети из-за неполадок в аппаратуре уплотнения и кабельных структур.

От пункта Жарык и  до конечного пункта проектируемого участка строится топология «цепочка». Взяв в учет недостатки данной топологии основной маршрут имеет альтернативный путь, и проектируемая линия связи защищена по схеме SNCP – защита соединения обеспечивает переключение на альтернативный маршрут при отказе основного (этот вид резервирования используется на национальной сети ОАО «Казахтелеком» для резервирования особо важных сетей).

.


3.
ОПИСАНИЕ ТРАССЫ

Проектируемый магистральный участок сети Кордай-Мерке  лежит вдоль автодорожных магистральных путей и имеет протяженность в 209  километров.

Основной маршрут охватывает 3 населенных пункта.  Не имеют население до 100 000 человек, не являются крупными областными центрами с населением более 100 000 человек. Общее население, охватываемое магистралью составляет примерно 77 000 человек.

                Рисунок 2. Магистральный участок Кордай-Мерке

Население крупных городов:

  1.  Кордай – 28 000 человек

Кордай- Шу– 108 км

  1.  Шу – 36 000 человек

Шу-Мерке – 104 км

  1.  Мерке- 13000 человек

Мерке-Кордай – 209 км

            

3.1 Основные проектные решения.

3.1.1. Выбор ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков.

Расчет числа абонентов

mНП = n ∙ h                                                                                 (1)

где mНП – число абонентов

n – численность населения

h – коэффициент оснащенности (h = 0,3)

mКордай = 28 000 ∙ 0.3 = 8400 абонентов

mШу = 36 000 ∙ 0.3 = 10800 абонентов

mМерке =  13000 ∙ 0.3 = 3900 абонентов

3.2.1Определение  числа каналов тональной частоты nКТЧ.


                               (1.1)

α1 = 1,3 и β1 =5...6 – это заданные потери;

y = 0.05 – удельная нагрузка;

f1 = 0.05 – коэффициент тяготения

m1 и m2 – количество абонентов населенных пунктов отрезка магистрали

nКТЧ  Кордай-Мерке = 16+94+92 = 202 канала ≈ 7хЕ1

3.2.2. Рассчет необходимой скорости цифрового потока на основании заданного количества потоков Е1:

Sтреб =2, 048 ·NПЦТ, где

Sтреб – требуемая скорость цифрового потока

NПЦТ – заданное количество первичных цифровых потоков Е1(скорость одного потока составляет 2Мбит/сек)

2,048·NПЦТ = 2,048∙14 = 28,672 Мбит/сек

Условие, необоходимое для выбора синхронного мультиплексора с соответсвующим уровнем STM:

Sк ≥ Sтреб ∙ Кр, где

КР – коэффициент развития сети (1,4...1,5).

28,672∙ 1,5 = 43,008Мбит/сек

Для данной скорости решением является аппаратура уплотнения, работающая на синхронных транспортных модулях2-STM-1 со скоростью передачи 155 Мбит/сек.

Так как количество потоков E1=7, выбран передачи компании Huawei OptiX система 1050. Мультиплексор Портативный STM-1 (155 Мбит / с), передача поддерживается.

аппаратная платформа OptiX Metro 1050 является основным отличительные черты механизмов аппаратного уровня для поддержки сокращение штатов. Точно так же, уровень доступа к сетевым операторам очень надежным, и экономический доступ к портативном устройстве.

Сочетание различных технологий и оборудования OptiX Metro 1050, гибкость и надежность традиционных магазинах технологии SDH соответствующие интерфейсные модули, которые будут устанавливаться, потому что в дополнение к ATM, и обеспечивает эффективную передачу IP-трафика. STM-1 (155 Мбит / с) скорость передачи на уровне поддержки. Это устройство, когда устройство является небольшим, микро-SDH, как обычно. Устройства, OptiX Metro построен сеть поддержки и объема трафика в соответствии с пользователей, чтобы обеспечить динамическую систему распределения пропускной способности, потому что, чем обычный метод мультиплексирования данных и статистического использования.

Системные технические возможности оборудования серии 1000 мультиплексоры OptiX Metro компания Huawei похож. Кросс-соединение матрица одинакового размера VC-4-16-16 или VC-1008, 1008 12 (2 Мбит / с). Его максимальная платформа конфигурации, которые будут поддерживать 80 E1. E3 6 3 последовательных порта, STM-4, STM-1, 6, 4 Банкомат 155 Мбит / с, общее количество интерфейсных модулей также возможно. Более того, двух-, или восемью портами 10/100 Мбит / с кредитной информации правления мультиплексоры Ethernet. Двусторонняя, полный и полудуплекс (каждый из 10 Мбит / с или 100 Мбит / с), а также универсальным: любой порт в модуле может работать во всех пяти режимах. Правильное обработка кадров Ethernet "контейнеров" ВК-12 помещается дюйма Тем не менее, информация, все 48 портов, полный ток 2 Мбит / с не должна превышать, N каналов 2 Мбит / с в упаковке. Эта плата два ET1D Ethernet-стандартные интерфейсы позволяют установить дополнительный слот не Мультиплексор представляет собой специальный мини-соединение, следует отметить, что существует очень мало.

4. Выбор типа оптического кабеля.

Выбор типа волоконно-оптического кабеля.

Оптический выбора кабеля (OC) из прокладок OK типа стекла, и количество стекла.

Кабель ОПС применяют для прокладки в грунтах всех категорий. Также подходит для прокладки в открытые траншеи, в канализационные коллекторы и трубы, по мосту,  эстакаде и в тоннеле.

Параметр

Значение

Количество оптических волокон в кабеле

2—48

Количество оптических волокон в пучке

8—12

Количество пучков в кабеле

1—4

Диаметр кабеля, мм

11,8—14,0

Масса кабеля, кг/км

261—340

Минимальный радиус изгиба, мм

230—280

Стойкость к продольному растяжению, кН

7,0—9,0

Стойкость к раздавливающим усилиям, кН/см

0,5—1,0

Стойкость к удару, Дж

30

Температурный диапазон эксплуатации, °С

- 60… + 70

Температурный диапазон при прокладке, °С

- 10… + 50

 

Таблица . Общие технические характеристика кабеля ОПС.

4.1 Структура кабеля

  1.  Оптические волокна различной окраски, сгруппированные  в пучки или уложенные свободно.
  2.  Центральная полимерная трубка, заполненная гидрофобным компаундом.
  3.  Бронепокров из стальных оцинкованных проволок, в том числе высокопрочных с временным сопротивлением разрыву не менее 1670 МПа.
  4.  Наружная полиэтиленовая оболочка.

*Свободное пространство бронепокрова заполнено гидрофобным компаундом.

1 – Центральная трубка с гидрофобным заполнителем и оптическими волокнами, сгруппированные в пучки или уложенными свободно
2 – Гидрофобные агрегаты
3 – Бронепокров из стальных оцинкованных проволок, в том числе высокопрочных с временным сопротивлением разрыву не менее 1560   МПа
                                           4 – Внешняя полиэтиленовая оболочка

                        

                     Рисунок 2.1- Оптический кабель в разрезе

Потери характеризуются величиной затухания световой волны на единицу длины волокна и измеряются в дБ/км. Дисперсия определяет степень уширения светового импульса по мере его прохождения по волокну. Существует три вида дисперсии в оптическом волокне: межмодовая, хроматическая и поляризационно-модовая. В зависимости от типа ОВ в нем преобладает тот или иной вид дисперсии.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ OPTIX METRO 1050 КОМПАНИИ HUAWEI.

Мультисервисная транспортная платформа для сетей доступа и городских сетей.
Компактное SDH-оборудование уровня STM-1.

Система передачи OptiX Metro 500 предназначена для построения мультисервисных корпоративных и операторских сетей масштаба города. Оборудование может служить для организации доступа к транспортным и магистральным сетям, соединения базовых станций в сетях сотовых операторов, подключения коммутационных станций, организации связи между сегментами ЛВС и т.д. Как и все семейство SDH-мультиплексоров OptiX Metro, платформа обеспечивает эффективную передачу трафика TDM, АТМ и IP.

Поддерживается скорость передачи на уровне STM-1 (155 Мбит/с). Оборудование обладает небольшими размерами, характерными для класса устройств микро-SDH. В сетях, построенных на устройствах OptiX Metro 500, обеспечивается динамическое распределение полосы пропускания пользователям в соответствии с объемами проходящего трафика, т.к. система использует статистический, а не фиксированный метод мультиплексирования данных.

Емкость системы эквивалентна трем потокам STM-1. Матрица кросс-коммутации имеет размерность 6х6 VC-4. В базовой конфигурации платформа может поддерживать передачу 32 потоков Е1. Существует возможность установки дополнительного интерфейсного модуля: 16 x 2 Мбит/с (G.703), 2 x 10/100 Base-T Ethernet, 3 x 34 Мбит/с (G.703), 3 x 45 Мбит/с (G.703), 4 x G.SHDSL, 2 x V.35/X.21 + 4 x E1, N*64 кбит/с (V.35/V.21/V.24/X.21/RS449/RS530).

Для обеспечения резервирования OptiX Metro 500 использует такие механизмы, как двухволоконная MSP, SNCP, MS, SPRing.

Линейные размеры: 43629386 мм. Вес: 7 кг для стандартной конфигурации;

Эквивалентная емкость матрицы кросс-коммутации - 1616 VC-4, кросс-коннекция на уровне VC-12;

Максимальное количество интерфейсов - 80E1, 64T1, 6E3/T3, 3STM-4, 6STM-1, 2/4ATM (155M), 810/100 Mбит/с Ethernet. Также возможна установка интерфейсных плат SHDSL, N64K (V.35/X.21/FE1);

Оборудование может быть установлено: в стандартную 19-дюймовую стойку, стойку ETSI, компактную интегрированную стойку Huawei;

Возможна настенная и настольная установка;

Дальность передачи до 550 км.

Выбор данной транспортной платформы обуславливается ещё и тем, что она легко может быть модернизирована с уровня STM-1 в уровень STM-4, расширение количества потоков добавлением дополнительных трибутарных плат. Защита 1+1 блоков кросс-коммутации, синхронизации и питания. Малые габариты.

Для обеспечения резервирования OptiX Metro 1050 использует такие механизмы, как двухволоконная MSP, SNCP, DNI, MS, SPRing, а также кольца АТМ VP Ring, IP Ring ATM, виртуальная защита пути в совместно используемом волокне ("фирменная" разработка Huawei). Суть этого механизма заключается в том, что вся пропускная способность волокна делится на уровни VC-4 или VC-12 для формирования логических подсистем, которые отвечают за свой вид трафика. Таким образом, одно волокно может одновременно поддерживать различные режимы защиты для разных групп трафика.

Наименование показателей

SТM 1

Номинальная скорость скорость ,Мбит/с

155,520

Напряжение электропитания, В

40,5-75

Потребляемая мощность, Вт

70-160

Скорость входящих потоков, Мбит/с

2,048

Общее число первичных цифровых потоков

63

Линейный код

HDB 3

Окна прозрачности (диапазон длин волн), мкм

1,285-1,33

Уровень мощности передачи оптического сигнала Рпер, дБм

- 4

Минимальный уровень мощности приёма Рпр min, дБм

- 40

Энергетический потенциал, дБ

36

 

Таблица 2.2. Общие технические характеристики мультиплексоров   STM-1.

Рисунок . Организация сети передачи OptiX Metro 500 на уровне STM-1.

4.2. СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ.

Для определения порядка выделения каналов из общего потока, необходимо определить области нагрузки на сети:

Кордай  занимает 35,45% от всей магистрали

Шу занимает 42,24% от всей магистрали

Мерке занимает 21, 31% от всей магистрали

   

  В соответствии с влияниями нагрузки, проектом был определен следующийпорядок выделения каналов внаселенныхпунктах (за 100% было взато 7хЕ1):

В пункте Кордай выделяется 36 потоков Е1

В пункте  Шу выделяются 43 потока Е1

В пункте Мерке выделяются 22 потоков Е1

(Диспетчерская служба + 2 поток Е1)

(Обще-технологическая + оперативно-технологическая=2 поток Е1)

                           Рисунок 2.2. Схема организации связи на магистрали

Все 3 транзитных пункта являются участниками информационной супермагистрали, где производят резервирование ресурсов всего отрезка «кольца».

Таким образом, необходимые потоки выводятся из высокоскоростного потока без особых сложностей.

5.ИНЖЕНЕРНЫЙ РАСЧЕТ ВОЛС

5.1 Определение широкополосного оптической линии.

Его скорость стеклопакета ограничивает количество информации, которая может быть передана в долгосрочной перспективе. поток информации пропускная способность оптического волокна зависит от изменения высокого и низкого волатильности, могут пройти вдоль.

Дисперсия времени компонент спектральной рассеяния, или оптические сигналы режим - увеличить частоту сердечных сокращений. Физическая распределение увеличить значение периода импульса. Скорость волокна (Гц · км) измеряется и определяется:

W = 0,44 / τ

где τ - стекло, распределение с / км и орпеделяется по формуле::

где τmod – Создание системы контроля скорости режимы из-за различных типов распределения;

τchr - из-за источника излучения и коэффициента преломления и длиной волны оптической моды зависимой непоследовательности хроматической частотного распределения.

Один за распространение этого типа многомодовых оптических волокон и одномодового хроматической дисперсии.

Одномодовый волоконно известен как хроматической дисперсии, и источник кашемира и километровой нм используется ширина спектра стандартного отклонения.

Пс / (нм · км), измеренные в специальном распределения. Хроматической дисперсии хроматические дисперсионные соотношения:

τchr (λ) = D (λ) ∙ Δλ

В многомодовых оптических волокнах определяющей является межмодовая дисперсия, в одномодовых присутствует только хроматическая дисперсия.

Для одномодового оптического волокна пользуются значением дисперсии, нормированным на нанометр ширины спектра источника и километр длины волокна, которое называют удельной хроматической дисперсией.

Удельная дисперсия измеряется в пс/(нм·км). Хроматическая дисперсия связана с удельной хроматической дисперсией соотношением:

τchr(λ) = D(λ)∙∆λ

где D (λ) - хроматической дисперсии, с / (нм · км)

Δλ - источник (нм) излучения спектральной ширины

SDH оптический интерфейс 778 МГц в соответствии с частотой модуляторов кодировать 8V/10 B, используется. Одномодовый волоконно SMF-28 ™ CPC6 компания "Corning Инк" Δλ = 0,1 нм (1310), с помощью лазера с шириной полосы 12 600 длинной оптического сегмента * = 20 252 000 МГц • КМИ более 200 км из 778 МГц Высокая 252000/200 = 1260 МГц должны быть равны. Это Δλ = 0,1 нм, 200 км (1310 нм) разрешается использование лазера, распространение идея.

5.2 Расчет проектной длины регенерационного участка, полной длины оптического линейного тракта и определение его структуры:

Длина регенерационного участка определяется суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического кабеля. Суммарное затухание состоит из потерь мощности непосредственно в оптическом волокне и из потерь в разъемных и неразъемных соединениях.

Суммарные потери регенерационного участка, можно рассчитать по формуле:

αΣ = npc ∙ αpc + nнс ∙ αнс + αt + αВ

где nрс – количество разъемных соединителей (12);

арс – потери в разъемных соединениях (0.5 дБ)

nнс – количество неразъемных соединений; (20)

анс – потери в неразъемных соединениях (0.02 дБ)

аt – допуск на температурные изменения затухания ОВ (1 дБ);

ав – допуск изменения характеристик компонентов РУ со временем (5 дБ);

α – коэффициент затухания оптического волокна.

αΣ = 12 ∙ 0.5 + 20 ∙ 0.02 + 1 + 5 = 12 + 0.42 + 1 + 10 = 18. 4 дБ

Длину регенерационного участка с учетом потерь мощности можно определить по формуле:

ЭП = (Рпер–Рпр) – энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи;

Рпер – уровень мощности оптического излучателя, дБм;

Рпр мин – чувствительность приемника, дБм.

ЭП = -4 – (– 40) = 36

На длину регенерационного участка накладывают ограничения дисперсионные характеристики волокна.

С учетом дисперсии оптического волокна длина регенерационного участка составит:

Длина регенерационного участка удовлетворяет требование:

lРУ MAX ≥ lРУ

5.3 Определение суммарных потерь в оптическом тракте:

Оптическая линия связи соединяет оптические интерфейсы. В состав оптической кабельной системы входят все компоненты, обеспечивающие оптическое соединение передатчика одного интерфейса с приемником другого:

  •  оптический кабель;
  •  соединительные шнуры;
  •  оптические переключатели;
  •  разъемные соединители;
  •  неразъемные соединители.

При прохождении каждого из этих элементов оптический сигнал испытывает определенные потери. На компенсацию потерь в оптическом кабеле расходуется только часть энергетического потенциала приемопередатчиков оптических трансиверов. Оставшийся резерв распределяется на потери в неразъемных соединителях, коннекторах промежуточных и оконечных оптических кроссов, энергетический запас и т.д.

Параметры полной совокупности элементов кабельной системы описывается неравенством:

где lру–  длина регенерационного участка;

α – коэффициент затухания оптического кабеля ;

АΔ – потери при переходе с волокна с одним диаметром сердцевины на волокно с другим диаметром или при соединении волокон с одинаковым диаметром сердцевины, но с различной числовой апертурой;

nn – количество точек перехода;

З – энергетический запас, принимаемый обычно равным 2-3 дБ и расходуемый в процессе эксплуатации волоконно-оптического канала связи на старение элементов, введение сростков новых неразъемных соединителей при ремонтах, модернизациях и т.д;

ЭП – энергетический потенциал аппаратуры, численно равный общему допустимому затуханию оптического сигнала в тракте.

5.4 Расчет полного запаса системы.

Энергетический потенциал с учетом потерь на ввод и вывод энергии из волокна, или полный запас мощности системы, дБ, можно определить по формуле:  П = Рпер – авх – авых – Рпр мин

где Pпер – мощность передатчика

αвх – входное затухание

αвых – выходное затухание

Pпр.мин – минимальная мощность приемника

П = –4.5 – 0.5 – 0.5 – (–29.5) = 24 дБм

5.5 Расчет энергетического запаса

Энергетический запас системы определяют как разность между полным запасом мощности и суммарным затуханием. Значение энергетического запаса работоспособной системы должно быть положительным.

ЭЗ = П – αΣ

ЭЗ = 24 – 9.2 = 14.8 дБ

5.6 Определение отношения сигнал/шум или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка:

Для цифровой волоконно-оптической системы связи, определяется по формуле: pош ф = р’ ∙lру = 10-11 ∙200 = 0,0000000000375 = 0,0200 ∙10-9

pош ф – отношение сигнал/шум (вероятность ошибки) на фактическую длину регенерационного участка

рош мах – максимальное отношение сигнал/шум (вероятность ошибки) на фактическую длину регенерационного участка

где p’ – вероятность ошибки на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10–11, для внутризоновой 1,67·10–10, для местной 10–9)

lру – длина регенерационного участка

lру мах – максимальная длина регенерационного участка

рош = р’ ∙lру = 10-11 ∙316 = 0,0319 ∙10-9

рош мах = р’ ∙lру мах = 10-11 ∙396 = 0,0396 ∙10-9

5.7 Определение уровня передачи мощности оптического излучения на выходе передающего оптического модуля (ПОМ)

Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ, дБм, определяется по формуле:

Рпер = РС – ∆Р = –1.5 – 3 = -4.5 дБ

где Рс – уровень средней мощности оптического сигнала на выходе источника излучения;

ΔР – снижение уровня средней мощности, зависящее от характера сигнала.

5.9 Определение уровня мдм (порога чувствительности приемного оптического модуля – ПРОМ)

Уровень МДМ (порог чувствительности ПРОМ):

Pmin = –70 +11 lg B

Pmin = –70 + 21.5 = -49.5 дБ

5.10Определение быстродействия системы.

Допустимое быстродействие зависит от характера передаваемого сигнала, скорости передачи информации и определяется по формуле:

где β – коэффициент, учитывающий характер линейного кода, для NRZ β = 0,4

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП рассчитывается по формуле:

где tпер = (0,5...10) нс – быстродействие ПОМ (1нс);

tпр = (0,2...20) нс – быстродействие ПРОМ (0.8нс);

tОВ – уширение импульса на длине регенерационного участка:

tОВ = τ ∙lру

tОВ = 17.5 ∙10-12 ∙316 = 1.6 ∙10-9с

где τ – дисперсия оптического волокна, с/км.

Если tож<tΣ, то выбор оптического кабеля сделан верно.

0.94 ∙10-9<2.57 ∙10-9

Запас по быстродействию:

∆t = 2.57 – 0.94 = 1.63 нс

5.11Расчет надежности:

Надежность является одной из важнейших характеристик современных магистралей и сетей связи. Основными показателями надежности являются:

  •  интенсивность отказов Х, часов;
  •  вероятность безотказной работы для заданного интервала времени Р(t0);
  •  средняя наработка на отказ Т0, час;
  •  среднее время восстановления Тв, час;
  •  коэффициент готовности Кг;
  •  интенсивность восстановления М, 1/час.

Расчет показателей надежности магистрали проводится при следующих допусках: отказы элементов магистрали являются внезапными, независимыми друг от друга, их интенсивность постоянна в течение всего периода эксплуатации.

Интенсивность отказов определяется по формуле:

ХΣ = nX1 + LX2 = 4 ∙10-7 + 3.88 ∙10-8 ∙1824 = 54.20 + 0.6 = 435 ∙10-4

где n – число оконечных пунктов;

L – длина линии, км;

Х1 – интенсивность отказов оконечного пункта, 1/час;

Х2 – интенсивность отказов одного километра линейно-кабельных сооружений, 1/км.

Средняя наработка на отказ определяется выражением:

T0 = 3891.05

среднее время восстановления по сбоям – не более 0.5 часов

Коэффициент готовности системы определяется по формуле:

Коэффициент простоя системы будет составлятьКп = 1 – Кг = 0.000012

Интенсивность восстановления определяется выражением:

М = 1/ТВ = 1/0.5 = 2

Вероятность безотказной работы:

Интервал времени (t)

P(t) –вероятность безотказной работы

0

1

1

1

720

0,9792

8760

0,7741

6. Технико-экономическое обоснование

 

6.1Описание проекта

Интенсивное развитие волоконно-оптических систем передачи и сетей на их основе продолжается уже более двух десятков лет. За этот период они превратились в одно из основных средств телекоммуникаций. По реализуемой скорости передачи в настоящее время они вне конкуренции. Нет сомнения в том, что волоконно-оптические системы передачи в дальнейшем будут занимать одно из доминирующих мест в разнообразных системах кабельной связи.

В данной дипломной работе необходимо рассмотреть проектирование волоконно-оптических линий связи на участке трассы Кордай-Мерке, основываясь на новые стандарты и технологии.

Внедрение волоконно-оптических линий в системы связи началось с конца 70-х годов и интенсивно продолжается нарастающими темпами. Исходной точкой развития ВОЛС считается открытие лазерного механизма генерации света, а затем - появление современной волоконной оптики на базе полученных кварцевых световодов с малым затуханием. Последнее показало что основное препятствие при распространении света (его затухание), обусловленное в основном наличием примесей, может быть снижено, а сами световоды приемлемы в качестве среды распространения сигнала.

 

      6.2    Цель маркетинга.

        Как материал для создания сетей коммуникации оптический кабель имеет ряд неоспоримых преимуществ. Так, световой поток способен передавать информацию без искажений даже на значительные расстояния.     Следует заметить, что вся информация надежно защищена сенсорными системами, которые замечают малейшие перепады давления и колебания. Полоса пропускания при передаче информации с помощью оптоволоконного кабеля шире, так как этому способствует сниженный уровень шума и хорошая устойчивость сети к помехам, даже электромагнитным. Кроме того, в отличие от медного кабеля, волоконно-оптический кабель имеет меньший вес и объем, он более маневрен и представляет собой универсальный материал. При повреждении оптический кабель не образует разности потенциалов – так называемой «земельной петли», он пожаробезопасен, так как изготавливается от материала, предупреждающего искрение. Материал гибок, долговечен, надежен при использовании в любых условиях, он сохраняет свои качества более 25 лет. Кроме того, в последнее время волоконно-оптический кабель становится дешевле. Его стоимость не выше чем половина стоимости медной пары. Это связано с доступностью материалов для его производства – полимеров и двуокиси кремния и широким распространением оптоволоконных сетей.  

6.3Описание продукции

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), обладая неоспоримыми преимуществами в сравнении с кабельными линиями на основе меди, достигшими в своих возможностях практически предельных значений и требующих неуклонно растущих затрат на свое развитие, становятся все более эффективным и экономичным способом передачи информации. Оптические каналы имеют пропускную способность на порядки выше, чем информационные медные проводные линии связи, и это позиционирует ВОЛС сегодня перспективнейшим направлением в области связи. Важным преимуществом ВОЛС является их невосприимчивость к воздействию электромагнитных полей и отсутствие в связи с этим некоторых недостатков, типичных для систем связи, использующих медный провод.

  Изготавливается волокно из кварца, основой которого является двуокись кремния. Это недорогой и широко распространенный материал, что выгодно отличает его от дорогостоящей меди. Стоимость волокна сегодня по отношению к паре из меди составляет 2:5, при этом волоконно-оптический кабель передает сигналы на более значительные расстояния без ретрансляции. В результате при использовании оптоволокна на линиях высокой протяженности сокращается количество повторителей.

     Волокно с течением времени подвержено деградации, которая предполагает возрастание в проложенном кабеле затуханий. Тем не менее, современные технологии, используемые в производстве оптических волокон, позволили значительно замедлить этот процесс, и срок службы оптического волокна на сегодняшний день составляет около 25 лет. А за это время возможна смена нескольких поколений приемо-передающих систем.

6.4 Преимущества данных технологий

Совершенствование технологии и ее удешевление позволяет рассматривать ее применение для построения «потребительских» сетей требования к пропускной способности которых постоянно растут. Так, очень эффективной является использование ВОЛС при построении сетей микрорайонов в городах, дачных поселков или даже отдельных домов, жители которых все чаще отдают предпочтение потоковому видео и требовательным к ресурсам сети Интернет приложениям (RIA).

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети ВОЛС является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

6.5 Финансовый план

В финансовом плане необходимо рассчитать общие капитальные затраты , доходыЮ эксплуатационные расходы, прибыль , рентабельность и срок окупаемости.

Целью данной разработки является получение максимальной прибыли, при минимальных издержках и высоком качестве предоставляемых услуг, с учетом того, чтобы цена была приемлемой для пользователей.

Таблица 6.1 – Смета затрат на приобретение основного оборудования для реализации проекта.

Наименование

Кол-во (шт)

Цена за ед., тенге

Сумма, тенге

Оптический кабель ОПС

6

350 000

2 100 000

Муфты

70

12 000

840 000

Транспортная платформа Huawei

27

89 940

2 428 380

Оптические усилители

3

70 000

21 000

Оптические аттенюаторы

100

15 00

150 000

Набор для заземления

10

360 000

3 600 000

Кабельные домкраты

6

50 000

30 0000

Кабельная смазка

7

26 500

185 500

Кабельные ролики

20

2 000

20 000

Кабельные лебедки

7

250 000

1 750 000

Заглушки

50

20 200

1 010 000

Монтаж внешнего контура заземления слаботочных сетей

1

580 000

580 000

Стойка для монтаж оборудования

3

3 100 000

9 300 000

Итого 22284880

Общая стоимость проекта составляет  22 284 880 тенге

6.5.1 РАСЧЕТ РАСХОДОВ НА ЭКПЛУАТАЦИЮ ОПС

Расчет расходов на эксплуатацию ОПС определяется по формуле :

Сэкс= Сфотсоц.н.покупамналпр

  1.  Для расчета ФОТ определяем численность обслуживающего персонала ОПС

Таблица 6.2. Фонт оплаты труда

Наименование должности

Кол-во человек

Оклад в месяц, тенге

Основная заработанная плата, тенге

Сумма ФОТ за год

Директор

1

220 000

220 000

2 640 000

Бухгалтер

1

130 000

130 000

1 560 000

Инженер по эксплуатации BTS

2

140 000

280 000

3 360 000

Инженер по эксплуатации  Otix metro 500

2

140 000

280 000

3 360 000

Инженер по эксплуатации кабеля ОПС

2

140 000

280 000

3 360 000

Инженер транспортной сети

1

130 000

130 000

1 560 000

Инженер отдела биллинга

1

130 000

130 000

1 560 000

Оператор абонентского отдела

10

55 000

550 000

6 600 000

Водитель

4

100 000

400 000

4800 000

Сварщик

4

80 000

320 000

3 840 000

28

2 720 000

32 640 000

  1.  Отчисления на социальный налог расчитывается по формуле:

Ссоц.н.=( Сфот – 0,1 * Сфот) * 11%

Социальный налог составит 11% от ФОТ:

        Ссоц.н = (32 640 000- 0,1 * 32 640  000) *0,11 = 3 230 360

  1.  Сумма амортизационных отчислений определяется

Сам = 22 284 880*25%= 4 456 976

где 25% - годовая норма амортизационных отчислений

  1.  Налог на имущество (1% от остаточной стоимости)

    Снал = (22 284 880 - 4 456 976) + 1% = 178 279 тг

  1.  Содержание выделенного канала :
  •  подключение -100 тыс. тг
  •  месячная плата за канал , трафик- 1200 000 тг
  1.  Единовременное подключение – 30*80 000 = 2 400 000
  •  Абонентская плата 4600 тг/мес*30 номеров = 138 000 тг/мес.

Наименование статей затрат

Затраты за месяц,

тенге

Затраты за год

Фонд оплаты труда

2 720 000

32 640 000

Отчисления на социальный налог ( 20% от ФОТ)

269 200

3 230 360

Амортизационные отчисления

371 414

4 456 976

Налог на имущество (1% от остаточной стоимости ОПФ)

178 279

Абонентская плата/подключение

138 000

1 656 000

Содержание выделенного канала

1 200 000

14 400 000

Всего эксплуатационных затрат за год

56 561 615

Таблица 6.3. Эксплуатационные расходы

.

   Таблица 6.4 Условные доходы

Наименование

Доходы до строительства

Доходы после строительства

Откло-

нение (+/-)

Кол-во

Тариф с НДС

Сумма доходов до строи-

тельства

Кол-во

Тариф с НДС

Сумма доходов после строи-

тельства

Единовремменое подключение

560

98,80

22 560

480

145

7 560

12 340

Абонентская плата

560

7

880

480

16

690

260

Услуги

560

5

86

420

3,5

58

32

Выход в Интернет

490

880

78300

420

78

56700

13000

Итого

35971

Условный доход от эксплуатации  будут составлять  35 971 000  в год. В том числе НДС

Прибыль определяем по формуле : Разностью между доходами основной деятельности (без НДС) и эксплуатационными затратами.

П=(35 971 000 – 25 632 000) = 10 339 000 тенге

Корпоративный подоходный налог с юридических лиц согласно Налогового Кодекса РК составляет 20% от прибыли

КПН = 10339 000*20%=2 067, 8

Чистую прибыль определяем:

ЧД = 35 971 000 – 2 067,8=35968932,2

Рентабельность определяем следующим образом:

Р= 35968932,2/2 067 800 * 100=  18%

Срок окупаемости определяем

22 284 880/3596892,2 =6,1 мес.

Анализируя расчет экономических показателей можно сказать следующее, для реализации данного проекта необходимо капитальное вложение в размере 22 284 880 тенге. Сумма эксплуатационных расходов составила 56 561 615 тенге. Чистая прибыль от внедрения сети  составит 35968932,2 тенге. По результатам расчетов было определено, что проект окупится  6 месяцев. Также полученного дохода достаточно на расширение сети и установку нового оборудования для увеличения емкости сети и увеличения качества предлагаемых услуг.

5 Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

5.1 Законодательство о безопасности жизнедеятельности и охране труда

Основные положения о безопасности и охране труда закреплены Конституцией Республики Казахстан (30.08.1995 г.), Трудовым Кодексом Республики Казахстан (15.05.2007 г.), Уголовным Кодексом РК (16.07.1997 г.) также системой нормативно-правовых, законадательных актов и стандартов, как:

Постановление Правительства Республики Казахстан «Об утверждении Правил оказания услуг связи» № 1718 от 30 декабря 2011 года;

- «Правила возмещения работодателем вреда, причинённого работникам увечьем, профессиональным заболеванием либо иным повреждением здоровья, связанного с исполнением ими трудовых обязанностей», утверждённые Постановлением Кабинета министров РК (17.03.1993г.);

Приказ Министра труда и социальной защиты населения РК от 23 августа 2007 года № 203-п «Об утверждении Правил проведения обязательной периодической аттестации производственных объектов по условиям труда»;

- Постановление Правительства Республики Казахстан от 16 января 2009года № 14 «Об утверждении Технического регламента "Общие требования к пожарной безопасности»;

- Постановление Правительства Республики Казахстан от 29 августа 2008 года № 796 «Об утверждении Технического регламента о требований по оборудованию зданий, помещений и сооружений системами автоматического пожаротушения и автоматической пожарной сигнализации, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре»;

- Постановление Правительства Республики Казахстан от 2 марта 2009г.  № 234 «Об утверждении Технического регламента «Требования к безопасности вентиляционных систем»;

- Типовые отраслевые нормы выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, утвержденные постановлением   Правительства   Республики   Казахстан  от  30  января 2012 года [1-8].

В статьях 24 и 29 раздела II Конституции Республики Казахстан указано, что каждый гражданин Республики имеет право на условия  труда,  отвечающие  требованиям безопасности и гигиены, на отдых, на охрану здоровья и медицинскую помощь.  По трудовому договору рабочим гарантируются нормированная продолжительность рабочего времени, выходные, праздничные дни, также оплачиваемый ежегодный отпуск. В организациях и на каждом рабочем месте должны создаваться условия для безопасности и охраны труда, которые соответствуют требованиям государственных стандартов, правил по безопасности и охране труда.

Трудовой Кодекс Республики Казахстан, принятый от 15 мая 2007 года является основным документом, регулирующим трудовые отношения, отношения социального партнерства, а также  отношения по безопасности и охране труда. В статье 308 (глава 33) Трудового Кодекса Республики Казахстан изложены требования по безопасности и охране труда. Согласно статье 311 «условия безопасности труда на рабочем месте должны соответствовать требованиям государственных стандартов, правил по безопасности и охране труда».

5.2 Анализ опасностей на производстве

Любой производственный комплекс или технологическая система состоит из таких элементов как различные виды оборудования, материалы, обслуживающий персонал, окружающая производственная среда. Анализируя опасности на производстве, выяснили, что опасные состояния вызываются одним или несколькими элементами, приводящими к отказам в системе. В анализе опасностей можно выделить три этапа:

1)  идентификация опасностей;

2)  логические   процедуры   формулирования   различных   вариантов   решений   и мероприятий;

3)   выбор наилучшего решения для обеспечения безопасности.

Стадия идентификации опасностей выполняется на основе качественного анализа. Первый шаг к ликвидации опасностей - их выявление. Анализ включает: определение потенциальных источников опасности, которые могут вызвать аварии, например, при новой технологии; выявление опасностей, которые маловероятны, но могут привести с серьезным последствиям; устранение из рассмотрения опасностей, которые практически несущественны. Оценка каждой опасности включает изучение вероятности ее появления, а также серьезности травм или повреждений, к которым может привести авария. Прежде всего должны устраняться серьезные опасности. Качественный анализ выявления опасностей включает их ранжирование по четырем разделам: серьезность, вероятность, затраты, действия.

5.3 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

К нормативным правовым актам в области пожарной безопасности, установление которых осуществляет правовое регулирование в области пожарной безопасности, относятся санитарные нормы и правила пожарной безопасности, инструкции,  технические регламенты и иные нормативные правовые акты, содержащие требования пожарной безопасности.

Причины пожаров и взрывов могут быть электрического и неэлектрического характера.

Причинами пожаров и взрывов неэлектрического характера могут быть:

Неосторожное обращение с огнем.

Неисправность производственного оборудования.

Курение в пожароопасных помещениях.

      К причинам электрического характера относятся:

Искрение в электрических аппаратах, электростатические разряды и удары молнии;

Токи коротких замыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, а также значительные электрические перегрузки проводов и обмоток электрических аппаратов;

Плохие контакты в местах соединения проводов;

Электрическая дуга, возникающая в результате ошибочных операций с коммутационной аппаратурой при переключениях в электроустановках или во время дуговой электрической сварки, которая может вызывать воспламенение расположенных вблизи горючих материалов и маслонаполненных аппаратов.

Организация мероприятий по предотвращению пожара.

Проведение инструктажа 1 раз в год. Производится административно-техническим персоналом.

Разработка путей эвакуации людей  при пожаре. Для эвакуации время 3 минуты. Эвакуационные выходы – это выходы непосредственно наружу, выходы непосредственно на лестницу или коридор, имеющие выход наружу. Окно не является эвакуационным выходом.

Использование средств тушения и предупреждения пожара (огнетушители, пожарная сигнализация).

Эффективным химическим средством тушения огня является углекислота. При быстром испарении углекислоты образуется снегообразная масса, которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию кислорода и охлаждает горючее вещество.

В качестве средств местного пожаротушения применяются углекислотные огнетушители. Такие огнетушители применяются для тушения электропроводки и оборудования находящиеся под напряжением.

Ручные углекислотные огнетушители типов ОУ-2. Они приводятся в действие вручную открыванием вентиля путем вращения маховика против часовой стрелки.

Все огнетушители подвергаются периодической проверке и перезарядке.

5.4 Молниезащита

Непосредственное опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов - радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система, далее – МЗС) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

Основная задача заземляющего устройства молниезащиты - отвести как можно большую часть тока молнии (50 % и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей, трубам водоснабжения и т. п.) При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе. Эта задача выполняется сетчатой системой под зданием и вокруг него. Заземляющие проводники образуют сетчатый контур, объединяющий арматуру бетона внизу фундамента. Это обычный метод создания электромагнитного экрана внизу здания. Кольцевой проводник вокруг здания и/или в бетоне на периферии фундамента соединяется с системой заземления заземляющими проводниками обычно через каждые 5 м. Внешний заземлитель проводник может быть соединен с указанными кольцевыми проводниками.

Связь заземлителя и системы соединений создает систему заземления. Основная задача системы заземления - уменьшать разность потенциалов между любыми точками здания и оборудования. Эта задача решается созданием большого количества параллельных путей для токов молнии и наведенных токов, образующих сеть с низким сопротивлением в широком спектре частот. Множественные и параллельные пути имеют различные резонансные частоты. Множество контуров с частотно-зависимыми сопротивлениями создают единую сеть с низким сопротивлением для помех рассматриваемого спектра.

5.4.1 Меры защиты при использовании кабелей

Эффективными мерами по снижению перенапряжений являются рациональная прокладка и экранирование кабелей. Эти меры тем важнее, чем меньше экранирует внешняя система молниезащиты.

Больших петель можно избежать, прокладывая совместно силовые кабели и экранированные кабели связи. Экран соединяется с оборудованием на обоих концах.

Любое дополнительное экранирование, например, прокладка проводов и кабелей в металлических трубах или лотках между этажами, снижает полное сопротивление общей системы соединений. Эти меры наиболее важны для высоких или протяженных зданий или когда оборудование должно работать особенно надежно.

Предпочтительными местами установки УЗП являются границы зон 0/1 и зон 0/1/2 соответственно, расположенные на входе в здание.

Как правило, общая сеть соединений не используется в рабочем режиме как обратный проводник силовой или информационной цепи.

Наведение напряжения в кабелях между зданиями можно предотвратить, прокладывая их в соединенных металлических лотках или трубах. Все кабели, идущие к связанному с антенной оборудованию, прокладываются с выводом из трубы в одной точке. Следует обратить максимальное внимание на экранирующие свойства самого объекта и прокладывать кабели в его трубчатых элементах. Если это невозможно, как в случае с технологическими емкостями, кабели следует прокладывать снаружи, но как можно ближе к объекту, максимально используя при этом такие естественные экраны, как металлические лестницы, трубы и др. В мачтах с L-образными угловыми элементами кабели располагаются внутри угла для максимальной естественной защиты. В крайнем случае рядом с кабелем антенны следует разместить эквипотенциальный соединительный проводник с минимальным поперечным сечением 6 мм2. Все эти меры снижают наведенное напряжение в петле, образованной кабелями и зданием, и, соответственно, уменьшают вероятность пробоя между ними, т. е. вероятность возникновения дуги внутри оборудования между электросетью и зданием.

5.5  Расчет молниезащиты

Для определения молниезащиты при установке молниеотвода на объекте защиты первоначально определяют коэффициент грозозащиты гз) по формуле:

кгз = (l + сtgα)Bн                                                                       (3.1)

где, α – угол защиты, принимается равным 45–50°;

Вн– коэффициент надежности защиты, (для штыревой защиты при непосредственном соединении молниеотвода с защищаемым объектом Вн=0,65 в, остальных случаях – Вн = 0,6).

Находят суммарную высоту крыши и молниеприемннка (∑h) по формуле:

h = 0,5bmах kгз                                                                    (3.2)

где, bmax – максимальная ширина сооружения, м.

Рассчитывают длину молниеприемника (hмп ) по формуле:

hмп=h – hкр                                                                    (3.3)

где hкр – высота крыши, м.

Производят расчет обшей высоты штыревой грозозащиты гз) по формуле:

Нгз = hзд+ h                                                                    (3.4)

Вычисляют радиус грозозащиты на уровне земли (rо) по формуле

r0 = кгзНгз                                                                    (3.5)

Рассчитывают импульсный очаг заземления:

а) определяют сопротивление одиночного заземлителя (Rоз) растеканию

тока промышленной частоты из выражения (Ом)

- расположенного вровень с поверхностью земли по формуле

                                   (3.6)

где l и d – длина и диаметр трубы, соответственно, м;

ρ – удельное сопротивление грунта, Ом.м (находят по справочнику).

- заглубленного на расстояние t от поверхности земли

          (3.7)

б) Производят расчет импульсного сопротивления трубы (Rи.тp) по формуле

Rи.тр = Rоз αи                                                                 (3.8)

где αи – коэффициент импульсного сопротивления (находят по справочнику).

в) Рассчитывают количество труб для импульсного заземлителя (n) по формуле

                                                                 (3.9)

где Rд – допустимое сопротивление растеканию тока, Ом (для промышленных и гражданских сооружений принимается равным на 20 Ом);

 – коэффициент сезонности (среднее значения в центральных регионах = 1,6);

– коэффициент экранирования ( = 0,3. ..0,95).

г) Находят сопротивление растеканию тока полосового заземлителя (Rпол)

- расположенного у поверхности земли по формуле

                           (3.10)

- заглубленного на расстояние t от поверхности земли по формуле

                           (3.11)

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом-м;

l – длина заземлителя (полосы), м;

l=1,05·а·п                                                                            (3.12)

где а – расстояние между стержнями заземления = 2,5...5 м);

d – диаметр (ширина) заземлителя, м (l >> d);

д) Рассчитывают импульсное сопротивление полосы (Rи.пол) по формуле

Rи.пол= Rпол· αи                                                                       (3.13)

где αи – импульсное сопротивление полосы (находим по справочнику).

е) Подсчитывают импульсное сопротивление растеканию тока всей системы заземлителя (Rобщ) по формуле

                                                        (3.14)

Импульсное сопротивление растеканию тока системы заземления не должно превышать пределов, указанных в пункте «в».

5.6 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ  НА ПРЕДПРИЯТИИ СВЯЗИ

Предприятия и сооружения связи в отличие от химических, нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных и других подобных предприятий и сооружений по отрицательному воздействию на атмосферу и гидросферу условно можно отнести к сравнительно «чистым».

Однако в процессе сооружения объектов связи, хотя и на незначительной площади поверхности земли происходит нарушение экологического баланса. Технологические процессы и оборудование, используемые в связи, все же являются источником определенного количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу и попадающих в гидросферу. Помимо этого значительное число предприятий и сооружений связи являются мощным источником электромагнитных полей, охватывающих большие пространства и отрицательно воздействующих на экологический баланс биосферы.

Поэтому в промышленности связи необходимо серьезное внимание уделять вопросам оценки ее воздействия на окружающую среду и разрабатывать природоохранные мероприятия. При проектировании предприятий и сооружений связи должно предусматриваться экономное использование земли и эффективные средства защиты окружающей среды от загрязнения. Технические решения должны предусматривать снижение загрязненности до допустимого уровня или ликвидацию вредных выбросов в атмосферу. Помимо этого в проекты строительства предприятий и сооружений связи обязательно должны быть включены вопросы, связанные с восстановлением (рекультивацией) земельного участка и приведением его в состояние, пригодное для дальнейшего использования в сельском, лесном, рыбном хозяйствах или по назначению, например устройству коммуникаций, дренажа и др. Рекультивацию земель, согласно существующему законодательству, осуществляет предприятие, организация или учреждение, ведущее строительные работы.

Для линий связи (кроме линий абонентской связи) существуют специальные нормы отвода земель, которые устанавливают ширину полос земель для линий и размеры земельных участков для размещения сооружений на этих линиях. Вопрос о системном воздействии предприятий и сооружений связи на окружающую среду поставлен совсем недавно. Для полного его осуществления, прежде всего, необходимо получить объективные данные по комплексному воздействию объектов связи на окружающую среду. Такого рода данные позволят разработать, оптимизировать и реализовать организационно-технические мероприятия по устранению источников вредных воздействий и обеспечить гармоническое развитие отрасли связи с учетом требований сохранения экологического равновесия в окружающей нас природной среде.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62667. Весна в лирических произведениях И. Никитина, А. Плещеева, И. Шмелева, Т. Белозерова и произведениях живописи А. Куинджи 27.85 KB
  А теперь послушайте внимательно стихотворение чтобы ответить на вопросы Весенняя гостья Милая певунья Ласточка родная К нам домой вернулась Из чужого края. Под окошком вьется С песенкой живой...
62668. Научно-познавательные рассказы Л. Н. Толстого 21.71 KB
  Ребята как вы думаете для чего Толстой написал этот рассказ Что нового мы можем узнать из этого рассказа А теперь давайте дополним этот рассказ. Толстой был четвертым ребенком в большой дворянской семье.
62670. «Серебряный век» русской поэзии. Историко-культурная ситуация в России конца ХIХ начала ХХ века 17.33 KB
  Обучающая цель: дать представление общественно-исторической обстановки начала ХХ века под влиянием которой в России сформировались новое искусство и литература. Вид урока: урок лекция с элементами беседы Межпредметная связь: История России конец...
62671. Задача на пропорциональное деление 20.9 KB
  Работать над развитием мышления; составлять взаимно обратные задачи; выявлять закономерности; преобразовывать условия задач; научить находить разные способы решения задач. Объявление цели и задачи урока. Сегодня на уроке будем решать примеры задачи научимся решать задачу нового типа.
62674. Решение систем линейных уравнений способом сложения 74.55 KB
  Ход урока Организационный момент Здравствуйте ребята Вы готовы к уроку Кто сегодня дежурный Кто отсутствует Мотивация урока Сегодняшний урок я хотел бы начать с философской загадки Вальтера: Что самое быстрое но и самое медленное самое большое но и самое маленькое...