49493

Vетоды проектирования линейной части цифровой волоконно-оптической системы передачи данных

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Разработана линейная часть волоконнооптической системы передачи данных со следующими параметрами: а число каналов 4320 288 из них не заняты; б рабочая длины волны 1310 мкм; в протяженностью трассы 612 км; г метод прокладки: подвес вдоль ж д; д минимальный энергетический запас 4 дБ; е компенсация дисперсии на трассе не требуется; ж оптическое волокно марки OFS llWve; з марка кабеля ОФС ДТ 865 8; и семь регенерационных пунктов; к избыточностью системы 67; л стоимостью каналокилометра: ; м коэффициентом готовности 0. Так...

Русский

2014-01-15

1.3 MB

16 чел.

38

РЕФЕРАТ

Курсовой проект 44 л., 18 рис., 14 табл., 12 источников, 2 прил., 1 л. графич. материала.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ, ОДНОМОДОВОЕ ОПТИЧЕКОЕ ВОЛОКНО, ПОДВЕСНОЙ ОПТИЧЕКИЙ КАБЕЛЬ, ЗАТУХАНИЕ, ДИСПЕРСИЯ, ПОТЕРИ НА СТЫКАХ, МАКРОИЗГИБЫ, МИКРОИЗГИБЫ.

Объектом исследования являются методы проектирования линейной части цифровой волоконно-оптической системы передачи данных.

Предложен вариант построения магистральной линии связи Томск-Красноярск. Особое внимание уделено вопросам проектирования и построения линейной части системы.

 

Разработана линейная часть волоконно-оптической системы передачи данных со следующими параметрами:

а) число каналов 4320 (288 из них не заняты);

б) рабочая длины волны 1310 мкм;

в) протяженностью трассы 612 км;

г) метод прокладки: подвес вдоль ж/д;

д) минимальный энергетический запас 4 дБ;

е) компенсация дисперсии на трассе не требуется;

ж) оптическое волокно марки OFS AllWave;

з) марка кабеля ОФС ДТ 8-6-5/8;

и) семь регенерационных пунктов;

к) избыточностью системы 6,7%;

л) стоимостью каналокилометра: ;

м) коэффициентом готовности 0.999.

Пояснительная записка к курсовому проекту выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word.


ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой
радиотехники (СВЧ и КР)

                                                                              "УТВЕРЖДАЮ"

Зав. каф. СВЧиКР

________ Шарангович С.Н.

"___"___________2004г.

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

" Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОЛС"

студенту гр. 150 Жигулину Д.А.

  1.  Тема проекта: Проектирование волоконно-оптической линии связи Томск-Красноярск
  2.  Срок сдачи работы на кафедру: _______________2004г.
  3.  Цель проекта: провести расчет магистральной  линии связи.

  1.  Исходные данные для проектирования:
    1.  Назначение ВОЛС (магистральная, зоновая, городская, локальная сеть)
    2.  Конечные административные пункты трассы и численность населения в них.
    3.  Виды передаваемой информации (телефонная связь, телеграф, передача данных, 2 программы ТВ, проводное вещание).
    4.  Энергетический потенциал Э. для  - магистральных линий  40 дБ;
      (при коэф. ошибок в пределах заданных норм)
    5.  Скорость передачи определяется исходя из п.1.2.3. и согласуется с рекомендациями G6.702 – 6.704 (PDH).

  1.  Рекомендуемая литература:
    1.  Воронцов А.С. и др. Оптические кабели связи российского производства. Справочник. – М.: Эко-Трендз, 2003. – 288 с.: ил.
    2.  Иоргачев Д.В. Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. – М.: Эко-Трендз, 2002.
    3.  Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. – М.: компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999.
    4.  Портнов Э.Л. оптические кабели связи: Конструкции и характеристики. – Горячая линия-Телеком, 2002. – 232 с.: ил.

Дополнительную литературу студент ищет самостоятельно.

  1.  Задачи:
    1.  Провести выбор и технико-экономическое обоснование трассы и способа прокладки ОК.
    2.  Выбор и обоснование типа ОВ, руководствуясь стандартами ITU G.651 – 655 и исходя из экономической целесообразности.
      1.  Определить значения d, D, ППП, Δ, λсв, Δλ, V, диаметр модового поля, длину волны отсечки, затухание и дисперсию ОВ.
      2.  Рассчитать основные конструктивные и оптические характеристики ОВ, обеспечивающие выбранный режим работы при относительных отклонениях диаметра d и величины Δ на ±5%; ±10%...
    3.  Рассчитать число ОВ в ОК, разработать конструкцию ОК, сделать чертеж ОК и выбрать российский аналог.
    4.  Обосновать выбор коннекторов, муфт, обеспечивающих соединение строительных длин и ответвителей на промежуточные пункты трассы.
    5.  Рассчитать длину линейной части регенерационного участка по затуханию и дисперсии с учетом макроизгибов, потерь на стыках строительных длин, муфт и др.
    6.  Провести расчет надежности ВОЛС. Определить затраты на строительство проектируемой ВОЛС.

Дата выдачи задания «___»_________2004г.

Подпись руководителя  ______________ Ефанов В. И.

Подпись студента  ______________ Жигулин Д. А.


Содержание

РТФ КП. 460571.003 С7 Схема комбинированная расположения системы 44


  1.  Введение

В настоящее время наиболее важным товаром становится информация. При этом важен не только сбор и хранение информации, но и её передача (информационный обмен). Одним из самых распространенных видов информации является речевая, а самый популярный способ обмена её – телефонный разговор. При этом постоянно увеличивается как число абонентов так и расстояния на между основными группами общения. В данных условиях становится важным создание скоростных протяженных линий связи.

Наиболее популярными на сегодняшний день являются цифровые системы передачи, что связано с более высоким качеством связи и возможность дальнейшего роста скоростей и расстояний. В таких системах достаточно жесткие требования предъявляются к среде передачи информации. Современным потребностям в области связи наиболее полно удовлетворяют волоконно-оптические системы передачи (ВОСП), использующие в качестве среды передачи оптические волокна (ОВ), имеющие малое затухание, что позволяет удешевить построение протяженных линий, и малые дисперсионные искажения – широкую полосу пропускания (особенно одномодовое ОВ), что положительно влияет на скорость передачи информации.

Другими преимуществами использования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) является их высокая помехозащищенность, невосприимчивость к внешним электромагнитным полям, отсутствие электромагнитного излучения в окружающую среду. Цена на ОВ и различное оборудование ВОЛС постоянно снижается, и в настоящее время для высокоскоростных решений стоимость ВОСП оказывается ниже аналогов с другими средами передачи. Так например стоимость медного кабеля «витая пара категории 6 и 7» используемого в высокоскоростных локальных сетях выше чем и внутриобъектового оптического кабеля имеющего существенно большие возможности.

В данном проекте поставлена цель разработки цифровой системы передачи работающей по стандарту иерархии PDH. Проектируемая линия должна связать два крупных областных центра Томск и Красноярск.


  1.  Выбор трассы и способа прокладки ОК

 2.1 Основываясь на картах приведенных ниже (рисунки 2.1 и 2.2), проанализируем наиболее приемлемые варианты прокладки.

Рисунок 2.1 – Прокладка кабеля вдоль автомобильной магистрали

Рисунок 2.2 – Прокладка кабеля вдоль железной дороги

Карты предоставлены проектом e-atlas – Электронный атлас мира (ЗАО «Резидент»). Обе карты имели масштаб, но он не верен, поэтому расстояние было рассчитано по ж/д карте. Расстояние Томск-Красноярск по ж/д путям составило 612 км. Из карт очевидно что длина трассы вдоль автомобильной дороги практически равна пути по ж/д.

2.2 Вариант прокладки вдоль автомобильной дороги предполагает прокладку в грунт, что предполагает использование бронированных кабелей, специальной техники. Цена такой прокладки очень велика, так например цена кабеля составляет 20-25% от стоимости прокладки. Преимуществом является относительная защищенность кабеля от внешних воздействий, но в случае повреждения, поиск и обнаружение места повреждения является непростой задачей особенно зимой.

2.3 Второй вариант – прокладка кабеля вдоль железной дороги можно производить методом подвеса кабеля к опорам контакной сети ж/д. Этот способ, более дешевый и быстрый, приобретает всё большую популярность. Недостаток, малая защищенность от вандализма и природных явлений (ураган и т.п.). Также при прокладке необходимо производить согласование с управлением ж/д для подвоза кабелей и оборудования по ж/д путям. Дополнительные проблемы при практической реализации такого способа прокладки может создать Министерство путей сообщений (МПС) – как все монополии имеющее достаточно большой бюрократический аппарат. В результате согласование проекта может потребовать дополнительных временных и даже финансовых затрат на борьбу с чиновниками.

2.4 Третий вариант прокладки – подвес кабеля на опоры ЛЭП не рассматривался из-за отсутствия необходимых карт и сложности подбора отечественных кабелей для этих целей, так как имеющиеся конструкции не прошли проверку временем и их надежность не известна.

2.5 Таким образом, с точки зрения полной стоимости обслуживания (монтаж и эксплуатация) была выбрана прокладка подвесом вдоль железной дороги (рисунок 2.2).


  1.  Расчет трассы
    1.  Определение числа каналов на магистрали
      1.  Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения  можно определить как:

 [чел], (3.1)

где  – народонаселение в период переписи населения, чел.;

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

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

Год перспективного проектирования принимается на 5–10 лет вперед по сравнению с текущем временем. В курсовом проекте принимаем 5 лет вперед. То есть, , где  – год составления проекта;  – год, к которому относятся данные .

По данным статистических служб [1, 2] численность населения Томска и Красноярска на конец 2003 составляют 488 и 877 тысяч человек соответственно.

Рассчитываем время перспективного проектирования:

[лет].

Параметр t одинаков для обоих городов. Рассчитываем количество населения по формуле (3.1).

Для Томска:

 чел.

Для Красноярска:

 чел.

  1.  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 0,3 (в Томске 0,4), количество абонентов в зоне АМТС можно определить как:

.

Для Томска:

 чел.

Для Красноярска:

 чел.

  1.  Для расчета числа телефонных каналов используют приближенную формулу:

, (3.2)

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

– коэффициент тяготения, 0,05 (5 %);

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

и – количество абонентов обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

В нашем случае число телефонных каналов равно:

 шт.

  1.  Общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле

,

где  – число двухсторонних телефонных каналов определяют по (3.2);

– число двухсторонних телевизионных каналов.

В курсовом проекте следует предусмотреть два двухсторонних телевизионных канала .

 =каналов.

  1.  Выбор систем передачи и определение числа ОВ в ОК
    1.  На всей протяженности трассы отсутствуют крупные населенные пункты, поэтому в данной СП дополнительные каналы связи не рассчитываются. Руководствуясь заданием, используем иерархию PDH.

 

Таблица 3.1 – Европейская иерархия PDH.

Обозначение потока

Скорость передачи Мбит/с

Число ОЦК в потоке

Е0 (ОЦК)

0.064

1

Е1

2.048

30

Е2

8.448

120

Е3

34.368

480

Е4

139.264

1920

По данным таблицы 3.1 определяем требуемые потоки: для каждого телевизионного канала соответствующего 1600 КТЧ используем ИКМ-1920. В двух таких системах (2 двусторонних канала ТВ) имеем свободных каналов. Используем их для других видов связи. Общее число таких каналов  832, в двух системах ИКМ-1920 передается 640 из них, оставшиеся  832–640=182 канала будем передавать в системе ИКМ-480.  Число свободных каналов во всей СП составляет 480–182=288. Данные каналы могут использоваться либо для последующего увеличения числа ТЛФ каналов между двумя городами, либо для организации СПД со скоростью Мбит/c, а также, в случае необходимости, для организации ТЛФ связи с промежуточными пунктами (но это потребует установки в данных пунктах мультиплексирующего оборудования PDH).

  1.  На каждую ИКМ систему, при отсутствии спектрального уплотнения, требуется 2 ОВ. Таким образом, для всей СП требуется ОВ, также введем два дополнительных ОВ на случай повреждения информационных ОВ: для данной СП требуется 8 - волоконный кабель.   

  1.  Определение типа ОВ и рабочей длины волны 
    1.  В настоящее время при построении протяженных ЛС большинством производителей ОВ рекомендуется применение одномодового ОВ. Это связано, во-первых, с существенно большей стоимостью (примерно в 1,5 раза) многомодового ОВ, что на больших расстояниях перекрывает дополнительные затраты на одномодовое приёмо-передающее оборудование, а во – вторых, с возможностью последующего наращивания скорости передачи за счёт замены оборудования без перепрокладки кабельной трассы (данная проблема стала актуальна в последнее время даже в сетях масштаба города в связи с повсеместным переходом городских опорных сетей со 100 Мбит/с на 1 Гбит/с).

Среди одномодовых волокон  для систем средней дальности (до 1000 км) и малой скорости передачи (до 1 Гбит/с) рекомендуется применение волокон без смещения дисперсии. В настоящее время выпускаются следующие виды одномодовых волокон: стандартное (SSM – рек. G. 652 A/B), с минимизированным содержанием группы OH (LWP – рек. G. 652 C/D), с ненулевой смещенной дисперсией (NZ-DSF – рек. G. 655),  а также специальные виды волокон:  с сохранением состояния поляризации, океанические, компенсирующие дисперсию, легированное (для оптических усилителей). Другие виды волокон: с затуханием оптимизированным для длины волны 1,55 мкм (рек. G. 654), со смещенной дисперсией (DSF – рек. G. 653), в настоящий момент не производятся [3, 4, 5], поиск необходимого количества таких волокон на складах является сложной задачей.

  1.  Рассчитаем максимально возможную длину регенерационного участка (РУ) для  SSM, LWP, NZ-DSF.

Длина РУ ограничивается двумя факторами: затуханием оптического сигнала в ОВ и дисперсией – уширением оптических импульсов. В большинстве литературных источников данные факторы при инженерном расчете рекомендуется считать независимыми.

Максимальная длина РУ, ограничиваемая затуханием, определяется как [6]:

 . (3.3)

Максимальная длина РУ, ограничиваемая дисперсией, при условии уширения импульса не более чем на ¼ длительности составляет [7, 8]

  (3.4)

Где коэффициент хроматической дисперсии (D) определяется по длине волны нулевой дисперсии  и наклону дисперсии  на этой длине, которые содержатся в информации по ОВ, предоставляемой производителем. Для расчёта используется аппроксимационное соотношение Сельмейера [9]:

 (3.5)

Результаты расчёта приведены в таблице 3.2. Расчет выполнен для волокон, выпускаемых компанией ОФС. В качестве источника излучения принят ЛД с резонатором Фабри-Перо (наиболее популярный и дешевый) с .

Таблица 3.2 – Максимальная длина регенерационного участка

Тип/марка ОВ

,

нм

,

пс/нм×км

,

дБ/км

,
км

,
км

ИКМ-1920

ИКМ-480

SSM/OFS Matched Cladding

0,092

1302

1310

0,73

0,33

121,2

820,5

3324,8

1550

17,90

0,22

181,8

33,4

135,5

LWP/OFS AllWave

0,087

1302

1310

0,69

0,32

125,0

867,7

3515,9

1550

16,93

0,19

210,5

35,3

143,2

NZ-DSF/OFS TrueWave REAC

0,045

1405

1550

5,67

0,22

181,8

105,6

428,0

NZ-DSF/OFS TrueWave R/S

н.д.

н.д.

1550

5,00

0,22

181,8

119,7

484,9

  1.  На длине волны 1550 нм погонное затухание ОВ меньше примерно в 1,5 раза чем на 1310 нм, что позволяет увеличить длину РУ по затуханию, но дисперсия при использовании ЛД с РФП ограничивает длину РУ до нескольких десятков километров, к тому же ЛД на данную длину волны дороже на 10-20%. Эту проблему можно решить использованием ОВ со смещенной дисперсией, но производители ОВ не рекомендуют использовать его в новых проектах из за малого диаметра модового поля и наличия нулевой дисперсии в рабочей области длин волн, что приводит к росту влияния нелинейных эффектов, в частности четырех волнового смешения.

Таким образом в диапазоне 1550 нм необходимо использовать NZ-DSF, в сочетании с ЛД с распределенной обратной связью. В такой системе максимальная длина РУ по дисперсии оказывается значительно большей чем по затуханию (для скорости передачи соответствующей потоку E4 – более 200000 км), В таких СПД для борьбы с затуханием целесообразно применять волоконные оптические усилители (на основе легированного ОВ).

Недостатком таких систем является их высокая стоимость: волокно NZ-DSF в два раза дороже обычного – 60 $/км против 27 $/км, DFB ЛД дороже обычных примерно в 5 раз (750$ против 150$ для ЛД компании Mitsubishi работающих на длине волны 1550 нм), оптические усилители также достаточно дороги. Применение подобных систем оправдано только при использовании уплотнения каналов по длине волны, при этом один ОУ усиливает сразу все каналы, и стоимость СПД в расчете на один канал снижается.

  1.  В проектируемой системе уплотнение каналов не используется, поэтому, в качестве рабочей длины волны системы выбираем 1310 нм. В этом случае максимальная длина РУ ограничена только затуханием сигнала – дисперсия близка к нулю. Основываясь на результатах расчета выбираем одномодовое волокно с минимизированным затуханием на ОН ионах (LWP). Стоимость такого волокна (29 $/км) почти не отличается от стоимости стандартного одномодового ОВ (27 $/км), а затухание на длине волны 1310 нм, меньше.

  1.  Расчет параметров ОВ
    1.  В проектируемой СПД в качестве среды передачи было выбрано ОВ компании OFS марки AllWave. Основные параметры ОВ берем из информационных материалов компании [5]. Данные приведенные в таблице 3.3 относятся к рабочей длине волны 1310 нм, параметры ОВ на других длинах волн и различная дополнительная информация приведены в приложении А.

Таблица 3.3 – Параметры выбранного ОВ по данным производителя

Параметр

Ед.изм.

Значение

Диаметр оболочки

мкм

125,0±0,7

Профиль показателя преломления

ступенчатый

Разность показателей преломления

%

0,33

Диаметр сердцевины

мкм

8,3

Некруглость оболочки

%

≤ 1

Погрешность концентричности сердцевины

мкм

≤0,5

Диаметр покрытия

мкм

245±5

Погрешность концентричности покрытия

мкм

≤ 12


Окончание таблицы 3.3

Рабочий диапазон длин волн

нм

1260...1625

Диаметр модового поля на длине волны:

мкм

9,2±0,4

Длина волны отсечки в кабеле λcc

нм

≤ 1260

Коэффициент затухания

дБ/км

≤ 0,34

Длина волны нулевой дисперсии λ0

нм

1302<λ0<1322

Наклон дисперсионной кривой S0

≤ 0,090

Коэффициент поляризационной модовой дисперсии:

- индивидуальные волокна

≤ 0,1

- протяженная линия

≤ 0,06

Прирост коэффициента затухания из-за макроизгибов (100 витков, Ø 50 мм)

дБ

≤ 0,05

Рабочий интервал температур

оС

-60...+85

Эффективный групповой показатель преломления:

1,466

  1.  Рассчитаем числовую апертуру ОВ, при расчете будем полагать , так как нет сведений о показателе преломления материала сердцевины или о его составе для применения формулы Селмейера:

 

  1.  Найдем нормированную частоту:

 

Расчет показывает, что при номинальных конструктивных параметрах ОВ работает в одномодовом режиме.

  1.  Рассчитаем длину волны отсечки ОВ:

 

  1.  Рассчитаем диаметр модового поля с использованием приближенной формулы для ступенчатого ОВ и гауссовой формы пучка :

 

Рассчитанный диаметр модового поля совпадает с данными производителя полученными в результате измерений, что подтверждает справедливость формулы.

  1.  Рассчитаем нижний предел затухания ОВ на рабочей длине волны. Данное затухание определяется рассеянием Релея:

 

  1.  В выбранном типе ОВ отсутствует резонансное поглощение на ОН ионах, но реальное затухание (0,32 дБ/км) все равно пока ещё существенно больше теоретического предела.
    1.  Расчет коэффициента дисперсии был произведен выше (таблица 3.2), погонная дисперсия при использовании ЛД с  составит:

 

  1.  Определим режим работы ОВ в случае отклонения его характеристик  от номинала на 5% и 10%.

Для расчета применим условие одномодового режима работы [9]:

 

Для 5% отклонений, при условии сохранения номинального диаметра сердцевины ОВ и его ПП,  получаем:

 

Для 10% отклонений:

 

На практике подобный расчет не применяется так как стандарты на одномодовое ОВ не регламентируют . Для обеспечения режима работы ОВ используется понятие длины волны отсечки, а для минимизации потерь на стыках различных ОВ – диаметр модового поля.

Расчет длины волны отсечки, выполненный производителем для отклонений обеспечиваемых при производстве, дает , что предполагает возможность работы одномодового ОВ в многомодовом режиме при (уход длины волны источника происходит при изменении температуры). Но данное противоречие не является существенным, так как при вводе ОВ в ОК происходит его скрутка, вызывающая снижение длинны волны отсечки из-за высвечивания мод высших порядков на изгибе. Такую длину волны отсечки называют кабельной. Данная величина регламентируется стандартами и составляет , что позволяет использовать ОВ в одномодовом режиме работы даже при существенных отклонениях .

Таким образом для обеспечения строго одномодового режима работы ОВ при отклонениях его конструктивных параметров от номинала, специальных мер не требуется.

  1.  Выбор конструкции оптического кабеля
    1.  В качестве способа прокладки трассы был выбран подвес на столбы вдоль железной дороги. В России производятся два типа подвесных ОК: самонесущие и с выносным силовым элементом (так называемый кабель «восьмерка» – «8»).

Самонесущие кабели характеризуются большой допустимой растягивающей нагрузкой и следовательно большой допустимой длиной пролёта (150–450 м), а также отсутствием металлических элементов в конструкции (такие кабели принято называть полностью диэлектрическими), но их цена больше чем у кабеля «8» в 1,5–2 раза.

Расстояние между опорами ж/д 65 метров, высоковольтные линии отсутствуют, трасса будет проходить в регионе с умеренным климатом (обледенение кабеля не велико, минимальные зимние температуры > -50°С, в случае арктического климата при расчете максимальной длины пролёта вводятся поправочные коэффициенты связанные с обледенением кабеля, то есть увеличением его погонного веса). Все это позволяет использовать кабель типа «8» с максимальной длиной пролета 70–80 метров и металлическим тросом в качестве силового элемента. Применение самонесущего кабеля экономически не оправдано так как его прочность избыточна.

  1.  Схематическое изображение выбранного типа ОК приведено на рисунке 3.1.

1 – Оптическое волокно (ОВ) 2 – Гидрофобный заполнитель (ГЗ).

3 – Оболочка оптического модуля (ОМ)  

4 – Пространство между модулями заполнено гидрофобным заполнителем

5 – Центральный силовой элемент (ЦСЭ) – стеклопластиковый пруток

6 – Скрепляющий элемент 7 – Внешний силовой элемент – стальной трос

10 – Наружная оболочка кабеля из ПЭ

Рисунок 3.1 – Конструкция подвесного ОК

с выносным силовым элементом

  1.  Кабель типа «8» в России выпускают всего четыре завода, что связано со сложностью его производства и низкой ценой (по информации инженера ЗАО «ОФС Связьстрой-1 ВОКК»). Перечень заводов и характеристики выпускаемых кабелей приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Заводы производящие кабель типа «8»

Производитель кабеля

Марка

Допустимая растягивающая нагрузка (стандарт),
кН

Максимальная длина пролета по данным производителя, м

Производитель ОВ в ОК

Цена
8-волоконного кабеля с ООВ, руб/км

ЗАО «Москабель-Фуджикура»

ОКПМ

9

70

Fujikura

25 000

ЗАО «Трансвок»

ОКП-Т

8

80

Corning

30 000

ЗАО НФ «Электропровод»

ОК/Т

3

50

н.д.

25 000

ЗАО «ОФС Связьстрой-1 ВОКК»

ДТ

8

150

OFS

(ex. Lucient)

28 000

LWP ОВ)

  1.  Из приведенных выше производителей для данного проекта больше всего подходит кабель завода ОФС, так как ЗАО «Трансвок» производит данный тип кабеля недавно (с 16 марта 2004 г.) и имеет проблемы с поставками троса (информацмя получена от менеджера компании). Кабель производства  ЗАО НФ «Электропровод» имеет низкую прочность, а ЗАО «Москабель-Фуджикура» производит ОК с LWP волокном только по специальному заказу и по существенно большей цене, чем ЗАО «ОФС Связьстрой-1 ВОКК».
    1.  Характеристики кабеля типа ДТ ЗАО «ОФС Связьстрой-1 ВОКК». 

ТУ 3587-005-51702873-00.

Количество оптических волокон в кабеле

2 - 144

Допустимая растягивающая нагрузка (статическая), кН

3,0 - 20,0

Допустимая растягивающая нагрузка (динамическая), кН

3,9 - 26,0

Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см

0,2

Максимальный наружный диаметр кабеля, мм

12,0 - 19,0

Максимальная масса 1 км кабеля, кг

150 - 360

Температура эксплуатации, °С:

-60...+70

Температура хранения, °С:

-60...+70

1 – Наружная оболочка 2 – Силовые элементы

3 – Оптический модуль 4 – Кордель заполнения

5 – Центральный элемент 6 – Несущий трос

7 – Оптическое волокно 8 – Заполнитель оптического модуля

9 – Рипкорд (прочная синтетическая нить для разреза внешней оболочки)

Рисунок 3.2 – Кабель марки ДТ компании

ЗАО «ОФС Связьстрой-1 ВОКК»

  1.  Кабель содержащий 8 ОВ типа LWP (OFS AllWave) имеет маркировку:

ДТ 8-6-5/8

число ОВ

 число элементов в повиве (число ОМ + число корделей)

тип ОВ

 макроразмер, равный максимальной растягивающей нагрузке

 марка

  1.  Расчет дополнительных затуханий на стыках
    1.  Рассмотрим влияние различных факторов на затухание в линии связи. На затухание в самом ОВ влияют потери на макроизгибах, возникающих при прокладке, на микроизгибах, обусловленных дефектами поверхностей оптических модулей в ОК. Дополнительные потери возникают на стыках между строительными длинами и на коннекторах используемых для подключения ОВ к приемо-передающей аппаратуре.
      1.  Рассчитаем затухание, обусловленное микроизгибами:

 (3.6)

Вычислим затухание на одном микроизгибе при величине изгиба  :

 

График зависимости затухания на микроизгибе от его величины изображен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – График зависимости затухания

на микроизгибе от его величины

Существует другая формула расчета затухания на микроизгибах в одномодовом ОВ [6]:

 (3.7)

но значение параметра k, зависящего от амплитуды и периода микроизгибов, не известно, что приводит к невозможности получения значений имеющих смысл.

  1.  Рассчитаем затухание, обусловленное макроизгибами. Расчетная формула содержащаяся в [6]:

 

содержит ошибки (очевидно даже из размерности). Данная формула была получена упрощением формулы выведенной Снайдером и Лавом [8]:

 (3.8)

где

Вычислим затухание на одном витке при величине изгиба :

 

полученное значение удовлетворяет характеристикам производителя ( на 100 витках с ).

График зависимости величины затухания на одиночном витке от его радиуса изображен на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – График зависимости затухания

на макроизгибе от его величины

  1.  Рассчитаем дополнительные потери возникающие на стыках ОВ. Для одномодового ОВ выделяют следующие причины потерь на стыках: несовпадение диаметров модового поля, радиальное смещение, угловое смещение, осевое смещение (зазор). Несоответствие числовых апертур и диаметров сердцевины используется только при расчете стыка многомодовых ОВ.

Рассчитаем дополнительные потери на стыке за счет несовпадения диаметров модового поля. Расчетная формула [8]:

 (3.9)

В случае стыковки одинаковых ОВ с заданным номинальным диаметром модового поля и максимально допустимым отклонением, формула может быть переписана в виде:

 

Рассчитаем максимально возможно затухание для выбранного в проекте типа ОВ :

 

Полученное малое значение, позволяет говорить о том что данный вид потерь будет проявляться только при точной юстировке ОВ, то есть при сварке.

Зависимость  для выбранного типа ОВ приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – График зависимости затухания на стыке ОВ
от значения погрешности диаметра модового поля

  1.  Рассчитаем дополнительные потери на стыке за счет радиального смещения. Расчетная формула [9]:

 (3.10)

Другая расчетная формула, полученная математическим путем и действующая при малых значениях смещения [8]:

 (3.11)

Произведем расчет максимально возможного затухания при стыковке на V- канавке для выбранного ОВ  при радиальном смещении:

 

На рисунке 3.6 представлены графики потерь на стыке рассчитанные по обеим формулам.

Рисунок 3.6 – График зависимости затухания на стыке ОВ
от радиального смещения
(сплошная линия – расчет по (3.10), пунктир – по (3.11))

  1.  Рассчитаем дополнительные потери на стыке за счет углового смещения. Расчетная формула [9]:

 (3.12)

Другая расчетная формула, полученная математическим путем и действующая при малых значениях смещения [8]:

 (3.13)

Произведем расчет затухания при стыковке для выбранного ОВ при угловом смещении  (допустимое значение по рекомендациям ITU-T):

 

На рисунке 3.7 представлены графики потерь на стыке рассчитанные по обеим формулам.

Рисунок 3.7 – График зависимости затухания на стыке ОВ
от углового смещения
(сплошная линия – расчет по (3.12), пунктир – по (3.13))

  1.  Рассчитаем дополнительные потери на стыке за счет осевого смещения (зазора). Здесь возможны два варианта – стык с среде с показателем преломления почти равным показателю преломления сердцевины ОВ, и воздушный зазор. В первом случае потери обуславливаются только расходимостью излучения, а во втором добавляются френелевские потери из за отражения. Рассмотрим первый случай, расчетная формула потерь [9]:

 (3.14)

Другая расчетная формула, полученная математическим путем [8]:

 (3.15)

Появление данного типа потерь возможно в механических соединителях (сплайсах). На рисунке 3.8 представлены графики потерь на стыке рассчитанные по обеим формулам.

Рисунок 3.8 – График зависимости затухания на стыке ОВ
от величины зазора заполненного иммерсионной жидкостью
(сплошная линия – расчет по (3.14), пунктир – по (3.15))

  1.  Рассчитаем дополнительные потери на стыке за счет осевого смещения в случае воздушного зазора. Данная ситуация характерна для коннекторов из за так называемого заглубления ОВ (допустимая величина заглубления 100 нм). Так как между торцами ОВ среда с другим показателем преломления (воздух) возникает френелевское отражение, рассчитываемое по формуле [9]:

 (3.16)

Суммарные потери на стыке определяются как:

 

Произведем расчет затухания при стыковке для выбранного ОВ при величине зазора 200 нм:

 

На рисунке 3.9 представлены графики потерь на стыке рассчитанные по обеим формулам.

Рисунок 3.9 – График зависимости затухания на стыке ОВ
от величины воздушного зазора

(сплошная линия – расчет по (3.14), пунктир – по (3.15))

  1.  Выбор коннекторов 
    1.  В разрабатываемой ВОЛС для подключения к приемо-передающей аппаратуре в конечных узлах и регенерационных пунктах трассы будут применяться привариваемые к кабелю пигтейлы и оптические шнуры (патч-корды) и те и другие имеют предустановленные разъемы – коннекторы. В настоящее время используются три основных типа коннекторов: ST, SC и FC. Их основные характеристики приведены в таблице 3.5 [9].

Таблица 3.5 – Характеристики оптических соединителей FC, SC, ST

Стандарт

FC

SC

ST

Обозначение

FC/PC

SC SM

ST SM

Физические характеристики

Тип соединения (фиксация)

Резьба М8х0.75, ключ

Защелка с фиксатором (дизайн push-pull)

Байонетная фиксация с ключом

Стыковка

Скругленный торец, физический контакт, плавающий наконечник, конструкция без утягивания кабеля

Скругленный торец, физический контакт, подпружиненный наконечник

Оптические характеристики

Вносимые потери

< 0,5 дБ

< 0,5 дБ

< 0,7 дБ

Обратные

потери

PC

< -27 дБ

< -27 дБ

< -30 дБ

SPC

< -40 дБ

< -40 дБ

< -40 дБ

UPC

< -50 дБ

< -50 дБ

< -50 дБ

APC

< -60 дБ

< -60 дБ

-

 

  1.  Как видно из таблицы различия между типами коннекторов не существенны, но наиболее популярным в связи является тип FC что связано с жесткостью его конструкции. Большая часть аппаратуры связи поставляется именно с этим типом разъемов. Поэтому в качестве разъемов в данном проекте выбираем тип FC.

  1.  Выбор муфт 
    1.  Выпускаемые ОК имеют ограниченную максимальную длину (так называемую строительную длину). При большой протяженности трасса состоит из множества таких кусков ОК. Для соединения ОВ из различных ОК будем применять сварку, как самый надежный и недорогой (при требуемом объеме работ) способ соединения ОВ. На место сварки ОВ для защиты от внешних воздействий надевается специальная термоусаживаемая трубка (гильза КДЗС).

Но возникает проблема создания герметичного (для защиты от влаги) пространства куда можно поместить все сварные соединения и отдельные ОВ (для соединения ОК разделывают на определенную длину). Также необходимо произвести закрепление несущих элементов кабеля. Для решения этих вопросов были разработаны кабельные муфты, представляющие собой герметичный контейнер (обычно цилиндрической формы) имеющий герметизируемые кабельные вводы, крепеж для силовых элементов кабеля и кассеты, на которые наматывается свободное ОВ и крепятся гильзы со сварными соединениями.

  1.  В данном проекте используется подвесной ОК, следовательно муфты будут устанавливаться на опоры ж/д. Муфты такого типа выпускают несколько производителей, но из них российский только один – ЗАО «Связьстройдеталь» (ССД). Применение импортных муфт не целесообразно, как с точки зрения экономики так и с точки зрения эксплуатации.

ССД выпускает достаточно широкую номенклатуру муфт для оптических кабелей, из них руководствуясь статьей [10] выбираем МТОК 96Т1-О1-IV. Это универсальная тупиковая муфта допускающая установку на подвесных ВОСЛ. Для каждого типа кабеля производитель предлагает полный набор устройств для герметичного ввода кабеля в муфту и его фиксации. Для выбранного в проекте кабеля типа «8» подходит «Комплект № 1 для ввода ОК» (предназначен для ввода в круглые патрубки самонесущих ОК. Обеспечивает фиксацию центрального силового элемента). Также производитель ССД предлагает использовать для крепления муфты к опоре и её защиты «Устройство подвески муфты МТОК 96Т», а для хранения запаса кабеля «Каркас для намотки запаса подвесного ОК».

  1.  Важным качеством данной муфты является также так называемая «холодная» герметизация с помощью металлического хомута. Это позволяет при необходимости быстро разобрать муфту и делает монтаж более быстрым и дешевым.

Подробная информация о выбранной муфте и дополнительных устройствах приведена в приложении Б.

  1.  Расчет регенерационного участка
    1.  Рассчитаем длину максимально допустимую длину РУ с точки зрения затухания сигнала. Данный расчет для случая свободного ОВ был произведен в пункте 3.3.2. Но при изготовлении ОК характеристики ОВ изменяются. Так например возрастает затухание. Это вызвано множеством факторов, например микроизгибами ОВ в оптическом модуле.

Произвести расчет данного приращения не представляется возможным из-за отсутствия каких либо сведений как о методиках расчета так и о параметрах конкретных воздействий приводящих к росту затухания. Производителям кабеля рекомендуется добиваться того, чтобы увеличение затухания не превышало 50% от значения затухания свободного ОВ.

Для выбранного типа кабеля производитель гарантирует погонное затухание ОВ после заделки в ОК не более 36 дБ/км, что всего лишь на 13% отличается от 32 дБ/км – затухания свободного ОВ, это говорит о достаточно высоком качестве проектирования и изготовления ОК.

Трасса не является сплошной, а состоит из множества отдельных кусков кабеля – строительных длин. Для соединения отдельных кабелей применяется сварка ОВ с монтажом муфт на место соединения. На каждом таком стыке возникает дополнительное затухание – 0,02 дБ (типичное значение при сварке одномодового ОВ).

На концах трассы ОК заводят в кроссовый шкаф, и к ОВ в ОК приваривают пигтейлы с промышленно установленными разъемами (коннекторами) максимальное затухание на таком пигтейле составляет 0,7 дБ (0,5 дБ на FC разъем и 0,2 дБ на сварку). Затем пигтейлы подключают к кроссовой панели и с помощью оптических шнуров (патч-кордов) соединяют с приемопередающим оборудованием. Затухание на каждом оптическом шнуре составляет не более 0,5 дБ. Использование LWP ОВ имеющего аналогичное стандартному одномодовому ОВ строение позволяет применять готовые оптические шнуры и пигтейлы.

Еще один факт, который необходимо учитывать в расчете – разность между длиной ОК и ОВ в нем. Эта разница возникает вследствие скрутки ОВ в ОК (это делается для снижения влияния множественных изгибов на характеристики ОК и ОВ в нем). Точно рассчитать эту разницу можно только зная геометрию кабеля – диаметр и шаг скрутки. Приближенно принято вносить поправку 1–2% (k = 1.02) (этот метод используется во многих приборах для поиска обрывов – прибор показывает расстояние по ОК, а не по ОВ).

Также необходимо предусмотреть энергетический запас на старение ОВ – обычно 3–4 дБ (возьмем 3 дБ). Затухание на сварном соединении пересчитаем в увеличение погонного. Учитывая все вышесказанное получаем:

 

  1.  Расчет максимальной длины РУ с точки зрения дисперсии был произведен в пункте 3.3.2. Полученное значение 867 км (для системы ИКМ1920) даже с учетом увеличения длины ОВ в ОК превышает общую длину трассы, что позволит удешевить оборудование регенерационных пунктов, за счет отказа от компенсаторов дисперсии.
    1.  Поляризационная модовая дисперсия (ПМД) не рассчитывалась и не учитывалась, так как скорость передачи мала (менее 1 Гбит/с) и расстояние не велико (менее 1000 км). К тому же производитель данного ОВ (OFS) гарантирует коэффициент ПМД много меньше требований стандарта ( по требованиям  ITU-T G.652.D). Так для свободного ОВ ПМД не превышает , а при грамотной заделке в кабель (предполагается что завод ОФС именно так и делает) ПМД снижается до . Столь малые значения позволяют не принимать ПМД во внимание даже на больших скоростях.
      1.  Рассчитанная длина регенерационного участка является длиной кабеля, расстояние по местности будет меньше, во первых кабель между столбами провисает, а во вторых в местах установки муфт делается запас кабеля. Провисание кабеля делается для снижения растягивающей нагрузки на него. Существуют определенные требования – линии связи должны располагаться между 5 и 8 метрами относительно земли (высота опор 10 метров), таким образом провис (стрела подвеса) ОК составит 3 метра, что при расстоянии между столбами 65 метров дает длину ОК 65,4 метра (рассчитано в предположении что ОК имеет форму дуги окружности).

Муфты могут быть установлены только на опорах, и на конце каждого из соединяемых ОК делается запас сматываемый на специальный каркас закрепляемый на опоре, запас предназначен для ремонта обрывов без использования кабельных вставок на пролетах расположенных близко к муфтам. Будем считать запас каждого кабеля равным одному пролету с каждой скас закрепляемый на столбе, запас пердназначен для ремонта обртороны кабеля при этом изменится строительная длина:

 

Пересчитаем максимальная длину регенерационного участка на местности:

 

  1.  Регенерационные пункты (РП) удобнее устанавливать в населенных пунктах. В таблице 3.5 перечислены все населенные пункты трассы, расстояния до каждого рассчитано по железнодорожной карте приведенной на рисунке 3.10. В таблице приведены также выбранные РП и длина каждого РУ.

Рисунок 3.10 – Железнодорожная карта трассы

Таблица 3.5 – Населенные пункты на трассе и выбранные РП

Название

Расстояние

от Томска, км

Расстояние от предыдущего, км

Длина РП, км

Томск I

0

0

79

Богашево

17

17

Межениновка

31

14

Басандайка

45

14

Раз. 11 км

68

23

Тайга

79

11

Анджерская

110

31

75

Судженка

118

8

Яя

138

20

Ижможская

154

16

Берикульская

193

39

85

Антибесский

212

19

Мариинск

227

15

Предметкино

239

12

Суслово

250

11

83

Аверьяновка

265

15

Тяжин

287

22

Тисуль

300

13

Итат

322

22

Каштан

339

17

90

Боготол

360

21

Вагино

377

17

Критово

392

15

Зерцалы

412

20

Ачинск I

427

15

81

Тарутино

451

24

Чернореченская

468

17

Малиногорка

485

17

Козулька

493

8


Окончание таблицы 3.5

Косачи

509

16

68

Кемчуг

517

8

Зеледеево

541

24

Кача

561

20

Снежница

575

14

51

Минино

587

12

Бугач

605

18

Красноярск

612

7

Итого на трассе имеется семь РП. Максимальная длина РУ 90 км – меньше предельно допустимой, средняя длина 76,5 км, минимальная – 51 км. Таким образом система имеет минимальный энергетический запас больше запланированных 3 дБ:

 

Максимальный:

 

  1.  Разместить РП в крупных населенных пунктах: Анджеро-Судженск, Мариинск, Ачинск (что позволило бы в дальнейшем организовать с ними телефонную связь по имеющимся свободным каналам ИКМ-480) без увеличения числа РП не возможно. На практике, в случае последующей модернизации проще будет разорвать ОК по месту сварки ближайшему к требуемому населенному пункту и поставить там аппаратуру PDH.


  1.  Экономический расчет
    1.  Расчет затрат на строительство ВОЛС выполним по методике, предложенной в курсовой работе [11]. Расчет стоимости длины РУ производится исходя из следующих расходов:

a) капитальные затраты;

б) затраты на оборудование;

в) заработная плата;

г) начисления на зарплату;

д) зарплата по работам, выполненным сторонними организациями;

е) командировочные расходы;

ж) дополнительные расходы;

  1.  Рассчитаем капитальные затраты

 

где К – капитальные затраты;

– стоимость оптического кабеля;

– стоимость прокладки и монтажа;

– остальные расходы на строительство.

Стоимость ОК на практике рассчитывается путем согласования условий заказа с менеджером компании, так как существует множество факторов влияющих на стоимость заказа. Упрощено стоимость ОК и катушек для его транспортировки можно рассчитать по формуле:

 

где  – число строительных длин на трассе (округляется до целого в большую сторону);

– строительная длина заказываемого кабеля, км;

– стоимость ОК за 1 км;

– стоимость барабана для транспортировки ОК.

 

где  – длина трассы;

– эквивалентная строительная длина на местности (фактически это расстояние между соседними муфтами).

Строительная длина кабеля составляет 6 км. Для данного типа кабеля такая строительная длина может быть размещена на стандартном барабане №20а [12] (цена барабана 120 $). Цена кабеля ОФС ДТ с 8 ОВ типа AllWave составляет 958 $/км.

 

Расчет стоимости прокладки и монтажа производится по погонной стоимости. Для подвесных ОК она составляет 0,79 $/м в эту цену должна входить стоимость работ по монтажу, а также стоимость натяжной арматуры используемой для подвеса:

 

Расчет остальных затрат на строительство приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Прочие затраты на строительство

Наименование статей расходов

Цена

Объем

Сумма, $

Трассировка кабеля (размотка бобины, маркировка, замеры длины, растяжка)

0,1 $/м

612000 м

61200

Разделка ОК

40 $/конец

226 к-ов

9040

Сварка (+установка гильзы КДЗС)

1 $/шт

968 шт

968

Пигтейлы с коннектором FC

10 $/шт

128 шт

1280

Коробка кроссовая настенная металлическая 8FC 

100 $/шт

16 шт

1600

Оптические шнуры (патч-корды) FC duplex

42 $/шт

48 шт

2016

Сборка и установка муфт (включая устройство крепления и каркас для сматывания запасов ОВ)

250 $/шт

105 шт

26250

Итого :

102354

Капитальные затраты составят:

 

  1.  Затраты на оборудование приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Затраты на оборудование

Наименование

Цена, $

Кол-во, шт

Сумма, $

Набор инструментов дли разделки ОК

450

2

900

Мини-рефлектометр ANDO AQ-7250+AQ-7254В

12500

1

12500

Автоматический сварочный аппарат Fujikura FSM-50S

14500

1

14500

Прецизионный cкалыватель оптических волокон Fujikura СТ-20

1140

1

1140

Вспомогательное оборудование (лебедки, лестницы, спецодежда и т.д.)

3000

1

3000

Итого:

32040

  1.  Затраты на заработную плату и начисления на заработную плату приведены в таблице 4.3, занятость всех работников по проекту будем считать равной 100%.


Таблица 4.3 – Заработная плата и начисления

Должность

Кол-во

З/пл, руб

Начисления на з/пл (36%), руб

Затраты на з/пл, руб

Руководитель

1

20000

7200

20000

Ответсвенный исполнитель

2

15000

10800

30000

Рабочий

10

10000

36000

100000

Итого:

54000

150000

  1.  Затраты на работу сторонних организаций в которые входит доставка материалов и сотрудников к месту работ, погрузочно-разгрузочные работы рассчитать не возможно так как не известен объем работ и расценки.
    1.  Расчет командировочных расходов приведен в таблице 4.4.

Таблица 4.4 – Командировочные расходы

Назначение коммандировки

Пункт назначения

Число командируемых

Кол-во дней

Сумма расходов, руб

Подписание договоров на поставку оборудования

г. Новосибирск «Гипросвязь-4»

1

3

15000

Подписание договоров на поставку кабеля  

г. Воронеж ЗАО «ОФС»

2

5

50000

Подписание договоров с МПС

г. Москва

МПС

3

10

150000

Итого:

215000

  1.  Расчет дополнительных расходов приведен в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Дополнительные расходы

Наименование

Цена

Кол-во

Сумма, $

Проектные работы

2 $/км

612 км

1224

Сертифицирование

50 $/ОВ

8

400

Непредвиденные расходы

5000

Итого:

6624

  1.  Итоговые затраты на проект приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6

Наименование

Стоимость, $

Капитальные затраты

1 316 548

Затраты на оборудование

32 040

Заработная плата

5 000

Начисления на з/пл

2 000

Командировочные расходы

7 000

Дополнительные расходы

6624

Итого:

1 369 212

  1.  Рассчитаем стоимость каналокилометра трассы:

,

где – суммарная стоимость проекта;

– общая протяженность трассы, выраженная в километрах;

– общее число каналов, выраженное в ОЦК.


  1.  Расчет надежности ВОЛС

В таблице 5.1 приведены показатели качества магистральной первичной сети.

Таблица 5.1 – Показатели качества надежности

Показатели надежности для СПМ

ОЦК на перспективной цифровой сети

Оборудование линейного тракта

Коэффициент готовности

>0.982

>0.92

Среднее время между отказами, ч

>230

>40

Время восстановления, ч

>4.24

<0.5 (ОРП)

Если принять, что плотность отказов (М) ОК из-за внешних повреждений на 100 км кабеля в год составит 0,34, то интенсивность отказов ОК за 1 ч на 1 км трассы ВОЛС можно определить как:

. (5.1)

По формуле (5.1) определим плотность отказов:

.

Коэффициент простоя можно рассчитать по следующему выражению:

, (5.2)

где Т0 – среднее время между отказами ();

V – время восстановления.

По формуле (5.2) рассчитаем коэффициент простоя:

.

Зная коэффициент простоя найдем коэффициент готовности по  следующей формуле (полученный коэффициент должен быть не менее чем приведенный в таблице 5.1):

.


  1.  Заключение

Разработана линейная часть волоконно-оптической системы передачи данных со следующими параметрами:

а) число каналов 4320 (288 из них не заняты);

б) рабочая длины волны 1310 мкм;

в) протяженностью трассы 612 км;

г) метод прокладки: подвес вдоль ж/д;

д) минимальный энергетический запас 4 дБ;

е) компенсация дисперсии на трассе не требуется;

ж) оптическое волокно марки OFS AllWave;

з) марка кабеля ОФС ДТ 8-6-5/8;

и) семь регенерационных пунктов;

к) избыточностью системы 6,7%;

л) стоимостью каналокилометра: ;

м) коэффициентом готовности 0.999.

В ближайшем будущем перепрокладка линейной части системы не потребуется. Это связано с наличием запаса на расширение системы.

Если потребуется увеличить скорость передачи, то потребуется применение DFB лазеров работающих в диапазоне 1550 нм. Еще большую скорость позволяют получить системы WDM, но так как в линии использовано стандартное одномодовое ОВ и не NZ-DSF, из-за нелинейных эффектов возможно применение только CWDM систем.


Список использованных источников

1   Администрация города Томска http://www.admin.tomsk.ru/

2   Комитет статистики города Красноярска http://www.krasnet.ru/~statis/

3   Компания Corning http://www.corning.com/

4   Компания Fujikura http://www.fujikuraю.co.jp/

5   Компания OFS http://www.ofsoptics.com/

6   Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. — М.: Эко-Трендз, 2002. — 284 с.

7   Kazovsky L., Benedetto S., Willner A. Optical Fiber Communication Systems. — Boston: Artech House, 1997. — 676 с.

8   Ghatak A., Thyagarajan K. Introduction to fiber optics. — Cambridge: Cambridge University Press, 1997. — 566 с.

9   Убайдулаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. — М.: Эко-Трендз, 2001. — 268 с.

10 Кулешов С.М. Варианты монтажа, размещения и комплектации оптических муфт при проектировании и строительстве ВОЛС // Вестник связи. — 2002. — №9. — С.128–131.

11 Сидоренко Е.И. Расчет стоимости регенерационного участка: Курсовая работа. — Томск, 2003. — 15 с.

12 Компания Москабель-Fujikura http://www.mk-f.ru


Приложение А

(справочное)

Технические характеристики ОВ марки OFS AllWave

Технические характеристики ОВ по данным производителя приведены в таблице А.1.

Таблица А.1 – Параметры ОВ OFS AllWave

Параметр

Ед.изм.

Значение

Геометрические характеристики

Диаметр оболочки

мкм

125,0±0,7

Неконцентричность сердцевина/оболочка

мкм

≤ 0,5 типично ≤ 0,2

Некруглость оболочки

%

≤ 1

Типичные потери на стыке (AllWave с AllWave)

дБ

0,02

Диаметр покрытия (цветного)

мкм

245-260

Неконцентричность покрытие/оболочка

мкм

≤ 12

Стандартная длина катушки

км

12,6; 25,2; 37,8; 50,4

Поляризационная модовая дисперсия

Максимально для свободного волокна

≤ 0,1

Линия с разработанная с учетом ПМД

≤ 0,06

Типичная для ОВ измеренная по методу LMC

≤ 0,02

Затухание в свободном ОВ (максимальное/типичное)

На длине волны 1310 нм

дБ

0,34/0,32

– 1383

дБ

0,31/0,28

– 1550

дБ

0,21/0,19

– 1625

дБ

0,24/0,20

Изменение затухания в диапазоне относительно опорной длины волны

1285–1330 (1310)

дБ

0,03

1360–1480 (1385)

дБ

+/– 0,04

1525–1575 (1550)

дБ

0,02

1460–1625 (1550)

дБ

0,04

Затухание на макроизгибах

1 виток, диаметр 32 мм 1550 нм

дБ

≤ 0,05

100 витков, диаметр 50 мм 1310 нм

1550 нм

дБ

≤ 0,05

≤ 0,05

100 витков, диаметр 60 мм 1550 нм

1625 нм

дБ

≤ 0,05

≤ 0,05

Хроматическая дисперсия

Длина волны нулевой дисперсии

нм

1302–1322

Типичная длина волны нулевой дисперсии

нм

1312

Максимальный наклон дисперсии

0,090

Типичный наклон дисперсии

0,087

Эксплуатационные характеристики

Рабочие температуры

°С

от –60 до +85

Механические характеристики

Испытание на прочность

ГПа

0,7

Окончание таблицы А.1

Усилие снятия покрытия

Н

1,3–8,9

Диаметр модового поля

на 1310 нм

мкм

9,2±0,4

на 1550 нм

мкм

10,4±0,5

Остальные характеристики

Длина волны отсечки в кабеле λcc

нм

≤ 1260

Эффективный групповой показатель преломления на 1310 нм

1550 нм

1,466

1,467

Обратное рассеяние Релея на 1310 нм

1550 нм

дБ

–79,6

–82,1

Вес

гр/км

64

Профиль показателя преломления

ступенчатый

Разность показателей преломления

%

0,33


Приложение Б

(справочное)

Муфта МТОК 96Т1-О1-IV и дополнительные приспособления

1.  Кожух.

2.  Хомут из нержавеющей стали.

3.  Обойма.

4.  Оголовник.

Технические характеристики муфты МТОК 96Т1-О1-IV

Максимальное число соединяемых ОВ, шт.

96

Максимальный наружный диаметр ОК, мм

22

Число вводимых кабелей, шт.

до 7

Температура эксплуатации, 0C

– 60 до +70

Относительная влажность (среднегодовое значение), %

80

Усилие сдавливания, кН/см (кгс/см)

1,0 (100)

Удар, Н*м (кг*м)

25 (2,5)

Габаритные размеры: диаметр, мм; длина, мм

189; 445

Масса, кг, не более

2,8

Тип кассеты в муфте

КУ-О1

Кол-во ОВ, соединяемых на кассете в 2 уровня

32 ОВ

Максимальное кол-во кассет, устанавливаемых в муфте

3

МТОК 96Т1 используется механический способ герметизации с применением хомута. Это обеспечивает возможность быстрого вскрытия и герметизации муфты в процессе эксплуатации для проведения необходимых работ.

Конструкция муфты МТОК 96Т1-О1-IV

1.  Модули ОК.

2.  Кассета типа КУ-О1.

3.  Сростки ОВ.

4.  Оголовник.

5.  ТУТ 35/12 (для герметизации вводов ОК).

6.  Ввод ОК.

7.  Хомут из нержавеющей стали.

8.  Кожух.

9.  Крышка кассеты.

10.  Обойма из 2-х половин.

11.  Винт для крепления кассет.

12.  Два кольца.

Вид с обратной стороны

13.  Кронштейн.

14.  Узлы крепления ЦСЭ ОК.

15.  Прокладка резиновая.

Наружные детали муфты и кассета для ОВ выполнены из пластмассы. Оголовник муфт МТОК 96Т1 имеет четыре цилиндрических патрубка для узлов ввода ОК и один овальный патрубок, используемый для ввода “транзита” ОК или двух-четырех ОК.

В исходном варианте все цилиндрические и овальный патрубки заглушены. При вскрытии двух цилиндрических патрубков и введении в них узлов ввода ОК муфта несет функцию соединительной.

Для получения разветвительных вариантов муфт МТОК 96Т1 производится вскрытие третьего (или четвертого) круглых патрубков и введение в них узлов вводов ОК. Овальный патрубок оголовника муфты позволяет осуществлять ввод от двух до четырех ОК.

Продольная герметизация устройств вводов ОК с патрубками оголовника муфты осуществляется с помощью герметизирующих лент и термоусаживаемых материалов.


Комплект поставки муфты МТОК 96Т1-О1-IV

Комплект деталей для монтажа муфты:

1.  Кожух - 1 шт.

2.  Оголовник - 1 шт.

3.  Кронштейн - 1 шт.

4.  Кассета КУ-О1 - 1 шт.

5.  Кольцо - 2 шт.

6.  Уплотнительное резиновое кольцо - 1 шт.

7.  Обойма из двух половин - 1 шт.

8.  Хомут из нержавеющей стали - 1 шт.

9.  Силикагель - 1 упак.

Комплект деталей и материалов для монтажа ОВ:

1.  Маркеры для модулей - 1 лист.

2.  Нейлоновые стяжки неоткрывающиеся, L=75 мм - 12 шт.

Комплект № 1 для ввода ОК

предназначен для ввода в круглые патрубки самонесущих ОК с повивом из синтетических нитей. Обеспечивает фиксацию центрального силового элемента и синтетических нитей.

1.  ТУТ 35/12 –1 шт.

2.  Штуцер в сборе – 1 шт.

3.  Герметик 2900R – 1 шт.

4.  Шкурка шлиф.– 1 шт.

Для удобства эксплуатации муфт МТОК 96Т(Т1), МТОК 96/192Т(Т1) и МТОК 96/192Т1-Т при подвеске оптического кабеля на опорах воздушных линий связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач, опорах троллейбусных линий и осветительной сети разработаны специальные устройства подвески муфт и намотки запасов подвесного ОК.


Устройство подвески с установленной

в нем муфтой МТОК 96Т(Т1)-О1-IV

1.  Основание.

2.  Задняя стенка.

3.  Муфта МТОК 96Т.

4.  Хомуты.

5.  Кожух.

Данное устройство может быть установлено на столбовых опорах железных дорог, столбовых и анкерных опорах ЛЭП.

Каркас для намотки запаса подвесного ОК

Каркас для подвесного ОК закрепляется стационарно на столбовой железобетонной опоре. После монтажа муфты МТОК 96Т(Т1) оптический кабель наматывается вручную на каркас. Устройство рекомендуется для эксплуатации на железобетонных опорах воздушных линий связи, опорах железных дорог, городских опорах освещения и троллейбусных опорах.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31958. Методические рекомендации к оформлению дипломной работы 137.5 KB
  Настоящие методические рекомендации могут быть использованы при выполнении курсовых работ, рефератов, отчетов по практике, а также преподавателями при организации и оформлении результатов самостоятельной, экспериментальной и иной учебно-методической работы. Выпускная квалификационная работа (дипломная работа) является одним из видов итоговой государственной аттестации выпускников, завершающих обучение по основной профессиональной образовательной программе среднего профессионального образования.
31959. Формирование связной речи детей 5-6 лет в процессе сюжетно ролевой игры 67.54 KB
  Рассмотреть теоретические основы развития связной речи детей дошкольного возраста. Проследить формирование связной речи у детей среднего дошкольного возраста с нормой в речевом развитии. Изучить понятие и происхождение игры; Описать периодизацию возраста применительно к ролевой игре; Изучить функции ролевых игр...
31960. Определение диффузионной длины неосновных носителей заряда 231 KB
  Определение диффузионной длины основано на измерении пространственного распределения концентрации неравновесных носителей возбужденных светом. Диффузионная длина неосновных носителей заряда. Часть образца l x 0 освещается слабо поглощаемым светом так что происходит равномерная генерация неравновесных носителей заряда во всем объеме освещенной области образца n0  p0 рис.
31961. Комплексное исследование процесса диминуции хроматина методами цитогенетики 146.5 KB
  Диминуция хроматина (ДХ), открытая более 100 лет тому назад Т. Бовери [Воуеп, 1887], остается и до сих пор мало изученным феноменом. У абсолютного большинства видов животных ДХ отсутствует, а размеры геномов соматических клеток и клеток зародышевой линии совпадают. Среди эукариот ДХ обнаружена всего у нескольких десятков видов среди простейших, нематод
31962. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ТАРИФНЫХ ПРЕФЕРЕНЦИЙ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 579 KB
  ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ТАРИФНЫХ ПРЕФЕРЕНЦИЙ В ОТНОШЕНИИ ТОВАРОВ ВВОЗМЫХ ИЗ ЧИСЛА НАИМЕНЕЕ РАЗВИТЫХ СТРАН В РАМКАХ РНБ [4.5 ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ТАРИФНЫХ ПРЕФЕРЕНЦИЙ В ОТНОШЕНИЕ ТОВАРОВ ВВОЗИМЫХ ИЗ ЧИСЛА РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН В РАМКАХ НСП [4.6] О порядке определения страны происхождения товаров и применения ставок Импортного таможенного тарифа Российской Федерации: Указание ГТК РФ от 17. Принятием данного закона была установлена главная цель это установление порядка формирования и применения таможенного тарифа а также определение таможенной стоимости...
31965. ОРГАНИЗАЦИЯ КОРПОРТИВНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ ООО «ШАТЛ-С» 1.29 MB
  ОРГАНИЗАЦИЯ КОРПОРТИВНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ ООО ШАТЛС ДИПЛОМНАЯ РАБОТА ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 071900. Функциональная схема локальной вычислительной сети . Планирование структуры сети . Организация сети на основе Windows 2000 Server .