5376

Проектирование фрагмента цифровой сети связи Старый Оскол-Роговатое с использованием оборудования SDH

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей. Противодействовать растущим объемам, передаваемой информации на...

Русский

2012-12-08

6.96 MB

65 чел.

Введение

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей.

Противодействовать растущим объемам, передаваемой информации на уровне сетевых магистралей, можно только привлекая оптическое волокно. И поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. 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. Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации до 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями.

Быстрое развитие телекоммуникационных сетей и необходимость существенного увеличения объема, надежности и экономичности передачи цифровых сигналов привели к коренным изменениям в практике построения и использования интегральных цифровых сетей.

Телефонизация неразрывно связана с развитием первичной сети, изменением топологии местных телефонных сетей общего пользования, их цифровизацией и внедрением новых технологий АТМ, SDH (Synchronous
Digital Hierarchy – синхронной цифровой иерархии). Перспективы развития транспортных сетей заключаются в дальнейшей цифровизации магистральной первичной сети – строительстве волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), выполненных по технологии синхронной цифровой иерархии (SDH). Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих цифровых систем, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура
SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

Поэтому внедрение SDH представляет собой качественно новый этап развития цифровой сети связи.


1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Целью данного курсового проекта является построение транспортной сети на участке г.Старый Оскол – с. Роговатое. Эти населенные пункты расположены на северо-востоке Белгородской области, входящей в состав Центрально-Черноземного экономического района Российской Федерации.

По данным на 2009 год общая Протяженность волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) на территории области составляет около 3000 км.

Рисунок 1.1 – Схема покрытий ВОЛС Белгородской области:

         – существующие линии;

         – проектируемая линия.

Как видно из схемы покрытия (рисунок 1.1) для организации связи образовано четыре кольца уровней SDH-1 и SDH-4.

Строительство волоконно-оптической линии, соединяющей город Старый Оскол и село Роговатое, позволит в дальнейшем достроить кольцо SDH Старый Оскол – Новый Оскол – Алексеевка – Красное.

Рост потребности в качественном и высокоскоростном предоставлении современных телекоммуникационных услуг в этом регионе очевиден.
Учитывая постоянный рост и изменчивость таких потребностей необходимо построение телекоммуникационной сети на базе современных технологий цифровых систем передачи, имеющую гибкую и легко управляемую структуру. Поэтому была выбрана технология построения на основе аппаратуры синхронной цифровой иерархии
SDH.

Синхронная цифровая иерархия (SDH) позволит полностью реализовать возможности проектируемой волоконно-оптической линий передачи и создать удобную для эксплуатации и управления сеть, гарантируя высокое качество связи. Таким образом, концепция SDH позволит оптимально сочетать процессы высококачественной передачи цифровой информации с процессами автоматизированного управления, контроля и обслуживания проектируемой сети.

В данном проекте в качестве базовой системы передачи проектируемой сети предполагается аппаратура первого уровня иерархии SDH, осуществляющая перенос информации со скоростью передачи цифрового сигнала 155 Мбит/с. В процессе разработки была выбрана транспортная платформа, предусматривающая простую модернизацию с уровня STM-1 в уровень STM-4 со скоростью 622 Мбит/с. Таким образом, проектируемая транспортная сеть SDH обладает высокой пропускной способностью и имеет возможность её дальнейшего наращивания.

Ещё важным критерием выбора технологии SDH послужило обеспечение высокой степени надежности и живучести её аппаратуры. Благодаря тому, что система обеспечивает резервирование на аппаратном уровне, у оператора связи появляется возможность использования высоконадежного и вместе с тем компактного оборудования на уровне доступа.


2 ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СЕТИ

Для того чтобы спроектировать высокоскоростную линию передачи необходимо решить задачу выбора топологии сети. Эта задача может быть решена достаточно легко, если знать возможный набор стандартных базовых топологий, из которых может быть составлена топология сети в целом. Ниже рассмотрены также базовые топологии и их особенности:

а) «точка-точка» – является наиболее простым примером базовой топологии SDH (рисунок 2.1). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как на схеме без резервного канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрический или оптический агрегатные выходы (каналы приёма/передачи). При выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.

Рисунок 2.1 Топология «точка-точка», реализованная с использованием ТМ

б) топология «последовательная линейная цепь» (рисунок 2.2). Эта базовая топология используется, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии, где могут вводиться и выводиться каналы доступа. Она реализуется с использованием как терминальных мультиплексоров на обоих концах, так и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвления. Эта топология напоминает последовательную линейную цепь, где каждый мультиплексор
ввода/вывода является отдельным её звеном. Она может быть представлена либо в виде последовательной линейной цепи без резервирования, либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1.(рис 2.3)

Рисунок 2.2 - Топология «последовательная линейная цепь»

Рисунок 2.3  Топология «последовательная линейная цепь» с резервированием типа 1+1

в) топология «звезда» (рисунок 2.4), реализующая функцию концентратора. В этой топологии один из удалённых узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователей, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удалённым узлам. Иногда такую схему называют оптическим концентратором, если на его входы подаются частично заполненные потоки уровня STM-N (или потоки уровня на ступень ниже), а на его выход поступает STM-N. Фактически эта топология напоминает топологию «звезда», где в качестве центрального узла используется мультиплексор SDH.

г) топология «кольцо» (рисунок 2.5). Эта топология широко
используется для построения
SDH сетей первых двух уровней SDH-иерархии (155 и 622 Мбит/с).

Рисунок 2.4 Топология «звезда» с мультиплексором в качестве концентратора

Рисунок 2.5 Топология «кольцо»

Основное преимущество этой топологии – лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервной) оптических агрегатных выходов (каналов приёма/передачи): восток – запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встроенными потоками, и путевой защиты.

Рассмотренные выше элементарные топологии могут являться отдельными сегментами сети. Наиболее часто используется сочетание кольцевой и радиальной топологий, где в качестве радиальной выступает топология последовательной линейной цепи, либо более простая топология
«точка-точка». Данный вид архитектуры сети называется радиально-кольцевой. Число радиальных ветвей ограничивается только из соображений допустимой нагрузки на мультиплексор доступа, установленный на кольце. Другое часто используемое архитектурное решение – соединение типа «кольцо-кольцо». Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии
SDH. Архитектура взаимодействующих колец является наиболее распространенной на сетях SDH.

 

Рисунок 2.6 – Топология для заданной сети

Сеть данного проекта содержит 2 станции в г. Старый Оскол и с. Роговатое. Оптимальным вариантом для построения сети является топология «точка-точка» с резервированием типа 1+1, изображенная на рисунке 2.6.


3 ВЫБОР ТРАССЫ ВОЛС

Трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы, можно свести к трем основным: минимальные капитальные затраты на строительство; минимальные эксплуатационные расходы; удобство обслуживания.

Для обеспечения первого требования учитывают протяженность трассы, наличие и сложность пересечения рек, железных и шоссейных дорог, трубопроводов, характер местности, почв, грунтовых вод.

Для обеспечения второго и третьего требований учитывают жилищно-бытовые условия и возможность размещения обслуживающего персонала.

Трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода автомобильных дорог или вдоль профилированных проселочных дорог.

Возможны несколько вариантов проектирования трассы. Рассмотрим три возможных маршрута, которые схематично отображены в приложении А на рисунке 1.

  1.  Вдоль автомобильной дороги: Старый Оскол – Озерки – Архангельское – Потудань – Роговатое;
  2.  Вдоль автомобильной и грунтовой дороги: Старый Оскол – Озерки – Дмитриевка – Рекуновка – Роговатое;
  3.  Вдоль железной и автомобильной дороги: Старый Оскол – Обуховка – Городищенское – Солдатское – Шаталовка – Роговатое.

Сравнивать эти три варианта удобно, используя таблицу 2.1. Первый вариант пересекает один раз железную дорогу и автомобильную дороги, два раза реки и имеет большую протяженность, чем второй, но проходит по
менее сложной местности.

Второй вариант предусматривает самую короткую по протяженности трассу, но большая его часть проходит вдоль грунтовой дороги, по овражистой и частично залесеной территории, что усложнит процесс строительства и эксплуатации ВОЛС. Третий вариант самый большой по протяженности, предполагает подвеску ОК на опоры ЛЭП вдоль железной дороги и прокладку вдоль автомобильной дороги с наибольшими количествами переходов через реки и автомобильные дороги.

На основе сравнения можно сделать вывод, что трасса вдоль автомобильной дороги (1вариант) является наиболее приемлемой, так как она наиболее удобна с точки зрения строительства и обслуживания. Выбранная трасса имеет общую протяженность 42 км. Данная трасса пересекает реку Убля на 4 км и реку Потудань на 34 км, шоссейную и железную дороги на 6 км от Старого Оскола.

Таблица 3.1– Варианты трассы прокладки ВОЛС

Характеристика трассы

Ед. изм

Количество единиц по вариантам

Вар. 1

Вар.2

Вар.3

1 Общая протяженность трассы:

км

- вдоль шоссейных дорог;

42

11

33

- вдоль железных дорог;

18,8

- вдоль грунтовых дорог;

20

- бездорожье.

2 Местность по трассе:

км

- открытая;

42

27

45,8

- застроенная;

- залесенная;

4

6

- заболоченная.

Окончание таблицы 3.1

3 Способы прокладки кабеля:

км

- кабелеукладчиком;

37,8

30,5

33

- вручную;

2,1

1,55

18,8

- в канализации.

4 Количество переходов:

шт.

- через несудоходные реки;

2

2

4

- через железные дороги;

1

1

- через шоссейные дороги

1

2

1

При расчетах учитывалось, что общая длина кабеля на 2% больше общей длины трассы, длина прокладки кабеля кабелеукладчиком равна 90% от общей длины трассы, длина трассы кабеля, прокладываемого вручную 5-8% от общей длины трассы.

Ситуационный чертёж выбранной трассы приведён в приложении А (рисунок 2).


4 ОСНОВНЫЕ ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ

4.1 Выбор ступени иерархии и мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков

Постоянное развитие телекоммуникационных технологий в современном мире привело к изменениям в понимании сущности, методов построения современный цифровых сетей связи (ЦСС). Принципы построения аппаратуры  ЦСС в каждой стране мира должны быть стандартизированными. На межгосударственном уровне создан Международный союз электросвязи (МСЭ), занимающийся принципами построения и стандартизации ЦСП. Он рекомендует строить цифровые системы передачи по иерархическому принципу.

Скорость передачи цифровой речи, равная 64 кб/сек принята, как «единичная» во всем мире. Канал, в котором биты информации передаются со скоростью 64 000 цифр/с, получил название основного цифрового канала. Возможности любой ЦСП оцениваются числом организованных с её помощью именно таких стандартных каналов.

Чем выше ступень иерархии, тем больше организуется каналов и тем мощнее цифровой поток, тем выше его скорость.

Первая цифровая иерархия (американский стандарт), порожденный первичной скоростью передачи 1544 кб/сек, дает последовательность скоростей: 1544 6312 44736 274176 кб/сек. Данная иерархия позволяет передавать 24, 96, 672, 4032 основных цифровых каналов.

Вторая цифровая иерархия (японский стандарт), порожденный первичной скоростью передачи 1544 кб/сек, дает последовательность скоростей: 1544 6312 32064 97728 кб/сек. Данная иерархия позволяет передавать 24, 96, 480, 1440 основных цифровых каналов.

Третья цифровая иерархия (европейский стандарт), порожденный первичной скоростью передачи 2048 кб/сек, дает последовательность скоростей: 2048 8448 34368 139264 564992 кб/сек, который образуют соответственно каналы Е1 Е2 Е3 Е4 Е5. Данная иерархия позволяет передавать 30, 120, 480, 1920, 7680 основных цифровых каналов.

Параллельное развитие трех различных иерархий со временем стало мешать развитию глобальных телекоммуникаций в мире, поэтому был разработан стандарт ITU-T, в соответствии с которым в качестве основных были стандартизированы три первые уровня первой цифровой иерархии, четыре уровня второй иерархии и четыре уровня третьей иерархии. В результате стандартизации были разработаны схемы плезиохронной цифровой иерархии (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH).

Существенные недостатки PDH, основные из которых трудность восстановления синхронизации первичных цифровых потоков при нарушении синхронизации группового сигнала; и почти полное отсутствие возможностей контроля и управления сетью, привели к разработке и внедрению более совершенной синхронной цифровой иерархии (SDH Synchronous Digital Hierarchy).

Таблица 4.1 Скоростная иерархия SDH

Уровень иерархии

Тип синхронного транспортного модуля

Скорость передачи, Мб/с

1

STM-1

155,520

2

STM-4

622,080

3

STM-16

2488,320

4

STM-64

9953,280

Для транспортировки цифрового потока со скоростью 155, 520 Мбит/сек создается синхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module) STM-1. Для создания более мощных цифровых потоков формируется следующая скоростная иерархия (табл.4.1): 4 модуля STM-1 объединяются путем побайтного мультиплексирования в модуль STM-4, передаваемый со
скоростью 622,080 Мб/сек; затем 4 модуля
STM-4 объединяются в модуль STM-16 со скоростью передачи 2488,320 Мб/сек; наконец 4 модуля STM-16 могут быть объединены в высокоскоростной модуль STM-64 (9953,280 Мб/сек). На рисунке 4.1 показано формирование модуля STM-16.

Рисунок 4.1 – Формирование модуля STM-16

Для выбора ступени иерархии SDH и типа оборудования (мультиплексора) для цифровой сети на участке Старый Оскол-Губкин, для начала необходимо произвести расчет числа каналов, связывающих эти города. Оно зависит от численности населения проживающего в этих городах, а также от заинтересованности отдельных групп населения в связи.

По данным на 2007 год население Старого Оскола составило 218890 человек, п. Роговатое – 3740 человек. При перспективном строительстве следует учитывать прирост населения. Средний годовой прирост населения принимаем равным 2 процента.

Количество населения , чел., в заданном пункте с учетом среднего прироста определяется по формуле:

,             (4.1)

где  – число жителей на год последнего исследования, человек;

    – средний годовой прирост населения в данной местности, в процентах;

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

Год перспективного проектирования принимается на 5 лет вперед, следовательно:

          (4.2)

где  – год составления проекта;

  – год, к которому относятся данные о населении.

Используя формулы (4.1) и (4.2) рассчитаем численность населения в населенных пунктах:

 лет;

человек;

человек.

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Практически эти взаимосвязи выражаются через коэффициент тяготения , который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах от 0,1 до 12 процентов. Примем, , равным 10%.

Расчет количества телефонных каналов междугородной связи произведем по приближенной формуле:

 ,                    (4.3)

где  и – постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, ;  (потери задаются, равными 5%);

– удельная нагрузка, то есть средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом,  Эрл;

и  – количество абонентов, обслуживаемых автоматическими междугородными телефонными станциями (АМТС).

Для определения количества абонентов, обслуживаемых АМТС в зависимости от численности населения в зоне обслуживания, примем коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,38 и произведем расчет по следующей формуле:

        .                     (4.4)

По формуле (4.4) рассчитаем количество абонентов в зоне обслуживания АМТС:

для Старого Оскола: абонентов;

для Роговатое: абонентов.

Используя формулу (4.3) определим количество телефонных каналов для проектируемой линии:

 каналов.

Необходимо учесть организацию и других видов связи, например телеграфная связь, передача данных, газет, сигналов вещания. Общее число каналов рассчитывается по формуле:

       ,                     (4.5)

где  – число двухсторонних каналов для телефонной связи;

      – число каналов тональной частоты (ТЧ) для телеграфной связи;

      – число каналов ТЧ для передачи сигналов вещания;

      – число каналов ТЧ для передачи данных;

      – число каналов ТЧ для передачи газет;

      – число каналов ТЧ или ОЦК, исключаемых из передачи  телефонной
информации для организации одного канала телевидения;

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, то общее количество телефонных каналов рассчитывается по упрощенной формуле:

      .                    (4.6)

Тридцать телефонных каналов 64кб/с образуют один цифровой поток Е1.

Для передачи 1 ТВ сигнала необходимо ~16 Mb/s (MPEG-1) = 240 каналов ТЧ это 8 потоков E1, или полоса ~8 Mb/s (MPEG-2) = 180 каналов ТЧ или 6 потоков E1. Выбираем (MPEG-2). Выбираем количество каналов для передачи газет 60 каналов ТЧ. Число каналов на Internet выбираем 410 или 14 потоков Е1.

Следовательно, общее число каналов, необходимых для организации связи, равно:

 каналов или 26 потоков Е1.

Таким образом, для организации связи между двумя городами необходим мультиплексор уровня STM-1.

Аппаратуру и оборудование для систем передачи SDH предлагают многие известные фирмы-изготовители, такие как «Alcatel», «Siemens», «Nortel», «Huawei» и другие.

Так как в нашем случае количество потоков E1=26, то была выбрана система передачи компании HUAWEI OptiX 1050. Данный мультиплексор (рис.4.2) это компактное оборудование с поддержкой скорости передачи на уровне STM-1 (155 Мбит/с) и STM-4 (622 Мбит/с).

Главной отличительной особенностью платформы от оборудования OptiX Metro 1050 является поддержка механизмов резервирования на аппаратном уровне. Благодаря этому, у оператора связи появляется возможность использования высоконадежного и вместе с тем компактного и экономичного оборудования на уровне доступа.

Рисунок 4.2 - Мультиплексор HUAWEI OptiX 1050

Комбинируя различные технологии, оборудование OptiX Metro 1050 не только сохраняет гибкость и надежность, присущую технологии SDH, но также обеспечивает эффективную передачу трафика ATM и IP за счет возможности установки соответствующих интерфейсных модулей. Поддерживаются скорости передачи на уровне STM-1 (155 Мбит/с) и STM-4 (622 Мбит/с). При этом оборудование обладает небольшими размерами, характерными для класса устройств микро-SDH. В опорной сети, построенной на устройствах OptiX Metro, обеспечивается динамическое распределение полосы пропускания пользователям в соответствии с объемами проходящего трафика, т.к. система использует статистический, а не фиксированный метод мультиплексирования данных.

Технические возможности системы аналогичны оборудованию 1000-ной серии мультиплексоров OptiX Metro фирмы HUAWEI. Матрица кросс-коммутации имеет эквивалентную емкость 1616 VC-4 или 10081008 VC-12 (2 Мбит/с). В максимальной конфигурации платформа может поддерживать передачу 80 потоков Е1. Также существует возможность установки интерфейсных модулей с суммарным количеством портов 6 Е3, 3 STM-4, 6 STM-1, 4 АТМ 155 Мбит/с. Кроме того, для данных мультиплексоров предлагаются Ethernet-платы с двумя или восемью портами 10/100 Мбит/с. Любой порт в таком модуле может работать во всех пяти режимах: дуплексный и полудуплексный (каждый 10 Мбит/с или 100 Мбит/с), а также универсальный. После соответствующей обработки Ethernet-кадры помещаются в "контейнеры" VC-12. Данные могут быть также упакованы в каналы N2 Мбит/с, однако суммарный трафик всех портов не должен превышать 482 Мбит/с. Стоит отметить, что платы ET1D, располагающие двумя Ethernet-интерфейсами, имеют небольшой размер, что позволяет устанавливать их не в стандартный дополнительный слот мультиплексора, а в специальные мини-разъемы.

Рисунок 4.3 – Ethernet- плата мултиплексора OptiX Metro 1050

Характеристики системы:

  •  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 90 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. Защита 1:N трибутарных плат. 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. Для каждой подсистемы устанавливается свой режим защиты в зависимости от типа трафика. Таким образом, одно волокно может одновременно поддерживать различные режимы защиты для разных групп трафика.

4.2 Выбор типа и конструкции оптического кабеля

Выбор оптического кабеля (ОК) обуславливается условием прокладки ОК, типом волокна, а также числом волокон. В нашем случае кабель прокладывается в грунт, а также предусмотрены переходы через реки.

Характерными особенностями конструкции оптического кабеля должны быть:

  •  малые размеры и масса;
  •  большая строительная длина (4 6 км и более);
  •  малая величина километрического затухания;
  •  отсутствие необходимости содержания оптического кабеля подизбыточным воздушным давлением;
  •  стойкость к электромагнитным (гроза, ЛЭП и др.) воздействиям.

Этим требованиям удовлетворяет оптический кабель с броней изкруглых стальных проволок для подземной прокладки типа ОКЛК-01,выпускаемые ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания». Кабель типа ОКЛК-01 (рис.4.3) предназначен для прокладки в трубах, коллекторах, кабельной канализации, грунтах всех категорий, на мостах, через болота, несудоходные реки.

Таблица 4.2 – Характеристики кабеля ОКЛК-01

Параметр

Значение

Количество ОВ

2-144

Диаметр кабеля, мм

15.0-28.5

Вес, кг/м

300-1800

Допустимое раздавливающее усилие, Н/см, не менее

1000

Допустимое растягивающее усилие, кН

7.0-8.0

Диапазон рабочей температуры

400…+500

Рис.4.3 – Кабель типа ОКЛК-01

Центральный силовой элемент (ЦСЭ) представляет собой стеклопластиковый стержень.

Оптический модуль: пластмассовые трубки с четырьмя окрашенными одномодовыми оптическими волокнами, заполненными гидрофобным компаундом.

Кордель - заполнитель: полиэтиленовые стержни.

Сердечник: оптические модули и кордели - заполнители скручены вокруг ЦСЭ; пустоты сердечника заполнены гидрофобным компаундом.

Защита от влаги: водоблокирующая лента, наложенная продольно на сердечник кабеля. Промежуточная оболочка полиэтиленовая, толщиной не менее 1 мм.

Броня: повив круглых оцинкованных стальных проволок с заполнением гидрофобным компаундом.

Защитная оболочка: светостабилизированный полиэтилен, номинальной толщиной не менее 2,2 мм, пустоты в повиве бронепроволок заполнены гидрофобным компаундом.

Оптическое волокно, используемое в оптических кабелях связи, обладает емкостью полмиллиона телефонных разговоров или 600 ТВ цифровых каналов одновременно. Секрет такой емкости в чистоте кварцевого стекла, используемого для оптического волокна. Волокно состоит из сердечника, образованного легированным кварцевым стеклом, окруженного отражающей оболочкой из чистого кварцевого стекла. Слои акрилата защищают волокно и предохраняют от проникновения влаги и агрессивных химических соединений. Чистота и различные оптические свойства отражающей оболочки и сердечника позволяют направлять свет по волокну на расстояние, превышающее 300 км без усиления.

Рис. 4.4 – Одномодовое оптическое волокно.

Самарская оптическая кабельная компания использует в производстве кабелей связи волокно фирмы "CORNING Inc.", США, являющейся изобретателем технологии производства оптического волокна, мировым лидером в этой области. В таблице 4.3 указаны технические параметры оптического волокна SMF-28™CPC6 фирмы "CORNING Inc."

Таблица 4.3 – Технические параметры оптического волокна SMF-28™CPC6

Параметр

Значение

Рабочая длина волны, нм

1310
1550

Коэффициент затухания, дБ/нм, не более:

- на длине волны 1310 нм

0,34

- на длине волны 1550 нм

0,20

Удельная хроматическая дисперсия:

- на длине волны 1310 нм

<1,8

- на длине волны 1550 нм

17,5

Результирующая удельная полоса пропускания, МГц·км:

Δλ=2 нм

Δλ=4 нм

Δλ=35 нм

- на длине волны 1310 нм

>120000

61000

6900

- на длине волны 1550 нм

12600

6300

720

Коэффициент хроматической дисперсии, пc/нм·км, не более:

- в интервале длин волн (1285-1330) нм

3,5

- в интервале длин волн (1530-1565) нм

18

Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм2·км, не более:

- в интервале длин волн (1285-1330) нм

0,092

Длина волны отсечки, нм, не более

1260

Диаметр модового поля, мкм;

- на длине волны 1310 нм

9,2±0,4

- на длине волны 1550 нм

10,35±0,08

Геометрия стекла:

- собственный изгиб волокна

>4,0 м

- диаметр отражающей оболочки

- неконцентричность сердцевины

125,0±1,0 мкм

<0,5 мкм

- некруглость оболочки

1,0 %

Стандартное одномодовое оптическое волокно имеет диаметр сердцевины 10 мкм и диаметр оболочки 125 мкм (рис.4.4).

В этом волокне существует и распространяется только одна мода (точнее две вырожденные моды с ортогональными поляризациями), поэтому в нем
отсутствует межмодовая дисперсия, что позволяет передавать сигналы на расстояние до 80 км со скоростью до 2,5 Гбит/с и выше без регенерации. Рабочие длины волн λ1 = 1,31 мкм и λ2 = 1,55 мкм.

С развитием магистральных и локальных волоконно оптических сетей связи было освоено производство нескольких дополнительных типов одномодовых оптических волокон, отличающихся величиной затухания, его распределением по спектру и дисперсией. Распространение света в волоконном световоде характеризуется множеством параметров, самыми важными из которых являются потери на распространение и дисперсия в заданном спектральном диапазоне.

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.

В стандартных одномодовых волокнах (тип G.653)определяющей является хроматическая дисперсия, которая выражается в различии показателей преломления и, следовательно, в скоростях распространения излучения с различными длинами волн. Величина дисперсии зависит от типа источника излучения и измеряется в пс.


5 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ

Схема организации связи между населенными пунктами Старый Оскол и Роговатое предназначена для обеспечения связи между ними. На схеме организации связи указываются оконечные пункты и транзитные пункты, где предусмотрено выделение, все мультиплексоры, установленные в этих пунктах, а так же соединения между ними.

Связь организуется по схеме «линейная цепь», с резервированием по схеме 1+1.

Исходя из рассчитанного числа потоков, на проектируемом участке необходимо организовать:

  •  для телефонии: 17 каналов;
  •  для передачи ТВ сигнала: 180 каналов (6 Е1);
  •  для доступа в Internet: 410 каналов (14 Е1).

На рисунке 5.1 показана структурная схема организации связи между населенными пунктами Старый Оскол и Роговатое.

    

Рисунок 5.1 Структурная схема организации связи на участке Старый Оскол - Губкин


6 ИНЖЕНЕРНЫЙ РАСЧЕТ

6.1 Определение ширины полосы частот проектируемой волоконно-оптической системы связи (пропускной способности)

Предельный объем информации, который можно передать по волокну единичной длины, определяется его полосой пропускания. Полоса пропускания оптического волокна зависит от дисперсии, чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по волокну.

Дисперсия – уширение импульсов – рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Физическим смыслом дисперсии является увеличение длительности импульса. Полоса пропускания оптического кабеля измеряется в (Гц·км) и определяется:

,                                                 (6.1)

где τ – результирующая дисперсия оптического волокна, с/км, определяется по формуле:

,           (6.2)

где τmod – межмодовая дисперсия, обусловленная различием скоростей распространения направляемых мод; τchr – хроматическая (частотная) дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения и зависимостью от длины волны показателя преломления волокна и коэффициента распространения моды.

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:

   , с/км              (6.3)

где  – удельная хроматическая дисперсия, с/(нм·км);

          – ширина спектра излучения источника, нм.

Оптический интерфейс SDH использует кодировку 8В/10 В, что соответствует частоте модуляции 778 МГц. При использовании лазера с Δλ=0,1 нм (1550нм) удельная полоса пропускания для одномодового волокна SMF-28™CPC6 фирмы "CORNING Inc." (таблица 4.3) составит 12600*20=252000 МГц·км и при длине оптического сегмента 42 км будет равна 252000/42 = 6000 МГц, что значительно больше 778 МГц. То есть с точки зрения дисперсии при использовании лазера с Δλ = 0,1 нм (1550 нм) протяженность в 42 км является допустимой.

6.2 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:

    , дБ           (6.4)

где  – количество разъемных соединителей, ;

      – потери в разъемных соединениях,  дБ (приложение Б, табл.1);


      – количество неразъемных соединений,

     =, где lc строительная длина в кабеле, ;

      – потери в неразъемных соединениях (приложение В), дБ;

      – допуск на температурные изменения затухания ОВ,  дБ;

      – допуск на изменение характеристик компонентов РУ со временем, дБ;

      – коэффициент затухания ОВ, (таблица 4.3).

Суммарные потери регенерационного участка равны:

 дБ

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

,                       (6.5)

где  – энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи, определяемый по формуле:

, дБ               (6.6)

где – уровень мощности оптического излучателя, дБм;

     – чувствительность приемника, дБм.

Чувствительность приемника составляет -29,5 дБ (из расчета, проведенного в пункте 7.8).

Таким образом, энергетический потенциал равен:

дБ

С учетом энергетического потенциала системы допустимые потери в волоконно-оптическом тракте составят:

         .                                   (6.7)

В нашем случае,  дБ


Тогда длина регенерационного участка будет составлять:

     ,                                            (6.8)

      км

На длину регенерационного участка накладывают ограничения дисперсионные характеристики волокна.

С учетом дисперсии оптического волокна длина регенерационного участка составит:

     , км            (6.9)

где В – требуемая скорость передачи информации, В=155,52 106 бит/с;

     τ – значение хроматической дисперсии одномодового оптического волокна.

 км. 

Длина регенерационного участка, рассчитанная по формуле (6.8), удовлетворяет требованию:

lРУ MAX  lРУ,

Так как расстояние между населенными пунктами Старый Оскол – Губкин составляет 42 км, то устанавливать необслуживаемый регенерационный пункт (НРП) нет необходимости.

6.3 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. В процессе проектирования следует учитывать требования стандартов к кабельным системам.

Параметры полной совокупности элементов кабельной системы должны удовлетворять следующему неравенству:

     ,                    (6.10)

где  – общая длина отрезка оптического кабеля j – того типа, причем ∑Lj=L – общая длина оптического тракта, км, км;

      – коэффициент затухания оптического кабеля j – того типа, ;

      – 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;

      – количество точек перехода;

      – 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.

– энергетический потенциал аппаратуры, дБ.

1) Потери в оптическом кабеле.

Потери в ОК зависят от его длины и коэффициента затухания и указаны втаблице 4.3.

2) Потери в неразъемных соединителях.

В процессе создания и эксплуатации оптического тракта может возникнуть необходимость сращивания отдельных сегментов оптического кабеля. Обычно оно выполняется в виде неразъемных соединителей (сростков), которые изготавливаются с помощью сварочного аппарата или с использованием механических сплайсов. 30S. Потери в сростках при использовании сварочного аппарата Fujikura FSM- для волокна SSF составляют 0,02 дБ (приложение Б, табл.2).

3) Потери в разъемных соединителях.

Разъемные соединители применяются в оконечных разделочных муфтах и 19-дюймовых полках, а также в промежуточных кроссах.

Типовые значения потерь в разъемных соединителях типа FC, SC, SТ приводятся в приложении Б (табл.1). Так, вносимые потери при применении соединителя типа SC составляют менее 0,5 дБ.

В результате, получим:

дБ.

В итоге 12,6<25, следовательно, условие (6.10) выполняется.

6.4 Расчет полного запаса мощности системы

Энергетический потенциал с учетом потерь на ввод и вывод энергии из волокна, или полный запас мощности системы, дБ, можно определить по формуле:

           (6.11)

дБ

6.5 Расчет энергетического запаса

Энергетический запас системы определяют как разность между полным запасом мощности (6.11) и суммарным затуханием (6.4). Значение энергетического запаса работоспособной системы должно быть положительным.

          (6.12)

дБ

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

Отношение сигнал/шум или вероятность ошибки, отводимые на длину регенерационного участка для цифровой волоконно-оптической системы связи определяется по формуле:

                                             (6.13)

где -  вероятность ошибки, приходящаяся на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10-11, для внутризоновой 1,67·10-10, для местной 10-9).

Для проектируемой ВОЛС:

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

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

, дБм                                             (6.14)

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

ΔР – снижение уровня средней мощности, зависящее от характера сигнала (для кода NRZ 3дБ, для RZ 6дБ). В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ.

Из технических характеристик передающего оптического модуля (ПОМ) POM-622/5 (таблица 6.1) возьмем значение уровня мощности Рс = -1,5 дБ.

Таблица 6.1 – Технические характеристики POM-622/5

Параметр

Значение

Длина волны:

1550нм

Тип лазерного диода:

FP

Рабочая скорость:

622 Мб/с

Мощность излучения на выходе:

-1,5дБм

Тип корпуса:

DIL-14

Напряжение питания:

3.3/5В

Тип оптического разъема:

FC, ST, SC, LC

Тип оптического волокна:

SMF-28

Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ по формуле (6.14) равен:

дБ.

6.8 Определение уровня МДМ (порога чувствительности приемного оптического модуля - ПРОМ)

Одной из основных характеристик приёмника оптического излучения является его чувствительность, то есть минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются
заданные значения отношения сигнал/шум или вероятность ошибок.

Абсолютный уровень МДМ (порог чувствительности ПРОМ) определяется по формулам:

  •  для pin-фотодиода:

                 (6.15)

  •  для лазерного диода:

                 (6.16)

дБ

Полученное значение должно быть увеличено на 10…15 дБ, т.е в итоге получим:

дБ

6.9 Определение быстродействия системы

Выбор типа ОК может быть оценён расчётом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.

Быстродействие системы определяется инертностью её элементов и дисперсионными свойствами ОК.

Полное допустимое быстродействие системы определяется скоростью передачи В, бит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле:

         , нс                    (6.17)

где - коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид линейного кода), для кода NRZ.

tдоп = нс.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле:

tож= 1,111, нс                      (6.18)

где tпер – быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения; tпер = 1 нс;

     tпр – быстродействие приёмного оптического модуля (ПРОМ), определяемое скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД), tпр = 0,8 нс;

     tов – уширение импульса на длине РУ, которое определяется по формуле:

,           (6.19)

где  - дисперсия, определяемая в зависимости от типа волокна.

нс,

 нс,

Так как tож = 0,94 нс < tдоп= 4,52 нс, то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина  называется запасом по быстродействию.

 нс

При tож  < tдоп станционное и линейное оборудование ВОЛП будут обеспечивать безыскажённую передачу линейного сигнала.

6.10. Расчет надежности системы

По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события.Интервалом времени от момента включения до первого отказа является случайной величиной, называемой «время безотказной работы».
Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0…. Вероятность противоположного  события – безотказной работы на этом интервале – равна:

.            (6.20)

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов , представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент , при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями  и существует взаимосвязь.

.          (6.21)

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае:

.                   (6.22)

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы».

            час-1 .                 (6.23)

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

                   (6.24)

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов.

Пусть , ,… вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0…t, nколичество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов:

           ,         (6.25)

где  интенсивность отказов системы, час-1;

 интенсивность отказа i-го элемента, час-1.

Среднее время безотказной работы системы определяется:

           , час.                   (6.26)

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

    ,                    (6.27)

где   среднее время восстановления элемента (системы), он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Линейный тракт, в общем случае, состоит из последовательно соединенных элементов (кабель, НРП, ОРП обслуживаемый регенерационный пункт), каждый из которых характеризуется своими параметрами надежности, и отказы в первом приближении происходят независимо, поэтому для определения надежности магистрали можно использовать приведенные выше формулы.

В нашем случае линейный тракт состоит из последовательно соединенных участков кабеля и мультиплексоров (ОРП). При проектировании ВОЛС должна быть рассчитана ее надежность по показателям:

коэффициент готовности и наработка на отказ. При этом полученные данные должны сопоставляться с показателями надежности для соответствующего типа сети: местная, внутризоновая, магистральная.

коэффициент готовности оборудования линейного тракта для внутризоновой линии максимальной протяженности = 1400 км должен быть больше 0,99; наработка на отказ должна быть более 350 часов (при времени восстановления ОРП или оконечного пункта (ОП) менее 0,5 часа и времени восстановления оптического кабеля менее 10 часов).

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

                             ,                      (6.28)

где  интенсивности отказов НРП и ОРП;

 количество НРП и ОРП;

 интенсивность отказов одного километра кабеля;

L протяженность магистрали.

А так как кабельная магистраль не содержит НРП, то интенсивность отказов НРП не учитываем.

Средняя по России интенсивность отказов 1 км оптического кабеля равна =3,88´10-7 час-1. Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры OptiX 1050 равна 10 годам или 87600 часов, откуда интенсивность отказов будет равна .Значения необходимых для расчетов параметров возьмем из таблицы 6.1

Таблица 6.2 – Показатели надежности

Показатели надёжности

ОРП

Кабель на 1 км

Интенсивность отказов , 1/ч

10-7

3,88´10-7

Время восстановления повреждения,tв, ч

0,5

10,0

.

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

.

Вероятность безотказной работы в течение суток часа:

.

В течение недели часов:

.

В течение месяца  часов:

.

В течение года  часов:

.

Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время восстановления связи по формуле:

  ,ч           (6.29)

где  время восстановления соответственно НРП, ОРП и кабеля.

.

Теперь найдем коэффициент готовности:

.

Расчёты вероятности безотказной работы занесём в таблицу 6.3

Таблица 6.3 – Данные расчета вероятности безотказной работы

Вероятность безотказной работы

Интервал времени t, ч

0

24

168

720

8760

Р(t)

1

0,9998

0,9971

0,9792

0,7741

В результате расчетов можно сделать вывод, что проектируемая кабельная магистраль, способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.


7 МОНТАЖ И ПРОКЛАДКА ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ С УЧЕТОМ ВЫБРАННОЙ ТРАССЫ

В процессе организации и осуществления строительства ВОЛС, как правило, выполняются следующие мероприятия:

- организация и проведение подготовительных работ;

- прокладка или подвеска ОК;

- монтаж ВОЛС;

- проведение приемосдаточных измерений и сдача ВОЛС в эксплуатацию.

В это главе курсового проекта будут более подробно рассмотрены выбранные методы прокладки, особенности монтажа, измерений и защиты ОК от внешних влияний.

7.1 Прокладка оптического кабеля в грунте

Территория вдоль трассы, вдоль которой будет проложен ОК, имеет в основном равнинный рельеф с незначительными оврагами. Наиболее экономически выгодным и удобным для прокладки в грунт ОК является прокладка кабелеукладчиком (бестраншейная прокладка), обеспечивающая наиболее высокую степень механизации и скорость прокладки. При этом способе ножом кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно, на глубину 0,9-1,2 м. В целом бестраншейная прокладка кабеля - процесс динамичный, кабель испытывает механические нагрузки. Особенностью прокладки ОК является необходимость осуществления постоянного оптического контроля за целостностью и состоянием оптических волокон и кабеля в процессе прокладки. С этой целью все оптические волокна  соединяются шлейфом и включаются в измерительный прибор.

В начале прокладки кабеля в местах расположения сростков отрывают котлованы размером 31,51,2 м. Кабель заправляют в кассету с запасом 5 м. перед прокладкой трассу планируют бульдозером. Подъем и уклоны не должны превышать 30%. Характер данной местности и почвы отвечают необходимым требованиям.

При выборе соответствующего кабелеукладочного оборудования особое внимание было обращено на конструкцию кассеты для подачи оптического кабеля. Полезная мощность на маховике двигателя базового трактора при минимальной глубине прокладки должна быть равна: 75 – 110 кВт при 0,9 м и 160 – 240 кВт при 1,2 м. При выборе базового трактора тип ОВ и его относительно малый диаметр и масса не являются определяющими факторами. В кабелеукладочном оборудовании особое внимание уделяется системе подачи кабеля и направляющей кассете. Используем способ, при котором кабельный барабан монтируется спереди трактора и кабель проходит над кабиной трактора через квадратную конструкцию с роликами или направляющими трубками, а затем через блок с гидроприводом, обеспечивающий размотку кабеля с барабана и подачу его в кассету. Кабель должен сделать один полный виток вокруг блока, скорость вращения которого должна превышать линейную скорость перемещения базового трактора.

Рисунок 7.1 – Прокладка ОК кабелеукладчиком

Эта система прокладки (рисунок 7.1) состоит из опорной конструкции, на которой устанавливаются барабаны, роликов или направляющих трубок, блока
и направляющей кассеты, располагаемой сзади на кабелеукладчике. Радиус изгиба направляющей кассеты должен отвечать требования минимального радиуса изгиба ОК. Все ролики или направляющие приспособления в системе, вызывающие изменения направления похождения кабеля, должны соответствовать минимально допустимому радиусу изгиба кабеля. Он должен в 20 раз превышать диаметр кабеля. В моем случае кабель ОКЛК-01 имеет диаметр 28 мм, следовательно, минимально допустимый радиус изгиба должен превышать 560 мм. Допустимый радиус изгиба ОК должен оставаться постоянным, при повороте трассы с радиусом более крутым, чем допускает кабелеукладочная техника, должна отрываться траншея для выполнения маневра. Выглубление и заглубление ножа кабелеукладчика производятся только в предварительно отрытом котловане, размер которого должен быть больше наибольшей ширины ножа. Выше уровня прокладки ОК на 10...15 см одновременно с ОК прокладывается сигнальная лента, а на поворотах трассы и участках пересечений с подземными сооружениями устанавливаются электронные маркеры.

Во избежание защемления кабеля в направляющих роликах сделаны зазоры. Кабель подается на верхнюю часть кассеты. Между отверстием в кабельном барабане и осью, вставляемой в барабан, должен быть зазор 1,6…3,2 мм, при этом во избежание бокового соскальзывания барабана в осевом направлении на оси устанавливаются зажимные втулки.

7.3 Прокладка оптического кабеля на переходах через подземные коммуникации

На участке пересечения с автомобильными и железными дорогами ОК укладывают в защитные полиэтиленовые трубы, прокладываемые преимущественно закрытым способом. Проектируемая трасса имеет 2 перехода через железную и автодорогу. Используем для перехода метод горизонтального прокола.

Метод горизонтального прокола является достаточно простым и основан на образовании скважины за счет уплотнения массива грунта. Вначале вырывают два котлована – стартовый и приемный, они имеют требуемую глубину. В стартовом котловане устанавливают раму с домкратами. Затем труба с наконечником с постоянно добавляемыми секциями пронзает массив грунта. В конце труба должна выйти в приемном котловане. Схематично этот процесс изображен на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2Схема метода горизонтального прокола

Проталкивание трубы, осуществляется домкратами. Через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами передается давление. Затем трубу циклически вдавливают, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход, при этом прилагаемое усилие достигает 3000 кН.

Применение полиэтиленовой трубы оптического кабеля большой обеспечивает защиту кабеля от возможных повреждений, трубы ПНД не подвержены коррозии, экологически чисты, гигиеничны и безопасны. Срок службы таких труб оценивается в 5 - 100 лет, то есть гарантированный срок безаварийной эксплуатации трубопроводов увеличивается в 2 - 3 раза. Снижается риск аварий.

7.3 Прокладка оптического кабеля через водные преграды

Подводная прокладка рассматривается как часть или отрезок подземной прокладки, когда приходится пересекать реки, ручьи, болота, озера, искусственные водоемы, каналы.

Несудоходные реки Убля и Потудань, через которые проектом предусмотрен переход, в месте переходов имеют ширину 30-50 метров, глубину не более 3 метров. В данном случае по действующим нормам через водные преграды шириной до 300 и глубиной до 6 м со скоростью течения до 1,5 м/с при плавном рельефе дна (включая подводную береговую часть), кабели связи следует прокладывать бестраншейным способом заглублением до 1,2 м.

В пойменной части трассы кабельного перехода через водную преграду подводный кабель до стыка с подземным кабелем должен прокладываться на глубине прокладки подземного кабеля.

7.4 Монтаж ВОЛС

Монтаж оптических кабелей – наиболее ответственная операция, предопределяющая качество и дальность связи по ВОЛС. Соединение волокон и монтаж кабелей производятся как в процессе производства, так и при строительстве и эксплуатации кабельных линий.

Оптические кабели производятся определенной длины, которая называется строительной. В моем случае она составляет 4км. Длина оптической линии превышает строительную, поэтому ОК, проложенные в канализации, грунте, необходимо соединять, то есть сращивать между собой. Для этого оптические волокна на концах ОК освобождают от модуля на длине до 0,5…1,0 м и соединяют между собой “торец-торец” путем сварки. Что бы осуществить сварку или склеивание, оптическое волокно на длине примерно 1 мм от конца освобождают от защитной оболочки, после чего с помощью специального устройства – скалывателя производят скалывание волокна. Далее производят сварку ОВ. Соединенные таким образом оптические волокна размещают в специальных кассетах, а они в свою очередь внутри специального контейнера, в котором закрепляются концы ОК в тех участках, на которых не снята его защитная оболочка. Такой контейнер называется муфтой. Рассмотрим более подробно эти процессы.

7.4.1 Подготовка ОВ к сращиванию

Процесс подготовки ОВ к сращиванию включает в себя операции снятия первичного защитно-упрочняющего покрытия волокна и скалывания для получения хорошо обработанной торцевой поверхности волокна, а также обтирку зачищенных концов мягким материалом, пропитанным растворителем (спиртом).

В настоящее время в ОК, выпускаемых отечественной промышленностью, используются ОВ только с эпоксиакрилатным первичным защитно-упрочняющим покрытием. Такое покрытие может быть удалено либо механическим, либо химическим способом.

Наиболее удобным, исключающим указанные дефекты является химический способ снятия эпоксиакрилатного покрытия с помощью подогретого до определенной температуры растворителя. Для этой цели целесообразно использовать специальное нагревательное устройство типа УН-1. Конец ОВ погружают в подогретый растворитель (например, ацетон) и выдерживают в течение некоторого времени (как правило, около 20…25 с). Покрытие разбухает, отстает от поверхности световода и легко снимается механическим путем с помощью чистой мягкой ветоши.

Для получения хорошо обработанной торцевой поверхности ОВ проводят операцию скалывания: на поверхность световода с удаленным первичным покрытием наносят насечку с последующим приложением к ней растягивающей, изгибающей или комбинации этих нагрузок, вызывающих рост трещины и облом световода в данном месте. Торцевая поверхность должна быть плоской, гладкой и перпендикулярной оси ОВ. При скалывании поверхность торца может быть зеркальной (давление резца оптимально и диаметр ОВ близок к номинальному), с ребристой и волнистой зонами (не подобрано давление резца на ОВ либо диаметр ОВ отклоняется от номинального значения), иметь небольшой выступ (отклонение диаметра ОВ от номинального). Зеркальная зона обеспечивает наилучшие условия для соединения ОВ, ребриcтая зона характеризует область, где трещина начинает разветвляться, волнистая – является промежуточной между двумя первыми.

Стабильно высокое качество сколов ОВ при минимальных требованиях к квалификации персонала получают при использовании автоматических устройств – электронных скалывателей. Волокно с удаленным покрытием фиксируется в инструменте. Под действием электронно-управляемого двигателя резец вибрирует с низкой частотой и нарастающей амплитудой, приближаясь к волокну, которое натягивается синхронно с частотой вибрации резца. При нанесении резцом насечки на поверхности волокна под действием растягивающих усилий ОВ обламывается. Электронные скалыватели могут быть использованы как при монтаже, так и при подготовке к измерениям многомодовых и одномодовых кабелей.

7.4.2 Способы сращивания ОВ

Для соединения оптических волокон в настоящее время в разных странах получили весьма различные методы. Наибольшее распространение получил метод сварки ОВ, как наиболее надежный и не вызывающий больших потерь. Его и будем применять для проектируемой ВОЛС.

При сварке одномодовых волокон приходится решать сложные инженерные задачи, связанные с необходимостью обеспечения малых значений осевого и углового смещений, например, осевое смещение свариваемых одномодовых ОВ не должно превышать 0,1 мкм. Жесткий допуск по смещению продольных осей соединяемых одномодовых ОВ обусловлен тем, что силы поверхностного натяжения не могут обеспечить для данного типа волокна с диаметром сердцевины 5…8 мкм точную юстировку. Такие допуски при юстировке одномодовых ОВ не могут быть достигнуты вручную.

Современные сварочные аппараты для сварки ОВ автоматически осуществляют оптимальную взаимную юстировку ОВ, выбирают оптимальный режим сварки и осуществляют контроль потерь в месте сварки. Процесс сварки можно контролировать визуально в двух координатах на жидкокристаллическом дисплее. Перечисленные операции выполняет сварочный аппарат производства фирмы Fujikura FSM-30S (рисунок 7.3). Место сварки волокон закрепляется в специальном устройстве, представляющем термоусаживающуюся трубку с металлическим упрочняющим стержнем или в специальном зажиме – металлической V-образной скобе.

Рисунок 7.3Сварочный аппарат Fujikura FSM-30S:a) общий вид; б) с открытой верхней панелью

Технические характеристики данного аппарата приведены в приложении В.

7.4.3 Коммутационно-распределительные устройства. Муфты

Основными требованиями к конструкции коммутационно-распределительных устройств являются:

- надежная защита световодов оптического кабеля от механических повреждений;

- возможность закрепления концов кабеля;

- удобство размещения в корпусе технологического запаса волокна с соблюдением заданного радиуса изгиба, защитных гильз сварных соединителей и корпусов механических сплайсов (при их наличии). Потребность в таком запасе обусловлена как необходимостью выноса сращиваемых волокон за пределы корпуса муфты, например, для установки в сварочный аппарат, так и необходимостью обеспечения возможности повторного сращивания в случае обнаружения каких-либо дефектов;

- создание простого и удобного доступа к волокнам, сплайсам,  розеткам и коннекторам разъемных соединителей во время ремонтных  и профилактических работ;

- обеспечение удобства подключения коннекторов и розеткам разъемных оптических соединителей;

- хорошие массогабаритные показатели в сочетании с большой емкостью и высокой плотностью упаковки оптических портов.

Промежуточные (линейные) защитные муфты применяются главным образом для сращивания кабелей внешней прокладки. Потребность в установке муфты возникает при ремонтах поврежденного кабеля, а также при переходе с кабеля большей емкости на два или более кабеля меньшей емкости.

Муфты обеспечивают размещение технологического запаса волоконных световодов, укладку защитных гильз или сплайсов сростков на специальных кассетах и защиту их от механических повреждений, предохранение внутреннего объема оптических кабелей от воздействия влаги. Смонтированные муфты укладываются в коллекторах и колодцах кабельной канализации, имеются варианты, допускающие укладку непосредственно в грунт, болото или под воду на глубину до 10 м, а также для подвески на столбах воздушных линий связи.

Основой муфты являются полимерный или металлический корпус в форме цилиндра или параллелепипеда (реже – диска), в котором размещается лоток с кассетами для укладки оптических сростков и механические фиксаторы кабелей. В конструкции муфты предусматриваются элементы герметизации внутреннего объема, а также обеспечения непрерывности броневых и упрочняющих элементов кабеля.

Корпус муфты может состоять из двух частей, разделенных в продольном направлении. Нижняя часть используется в качестве монтажного основания для лотка с кассетами, верхняя часть выполняет функцию крышки. На таких корпусах часто имеются внешние ребра жесткости. Во втором варианте корпус муфты представляет собой цельный цилиндр, который надвигается на лоток после завершения операций сращивания и укладки световодов. Такой корпус обычно закрепляется с двух сторон конусообразными переходами.

Рабочий температурный диапазон промежуточных муфт с металлическим корпусом составляет от –40 до +50 0С, муфты с полимерным корпусом могут эксплуатироваться при температурах до –60 0С.

Герметизация муфты осуществляется холодным и горячим способами с помощью заливочной массы, термоусаживаемых трубок, прокладок и манжет, а также специальных мастик и герметизирующих лент. Некоторые типы муфт за счет применения в их конструкции высококачественных герметизирующих прокладок и манжет, а также крепления крышки на ботах допускают многократную сборку и разборку и за счет этого более технологичны в работе.

На рисунке 7.4 показан пример современной оптической муфты производства фирмы Fujikura. Она имеет следующие характеристики:

  •  Емкость от 48 до 180 волокон;
  •  Конструкция обеспечивает полную водо- и воздухонепроницаемость, позволяет осуществлять разборку и повторный монтаж муфты;
  •  Корпус изготовлен из высокопрочного пластика, стойкого к воздействию солнечной радиации;
  •  Металлические конструкции и крепежные элементы имеют антикоррозионное покрытие Температурный диапазон эксплуатации от -60 до +60° С.

Рисунок 7.4Оптическая муфта Fujikura FSCO-12BW4

При монтаже соединительных муфт на ОК на подводных переходах для электрического соединения металлических проволок соединяемых строительных длин кабеля и обеспечения высокой механической прочности применяется специальный каркас, состоящий из двух фланцевых дисков и фиксирующих трубок между ними.

Очень важным этапом, от которого зависит надежность работы ОВ, являются выкладка их в кассете и фиксация защитных гильз. Для предотвращения выпадения гильз между фиксаторами вводят небольшое количество липкого полиизобутиленового компаунда. Кассету закрывают крышкой и двух местах скрепляют липкой лентой. Одновременно к ней прикрепляют паспорт на смонтированную муфту.

7.5 Измерения при строительстве ВОЛС

Измерение потерь в оптических волокнах и кабелях в настоящее время осуществляют одним из двух способов.

1) Двухточечный метод измерения, который подразделяется на три разновидности: метод обламывания, безобрывный и метод калиброванного рассеяния. Из них наиболее распространен безобрывный, как метод неразрушающего измерения. При измерении затухания ОВ или ОК входной торец тестируемого ОВ разделывают в оптический разъем. К этому разъему подключают эталонный излучатель со стабилизированной оптической мощностью и длиной волны. К выходному торцу ОВ подключают калиброванный измеритель оптической мощности. Поскольку значение мощности излучения эталонного источника известно – P, то, считая потери в ОР пренебрежимо малыми, можно считать, что Рэ = Рвх. Измеренное значение выходной мощности – Рвых. Затухание ОВ или ОК определяются из соотношения , дБ. Приборы, которыми производят такие измерения, являются составными частями оптического тестера. Оптические тестеры выпускаются в двух вариантах: l-й вариант - эталонный излучатель и измеритель оптической мощности размещены в одном корпусе; 2-й вариант - эталонный излучатель и измеритель оптической мощности выпускаются в разных корпусах, как два отдельных прибора. Измерители мощности в этих комплектах имеют две калибровки - в единицах мощности (мВт и нВт) и в дБм (дБм - уровень мощности в дБ относительно величины Ропт = 1 м Вт). На практике удобнее пользоваться 2-й калибровкой. При этом измеряют уровень мощности на выходе излучателя в дБм, потом - уровень мощности на выходе ОВ или ОК. Вычитая второе показание из первого, получают искомый результат.

Описанный метод измерения отличается высокой точностью. Его основной недостаток - необходимость доступа к обоим концам ОК, что часто бывает неудобным при линейных измерениях.

2) Рефлектометрический метод измерения затухания, основанный на измерении той части рэлеевского рассеяния в ОВ, которое распространяется в обратном направлении. Для этого в волокно вводится периодическая последовательность оптических импульсов длительностью , периодом следования Tи. При этом к входному торцу ОВ будут возвращаться импульсы в каждый момент времени. Эти импульсы отстают во времени от входного (опорного импульса), отраженного от плоскости входного торца на период, равный времени двойного пробега импульса - в прямом и обратном направлениях. Если по оси абсцисс откладывать время (начиная с t =0 для опорного импульса), а по оси ординат - усредненные значения амплитуд этих импульсов для каждого значения времени, то получится так называемая рефлектограмма.

Если коэффициент затухания и коэффициент обратного рассеяния при заданной  для тестируемого волокна постоянны по его длине, то кривая (рефлектограмма) убывает от начала ОВ по экспоненциальному закону. Рассеяние - процесс статистический. Поэтому значение амплитуды импульса (ординаты) для одного и того же значения оси времени (расстояния) будет иметь некоторый разброс при каждом отсчете (при периодическом повторении зондирующих импульсов). Благодаря статистическому усреднению большого числа отсчетов удается получить чистую линию (экспоненту) зависимости затухания от длины ОВ. Однако экспоненциальной кривой пользоваться неудобно и сложно. Поэтому после усреднения каждый отсчет подвергается операции логарифмирования, в результате чего экспонента (спадающая) превращается в наклонную прямую. При этом отсчеты по оси ординат градуируются в децибелах. В том случае, когда коэффициент затухания и обратного рэлеевского рассеяния имеют резкие локальные изменения, что свидетельствует о наличии в ОВ локальных неоднородностей, на рефлектограмме они проявляются в виде ступенек или импульсов.

Рисунок 7.5 Рефлектометр ANDO AQ7250

Одно из достоинств рефлектометрического метода измерения состоит в том, что для этого достаточно иметь доступ к одному концу ОВ. Кроме того, с помощью рефлектометра можно определить расстояние до локальных неоднородностей, длину трассы, распределение неоднородностей по длине ОВ. Современные рефлектометры производятся рядом ведущих фирм мир: ANDO (Япония), НЕWLЕТТ PACKARD, WAVETEK WANDEL &GOLTERMANN и др. На рисунке 7.5 представлен общий вид рефлектометра производства фирмы ANDO.


8 ЗАЩИТА ВОЛС ОТ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ

Если ОК содержит металлические элементы (медные жилы дистанционного питания, стабильные армирующие элементы, оболочку и т.д.)., то при внешних электромагнитных воздействиях в металлических элементах могут индуцироваться токи, наводиться ЭДС, представляющие опасность как самому кабелю, так и подключенной аппаратуре. В нашем случае оптический кабель ОКЛК-01 имеет броню из круглых оцинкованных стальных проволок, поэтому необходимо рассмотреть эту проблему.

При повреждении изоляции ОК снижается уровень защиты волокон о влаги, что в дальнейшем приводит к повреждению линии связи вследствие коррозии оптических волокон, их усталостного разрушения.

Вероятное число повреждений ОК с металлическими элементами и внешним изолирующим шлангом, проложенным по открытой местности, можно определить по графикам ожидаемого числа повреждений кабеля на 100 км в год (рис. 8.1). При ориентировочных подсчетах электрическую прочность изоляции металлических элементов относительно земли можно принять Uпр  150 кВ. Интенсивность грозовой деятельности в районе проектируемого участка определяется по сведениям метеостанций (средняя продолжительность гроз 20 ч/год). Исходя из графиков, определяют вероятное число повреждений n. Вероятное число повреждений, полученное из графиков, относится к отрезку линии длиной 100 км. Для определения абсолютного значения вероятного числа повреждений участка длиной L, число повреждений нужно умножить на отношение длин:

                                                          (8.1)

Полученные данные (8.1) сравнивать непосредственно с нормой нельзя,
т.к. последние относятся к участку линии длиной 100 км. Для их сравнения допустимое число опасных ударов молнии приводят к этой же длине (допустимое число опасных ударов молнии для зоновых линий связи равно 0,5):

                                                   (8.2)

        

Рисунок 8.1Ожидаемое число повреждений кабеля (n) на 100 км длины в год

Так как вероятное число ударов в нашем случае 0,21, то применять дополнительные меры защиты кабеля от ударов молнии не требуется.


9 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

9.1 Порядок выполнения и распространения правил по охране труда

На основе Правил по охране труда должны быть разработаны и утверждены руководителем организации инструкции по охране труда для работников, технологические и эксплуатационные документы на соответствующие процессы (работы). Правила содержат требования по охране труда, которые следует выполнять при работе на кабельных линиях связи. Правила являются обязательными для всех организаций, выполняющих работы на кабельных линиях связи.

При работах на кабельных линиях связи (КЛС) возможны воздействия следующих опасных и вредных производственных факторов:

  •  движущиеся машины и механизмы;
  •  повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
  •  повышенная скорость движения воздуха;
  •  повышенная влажность воздуха;
  •  повышенный уровень шума на рабочем месте;
  •  повышенный уровень локальной вибрации;
  •  повышенное значения напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека;
  •  недостаточная освещенность рабочей зоны;
  •  повышенная яркость света;
  •  воздействие вспышки комплекта сварки световодов на зрение оператора;
  •  воздействие лазерного излучения;
  •  появление в зоне работы взрывоопасных, пожароопасных и
    ядовитых сред;
  •  попадание мельчайших остатков оптического волокна на кожу работника;
  •  физические перегрузки;
  •  эмоциональные перегрузки.

9.2 Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ

Для выполнения организационных и технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работ на КЛС, руководители цехов, отделов, смен, участков, мастера и другие должностные лица, возглавляющие участки работ, обязаны:

  •  знать перечень работ с повышенной опасностью, перечень работ, выполняемых по наряду, перечень опасных и вредных производственных факторов;
  •  организовать обучение подчиненных им работников безопасным методам и приемам работы и проведение всех видов инструктажей, контролировать соблюдение правил и инструкций по охране труда;
  •  обеспечивать правильную и безопасную организацию труда;
  •  обеспечивать работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты, не допускать их к работе без установленных спецодежды, спецобуви или с неисправными средствами индивидуальной защиты;
  •  участвовать в расследовании несчастных случаев и принимать меры по устранению причин, их вызвавших.

Ответственные лица за безопасное проведение работ, назначенные приказом руководителя организации, обязаны лично присутствовать, руководить и обеспечивать выполнение требований безопасности труда на участках работ, к которым предъявляются повышенные требования безопасности:

  •  при погрузке и разгрузке барабанов с кабелем, железобетонных и бетонных изделий, имеющих маркировку и других материалов, имеющих указание о фактической массе более 20 кг;
  •  при производстве работ в охранных зонах воздушных линий электропередачи, трубопроводов, газопроводов и других наземных и подземных коммуникаций;
  •  при прокладке подводного кабеля с плавучих средств и со льда;
  •  при работах в местах пересечений линий связи с воздушными линиями электропередачи, контактными проводами наземного транспорта;
  •  при выполнении работ в местах пересечений железнодорожного полотна, трамвайных путей и работах на расстоянии до 1,5 м от них;
  •  при ремонте кабелей, имеющих цепи дистанционного питания;
  •  при работе в подземных сооружениях связи;
  •  при работе строительных работ и механизмов;
  •  при испытании электрической прочности изоляции кабелей связи.


10 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

10.1 Возможное воздействие на природную среду и животный мир при строительстве ВОЛС, характеристика видов воздействия на окружающую среду

Проектируемая ВОЛС согласно «Положению об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации», «Руководства по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации» не относится к экологически опасным объектам хозяйственной деятельности, т.к. волоконно-оптические кабельные линии связи во время строительства и всего срока их эксплуатации не создают внешних вредных электромагнитных или иных излучений, вибраций, а материалы, используемые в конструкции оптических кабелей, не выделяют вредных химических веществ и биологических отходов.

При работе станционного оборудования и аппаратуры, устанавливаемых на узлах связи, также исключаются шумы, вибрации и иные вредные физические воздействия.

10.1.1 Воздействие на атмосферный воздух

При строительстве трассы предполагается использование волоконно-оптического кабеля, который является экологически безопасным объектом, не загрязняющим атмосферного воздуха.

Выбросы загрязняющих веществ в воздушную среду будут происходить только на стадии строительства кабельной трассы транспортными средствами, механизмами и т.д. Однако это воздействие является нестационарным и кратковременным. Выявить долю выбросов в атмосферу от транспортных средств, ведущих прокладку кабеля, в сравнении с существующим
загрязнением атмосферного воздуха автотранспортом, проходящим по дорогам, невозможно, т.к. известно, что распределение транспорта на дороге является случайным. По-видимому, эта доля не будет превышать загрязнения, существующего в настоящее время на трассе автомобильной дороги.

В период функционирования проектируемой линии связи в нормальном режиме какое-либо воздействие на атмосферный воздух исключено.

В связи с выше сказанным, производить расчеты концентрации в атмосферном воздухе загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах источников загрязнения рассматриваемого объекта, не имеет смысла.

10.1.2 Воздействие на почвы

Воздействие на почвенный слой возможно только в процессе строительства кабельной линии.

Проектом предусматривается в основном механический способ укладки кабеля (порядка 95% трассы), т.е. с помощью кабелеукладчика, при котором наносится минимальное воздействие на почвенный слой и не требуется рекультивации.

При работе автотранспорта и другой вспомогательной техники воздействие на почвы будет нестационарным и кратковременным. Поэтому значимых нарушений почвенного слоя не предусматривается.

В дальнейшем, при эксплуатации линии связи, воздействия на почвы не предусматривается, т.к. проектируемая линия связи с волоконно-оптическим одномодовым кабелем, заглубленным на 1,2 м, является экологически безопасным объектом, не загрязняющим почв.

Загрязнение почв нефтепродуктами (топливо, масла) при соблюдении всех технологических норм и правил будет незначительным.

Таким образом, при условии соблюдения проектных разработок, рассматриваемый объект не должен приводить к существенным изменениям и потерям почвенного покрова.

10.1.3 На растительность и флору

С учетом того, что практически по всей трассе (95%) будет использоваться кабелеукладчик, нарушения растительному покрову будут минимальными. При прохождении оврагов, берегов с большим уклоном со снятием почвенного слоя и срезки грунта должно быть предусмотрено проведение рекультивации. Нарушения растительного покрова при  прокладке кабеля возникают также от гусениц тягловых механизмов, однако, в силу кратковременного и однократного воздействия, они будут незначительны. Следовательно, уже на следующий год произойдет естественное восстановление растительного покрова.

Таким образом, необратимых изменений растительного покрова в зоне прокладки кабеля не возникнет.

10.1.4 Воздействие на фауну и животный мир

Животный мир территории строительства кабельной линии не отличается большим разнообразием, что объясняется близостью расположения проходящей автомобильной дороги.

В данной зоне прокладки кабеля могут пострадать (гибель под колесами, разрушение нор) некоторые представители млекопитающих. Однако, учитывая короткий жизненный цикл этих животных, высокую скорость репродукции, однократность лимитирующего воздействия, ущерб для ОС будет незначителен. Более того, возможен положительный эффект от уничтожения грызунов в прилежащей к дороге полосе в санитарно-эпидемиологическом отношении. Остальные животные встречаются на этой территории лишь в период миграций или используют ее как кормовую. Поэтому, с учетом однократного и кратковременного воздействия, они не будут испытывать ощутимого прессинга.

Каких-либо воздействий после завершения строительных работ животные испытывать не будут.

10.1.5 На популяции редких и исчезающий видов растений и животных

В период миграций в зоне предполагаемого строительства кабельной линии связи могут появляться редкие виды птиц и млекопитающих. Однако, в силу кратковременного воздействия при работе механизмов на определенном участке территории, этот фактор беспокойства можно не учитывать.

10.2 Характеристика природоохранных мероприятий, предусматриваемых в проекте на строительство ВОЛС

Рабочий проект на строительство волоконно-оптической линии связи должен быть разработан с учетом нанесения минимального ущерба ОС. Необходимо учесть, что часть проектируемой трассы проходит вдоль пахотных земель. Их биологическую рекультивацию проводят землепользователи. Техническую рекультивацию (планировки, формирование откосов, снятие и транспортировка плодородного слоя почвы, его обратное восстановление)  проводит строительная организация.

На всем протяжении трассы работы по прокладке кабеля экскаватором и ручным способом в основном выполняются в полосе отвода автодороги, поэтому рекультивация на восстановление экологии используется на очень незначительных участках.

Складирование плодородного слоя почвы у траншей и котлованов глубиной до 1,2 м – с одной стороны траншеи, не ближе 0,5 м от бровки, не менее 1,0 м при рытье котлованов глубже 1,2 м. Толщина снимаемого плодородного слоя почвы – 0,3 м.

Рекультивация должна проводиться на пахотных землях и поливных сеноугодьях при разработке грунта экскаватором или вручную. Ширина зоны рекультивации равна ширине траншеи по верху плюс 0,4 м.

При разработке мероприятий по рекультивации земель, необходимо руководствоваться требованиями нормативных актов, утвержденных в соответствии с Основами законодательства, «Основными положениями по восстановлению земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых, строительных и иных работ, утвержденным Минсвязи РФ и методическим Руководством «Рекультивации земель, нарушаемых при строительстве объектов связи» РП.1.279, 279-2-89, а также СНиП 1.02.01-85г.

Эксплуатация технических средств и кабелеукладочной техники, используемой при строительстве ВОЛС, организуется так, чтобы исключить малейший пролив горюче-смазочных материалов или загрязнение прилегающей территории.

Таким образом, при условии выполнения вышеизложенных мероприятий, реализация предусмотренных проектных решений по прокладке кабеля, не должна привести  к каким-либо отрицательным изменениям в природной среде и в животном мире в период строительства и эксплуатации проектируемой ВОЛС.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был разработан технический проект по строительству ВОЛП между г. Старый Оскол и п. Роговатое Белгородской области.

Исходя из расчета числа каналов, была выбрана система передачи OptiX Metro 1050 фирмы «Huawei Technologies» уровня STM-1/STM-4.

Разработана схема организации связи, на которой указаны оконечные пункты, и установленные в них мультиплексоры.

В проекте был выбран оптический кабель марки ОКЛК-01, производимый ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания», характеристики которого удовлетворяют необходимым значениям дисперсии и затухания.

На основе произведенных расчетов (пропускной способности, суммарных потерь в оптическом тракте, энергетического запаса, параметров быстродействия и надежности) можно сделать вывод, что длина и другие расчетные характеристики проектируемой линии являются допустимыми, то есть ВОЛС отвечает всем требованиям и способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.

Рассмотрены современные методы прокладки, монтажа и измерений ВОЛС, вопросы по охране труда и технике безопасности, а так же воздействие на окружающую среду.

Таким образом, проектируемая ВОЛП является целесообразной и отвечает современным требованиям.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  Бирюков Н.Л., Стеклов В.К. Транспортные сети и системы электросвязи. Системы мультиплексирования: Учебник для студентов вузов по специальности «Телекоммуникации» – К.: 2003. – 352 с.:ил.
  2.  Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1990. – 224 с.: ил.
  3.  Крук Б.И.,.Нопантонопуло В.Н, Шувалов В.Н. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 1. – Современные технологии – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 647 с.: ил.
  4.  Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. – М.: Радио и связь, 1999.
  5.  Скворцов Б.В., Иванов В.И., Крухмалев В.В. Оптические системы передачи: Учебник для вузов/ Под. ред. В.И. Иванова. – М.: Радио и связь, 1994. – 224с.: ил.
  6.  www.huawei.com  –  официальный сайт Huawei Technologies.
  7.  www.magistraly.ru – официальный сайт ЗАО ЗАО «Белгородские цифровые магистрали».
  8.   www.soccom.ru – официальный сайт ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания».
  9.  maps.yandex.ru –  карта Белгородской  области.


ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рисунок А1 Три варианта маршрута трассы прокладки кабеля

Рисунок А2 Ситуационный чертёж трассы прокладки кабеля

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рисунок А1 Три варианта маршрута трассы прокладки кабеля

Рисунок А2 Ситуационный чертёж трассы прокладки кабеля


ПРИЛОЖЕНИЕ В

Таблица 1 – Технические характеристики Сварочного аппарата Fujikura FSM-30S

Типы свариваемых волокон

SM, GI, DS, GS, ED

Средние потери на сварном соединении:

SM

GI

DS

- 0.02 дБ

0.01 дБ

0.05 дБ

Функция внесения потерь в месте сварки

Преднамеренное внесение потерь в диапазоне от 0.5 до 20 дБ с шагом 0.5 дБ для создания затухания в линии

Коэффициент отражения от сварного соединения:

не более -60дБ

Длина зачищаемых волокон:

при покрытии волокна 0.25 мм

>8 мм

покрытии волокна 0.9 мм

>16 мм

Программы сварки:

4 стандартных и 30 изменяемых

Метод просмотра места сварки:

Телекамера и 4-х дюймовый ЖКИ дисплей

Проверка механической прочности места сварки:

Растягивающее усилие 200 гр, дополнительный тест 450 гр

Электропитание:

сеть переменного тока(85-265В)

постоянного тока (10-15В)

АКБ FBR-5 (12В)

Размеры:

210х187х173 мм

Вес:

8.0 кг (сварочный аппарат) и 4.0 кг (кейс)

Таблица 2 – Технические характеристики оптических соединителей SC для одномодовых волокон SMF D/125 мкм

Внешний вид

Обозначение

SC SM

Физические характеристики

Тип соединения (фиксация)

Защелка с фиксатором

(дизайн push-pull)

Стыковка

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

Оптические характеристики

Вносимые потери:

PC

< 0,5 дБ

SPC

< 0,5 дБ

UPC

< 0,5 дБ

APC

< 0,5 дБ

Обратные потери:

PC

< -27 дБ

SPC

< -40 дБ

UPC

< -50 дБ

APC

< -60 дБ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

ата

Лист

14

1407.210406.101.ПЗКР

1:4000

1:4000


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76303. Позвоночная, ее топография, ветви и межсистемные анастомозы 132.35 KB
  Позвоночная артерия. Здесь артерия ложится на скат под продолговатым мозгом постепенно приближается к срединной плоскости и на уровне заднего края моста соединяется с одноименной артерией противоположной стороны в непарную базилярную артерию. Перед местом слияния от позвоночной артерии к мозжечку отходит задняя нижняя мозжечковая артерия. vertebrlis: спинномозговые ветви rmi spinles сегментарные направляются через межпозвоночные отверстия к корешкам спинномозговых нервов и к спинному мозгу; задняя спинномозговая артерия.
76305. Плечевая артерия (a.brachialis) 170.07 KB
  Плечевая артерия (a.brachialis) – является непосредственным продолжением подмышечной артерии после выхода ее из подмышечной полости. Снабжает кровью кожу, мышцы и нервы плеча, плечевую кость. Топография. Плечевая артерия проходит по sulcus bicipitalis medialis до локтевой ямки. Под aponeurosis m.bicipitis brachii на уровне шейки лучевой кости она делится на локтевую и лучевую артерии.
76308. Артерии и вены кисти. Поверхностные и глубокие ладонные дуги 416.53 KB
  Gереходит на тыльную сторону кисти под ладонным апоневрозом участвует в образовании rcus plmris superficilis. rmus crplis plmris до перехода на кисть на уровне m. plmris profundus учт в образовании rcus plmris profundus от дуги . Crplis plmris rete crple plmre.
76309. Брюшная часть аорты. Парные ветви и анастомозы 341.72 KB
  Парные ветви и анастомозы Prs bdominlis orte descendens. Парные ветви разделяют на париетальные и висцеральные. Phrenice inferiors – париетальные парные разветвляется на нижней поверхности диафрагмы: отдает аа. Suprrenles medie – висцеральные парные Аа.