Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО РФ ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ
ХАБАРОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ
ХАБАРОВСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СИБ ГУТИ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине:
«Направляющие системы электросвязи»
на тему:
«Проект магистральной ВОЛП на участке г.Хабаровск-г.Бикин»
Выполнила:
Студентка 3 курса
группы МТС (сокр)
Бардина Д.А.
№ 121мх-103
Проверил:
Доцент Ситикова Л.И.
Хабаровск 2014 г.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ХИИК ГОУ ВПО СибГУТИ
Разраб.
ХорошавинаЮ.А.
Провер.
Ситикова Л.И.
Н. Контр.
Утверд.
Проект магистральной ВОЛП на участке г. Москва – г. Орёл
Лит.
Листов
121мх-117
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
ХИИК ГОУ ВПО СибГУТИ
Разраб.
Провер.
Ситикова Л.И.
Н. Контр.
Утверд.
Проект магистральной ВОЛП на участке г. Хабаровск – г..Бикин
Лит.
Листов
121мх-103
Содержание
Стр.
Введение…………………………………………………………………………..3
1.Выбор трассы ВОЛП…………………………………………………………....4
2.Определение необходимого числа каналов (потоков)………………………..7
3.Выбор системы передачи………………………………………………….........9
4.Расчет параметров оптического волокна и расчет параметров
передачи ОК………………………………………………………………………11
4.1 Расчет относительной разности показателей преломления…………..........12
4.2 Расчет числовой апертуры и апертурного угла……………………………..13
4.3 Расчет нормированной частоты, диаметра модового поля, длины волны отсечки и критической частот …………………………………………………...14
4.4Расчет коэффициента затухания……………………………………………...16
4.5Расчет дисперсии………………………………………………………………19
5.Выбор марки оптического кабеля……………………………………………...22
6.Расчет длины регенерационного участка……………………………………...24
7.Разработка схемы организации связи………………………………………….26
8.Составление сметы затрат на строительство ВОЛП…………………….........29
9.Расчет параметров надёжности ВОЛП………………………………………...33
Индивидуальное задание………………………….……………………………...37
Заключение………………………………………………………………………..42
Список литературы……………………………………………………….............43
Лист
3
Введение
Современные сети связи должны представлять собой единый комплекс технических средств для передачи всех видов сообщений, независимо от характера их распределения и объемов, должны быть построены на цифровых системах передачи и коммутации, иметь легко управляемую структуру, удобство взаимодействия с сетями связи других операторов. Это возможно реализовать на базе единой отраслевой сети электросвязи, в том числе на базе широкого внедрения современных цифровых коммутационных узлов и за счет строительства волоконно-оптических линий передач (ВОЛП), использования аппаратуры цифровой иерархии.
Вполне естественно, что цифровые сети связи должны прийти на смену хорошо послужившим аналоговым сетям.
Волоконно-оптическая сеть – это информационная сеть, связывающими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии передачи. Преимущества от применения ВОЛС настолько значительны, что дальнейшие перспективы развития технология ВОЛП в информационных сетях более, чем очевидны.
В настоящее время первичная сеть ОАО «Ростелеком» протяженностью свыше 200 тыс. км базируется как на наземных технических средствах, так и на спутниковых системах передачи. Наземные кабельные и радиорелейные линии оснащены аналоговыми и цифровыми системами. Протяженность ВОЛП составляют около 25 тыс. км. За последние несколько лет основные магистрали для пропуска транзитного трафика были оборудованы системами спектрального волнового уплотнения, что увеличило на порядок их пропускную способность.
В данном курсовом проекте рассматриваются основные вопросы проектирования и строительства ВОЛП на участке г. Москва – г. Орел.
Лист
4
1. Выбор трассы ВОЛП
При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля необходимо исходить из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при выборе трассы необходимо обеспечить:
-найти кратчайшее протяжение трассы;
-наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства;
-максимальное применение механизации при строительстве;
-создание более удобных условий для эксплуатации ВОЛС.
В данной курсовой работе предлагается спроектировать прокладку оптического кабеля между Москвой и Орлом (ситуационный чертеж трассы прокладки ОК представлен на рисунке 1.1). Население этих областей составляет 7048084 и 775826 человек. Между городами существует несколько трасс. Расстояние прокладки кабеля по железной дороге и автомобильной дороге не особо отличаются (по железной дороге меньше на 11 км), поэтому можно использовать любой вариант прокладки ОК. Выберем прокладку кабеля по железной дороге, к тому же по ходу кабеля придется устанавливать необслуживаемые регенерационные пункты (НРП), для которых потребуется электропитание, поэтому желательно их устанавливать в населенных пунктах, а железная дорога, в отличии от автомобильной, проходит через выбранные населенные пункты.
Вариант №1: по железной дороге
1.Москва – Серпухов 99 км.
2.Серпухов – Тула 91 км.
3.Тула - Плавск 64 км.
4. Плавск - Мценск 70 км.
5. Мценск – Орёл 50 км.
Лист
5
Вариант №2: вдоль авто дороги
1.Москва – Серпухов 106 км.
2.Серпухов – Тула 97 км.
3.Тула - Плавск 60 км.
4. Плавск - Мценск 70 км.
5. Мценск – Орёл 52 км.
Таблица 1.1 – Характеристика варианта трассы
|
Характеристика трассы |
Ед. измер. |
Вариант № 1 |
Вариант № 2 |
|
1. Общая протяженность трассы: - вдоль автомобильных дорог - вдоль грунтовых дорог, бездорожье - вдоль железных дорог |
км |
374 0 0 374 |
385 385 0 0 |
|
2. Способы прокладки кабеля: - кабелеукладчиком; -вручную; -в канализацию. |
км |
0 374 0 |
381,8 3.2 0 |
|
3. Количество переходов: - через судоходные реки и несудоходные реки; - через железные дороги; - через автомобильные дороги. |
1 пер |
2 |
2 |
|
4. Число обслуживаемых регенерационных пунктов: |
1 пункт |
2 |
2 |
Лист
6
Рассмотрим вариант №1. Согласно этому варианту ВОЛП проходит по железной дороге и пересекает большое количество населённых пунктов, что позволяет ставить НРП на удобном для нас расстоянии. Вдобавок кабель будет проложен над ж/д полотном, что упрощает его прокладку.
В случае варианта №2 придётся использовать технику: кабелеукладчик. Также потребуется и ручной способ прокладки ОК.
Подземная прокладка кабеля осуществляется ручным способом в канал . Первый способ более производительный и существенно сокращает трудоемкость. Глубина прокладки составляет 0,9 – 1,2 м.
При использовании кабелеукладчика практически одновременно производится образование траншеи, размотка и укладка кабеля. После прохода кабелеукладчика образованная в грунте щель засыпается обрушивающимся грунтом.
Таким образом, прокладка кабеля выгодней будет осуществить над железной дорогой.
Лист
7
2. Определение необходимого числа каналов
Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих областях и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.
Численность населения в любом областном центре и в области целиком определена на основании статистических данных последней переписи населения в РФ. Население Московской области составляет 7048084 человек, а в Орловской области 775826 человек. Эти данные были получены в результате переписи, которая проходила в 2010 году. Обычно перепись населения осуществляется один раз в пять лет. Поэтому при перспективном проектировании необходимо учесть прирост населения. Таким образом, количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения составит:
- для Московской области:
человек;
- для Орловской области:
человек; где:
H0 – народонаселение в период переписи населения, чел.;
р – среднегодовой прирост населения, %;
t – период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.
Год перспективного проектирования в проекте принимаем на 5 лет вперед по сравнению с текущим временем. Следовательно
t = 5+(tm – t0) = 5+ (2014 – 2010) = 9;
где tm – год составления проекта (2014), t0 – год, к которому относятся данные H0 (2010).
Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основании статических данных, полученных предприятием связи за предшествующие проектированию годы. Практически эту взаимосвязь определяют через коэффициент тяготения f1, который в курсовом проекте следует принять f1=15%.
Лист
8
Учитывая это, а так же то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородней связи имеют превалирующее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используют приближенную формулу:
,
где и - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданными потерями, =1,3; =5,6;
- коэффициент тяготения, =0,15
y – удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,05 Эрл;
ma и mб – количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.
В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той или оконечной АМТС, определяются в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,45 , количество абонентов в зоне АМТС получаем значение параметров m для каждого оконечного пункта:
- для Московской области:
абонентов;
- для Орловской области:
абонентов.
Таким образом, получаем:
каналов.
В итоге, можно рассчитать число каналов для телефонной связи между заданными оконечными пунктами. В курсовом проекте число каналов рассчитывается по упрощенной формуле:
каналов.
Лист
9
3. Выбор системы передачи
Система связи по оптическому кабелю предусматривает передачу информации по одному оптическому волокну, а прием по другому, что эквивалентно четырехпроводной однокабельной схеме организации связи.
В волоконно-оптических системах передачи (ВОСП) применяются, как правило, цифровая импульсная передача. Это обусловлено тем, что аналоговая передача требует высокой степени линейности промежуточных усилителей, которую трудно обеспечить в оптических системах. Используя модуляцию интенсивности излучения света проще использовать цифровые системы передачи (ЦСП).
В настоящее время выпускается достаточно много ВОСП. Большой интерес представляет аппаратура Синхронной Цифровой Иерархии (SDH).
Системы передачи Синхронной Цифровой Иерархии разработаны специально для ВОЛП и имеют следующие преимущества:
- высокая скорость передачи;
- упрощенная схема построения и развития сети связи;
- малые габариты и энергопотребление;
- высокая надежность сети;
- гибкая система маршрутизации потоков;
- высокий уровень стандартизации технологии SDH.
Емкость кабеля и система передачи выбираются исходя из необходимого числа каналов.
Исходя из ранее сделанных расчетов по определению числа каналов, найдем количество первичных цифровых потоков (ПЦП), по формуле:
ПЦП.
По рассчитанному количеству ПЦП выбирается оптический стык, при этом оптический стык STM-1 обеспечивает передачу 63 ПЦП, STM-4-252 ПЦП, STM-16-1008 ПЦП. Таким образом, в качестве системы передачи выбираем STM-4. Для выбранной системы определены параметры, показанные в таблице 3.1 (табл. из Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу « Направляющие системы электросвязи», Л.И. Ситикова. 2007г.)
Лист
10
Таблица 3.1 – Параметры оптических стыков STM-4
|
Номинальная скорость передачи |
622.080 |
|
Рабочий диапазон длин волн, нм |
1480 – 1580 |
|
Передающее устройство в эталонной точке Пд: |
|
|
Тип источника |
ОЛД |
|
Среднеквадратичная ширина, не более, нм |
- |
|
Уровень излучаемой мощности: |
|
|
максимальный, дБм |
+2 |
|
минимальный, дБм |
-3 |
|
Коэффициент гашения не менее, дБ |
10 |
|
Диапазон перекрываемого затухания, дБ |
10 - 24 |
|
Суммарная дисперсия, не более, пс/нм |
НП |
|
Приемное устройство в эталонной точке Пр |
|
|
Уровень чувствительности, не менее, дБм |
-28 |
|
Уровень перегрузки, не более, дБм |
-8 |
|
Дополнительные потери оптического тракта, дБ |
1 |
Лист
4. Расчет параметров оптического волокна
В данном пункте необходимо произвести расчет основных параметров оптического волокна на основе данных технического задания:
- = 1,55,мкм – длина волны распространяемой в волокне;
- n1=1,48 – показатель преломления сердцевины ОВ;
Основными параметрами оптического волокна являются:
- относительная разность показателей преломления (∆);
- числовая апертура (NA);
- нормированная частота ();
- число распространяющихся мод (N);
- диаметр модового поля (dмп);
- длина волны отсечки (критическая длина волны ).
Лист
11
4.1 Расчет относительной разности показателей преломления
Расчет производится по формуле:
В курсовом проекте n1 задано, а n2 можно определить из выражения
,
обеспечивающего одномодовый режим работы.
Пусть ,отсюда следует, что показатель преломления оболочки n2=1,476
Зная значение показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем разность показателей преломления (∆):
Лист
12
Лист
13
4.2 Расчет числовой апертуры и апертурного угла
Расчет производится по формуле:
,
где n0, n1, n2 - показатели преломления воздуха, сердцевины и оболочки;
- апертурный угол.
Лист
14
4.3 Расчет нормированной частоты, диаметра модового поля, длины волны отсечки и критической частоты
Значение нормированной частоты рассчитаем по формуле:
.
где dc-диаметр сердцевины, который определяется по формуле:
,отсюда dc=10 мкм.
Следовательно, значение нормированной частоты будет равняться:
.
Так как , то режим работы волокна одномодовый.
Нормированною частоту также можно рассчитать через показатели преломления:
Рассчитаем число распространяющихся мод:
Рассчитаем диаметр модового поля:
,
где W0-радиус модового поля, который определяется по формуле:
,
где a-радиус сердцевины;
-нормированная частота.
Значит, радиус модового поля будет равен:
мкм.
Следовательно, диаметр модового поля будет равняться:
мкм.
Определим критическую длину волны оптического волокна:
мкм.
Определим критическую частоту оптического волокна:
Лист
ТГц,
где с-скорость света.
Лист
15
Расчет параметров передачи оптического волокна
К параметрам передачи ОВ относятся:
- коэффициент затухания;
- дисперсия.
4.4 Расчет коэффициента затухания
Затухание в ОВ – это мера ослабления оптической мощности, распространяемой вдоль ОВ.
Коэффициент затухания – это величина затухания на единице длинны волокна, обусловленная собственными потерями ОВ и дополнительными потерями, так называемыми кабельными , вызванными скруткой, а так же деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля:
Собственные потери состоят в первую очередь из потерь поглощения в диэлектрике и потерь рассеяния на мельчайших частицах световодной структуры . Потери поглощения существенно зависят от частоты материала и при наличии посторонних примесей могут достигать значительной величины.
Собственное затухание оптического волокна рассчитывается по формуле:
, дБ/км
где - затухание поглощения, связано с потерями на диэлектрическую поляризацию и существенно зависит от свойств ОВ.
, дБ/км;
где - тангенс диэлектрических потерь,
Лист
16
- длина волны, км.
дБ/км.
- затухание рассеяния, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления.
, дБ/км;
где: - длина волны, м;
Дж/К – постоянная Больцмана;
К – температура перехода стекла в твердую фазу;
м2/Н – коэффициент сжимаемости;
дБ/км.
Так как заданная длина волны меньше чем 1.6 мкм, то затухания ОВ за счёт потерь в инфракрасной области не учитывается. Также не учитываем затухание на поглощениях в примесях. Таким образом получим:
дБ/км
Кабельное затухание зависит от затухания на макроизгибах и на микроизгибах.
, дБ/км,
- длина волны, мкм;(1,55).
- радиус поля моды, мкм (6).
K-коэффициент зависящий от длины и амплитуды микроизгибов, (1).
Лист
17
b-диаметр оболочки, мкм; (125).
Таким образом,
, дБ/км.
Чтобы обеспечить как можно меньше, необходимо прокладывать кабель идеально, т.е. стремиться к тому, чтобы количество изгибов было близким к 0
Потери на макроизгибах рассчитываются по формуле:
,дБ/км;
где : а- радиус сердечника, мкм;
-относительная разность показателей преломления(0,003)
d- диаметр скрутки, мм, d=10;
S- шаг скрутки, мм,S=300;
s/d= 30.
Зная все необходимы параметры можно рассчитать значение :
, дБ/км.
Суммарное кабельное затухание рассчитывается как:
дБ/км.
Теперь можно рассчитать полное затухание кабеля:
дБ/км.
Лист
18
4.5 Расчет дисперсии
Дисперсия – рассеивания во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Дисперсионные искажения имеют характер фазовых искажений. При работе цифровой системы передачи они выражаются в уширении передаваемых импульсов, и, как следствие, в ограничении пропускной способности оптического кабеля.
Причинами дисперсии являются:
- существование большого числа мод;
- некогерентность источников излучения;
Дисперсия, возникающая вследствие существования большого количества мод, называется модовой . Дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения, называется хроматической дисперсией - и состоит из двух составляющих – материальной и волноводной дисперсии. Материальная дисперсия связана с зависимостью показателя преломления от длины волны , а волноводная обусловлена зависимостью коэффициента распространения от длины волны .
Уширение импульсов на расстоянии 1 км в результате дисперсии рассчитывается по формуле:
с/км.
Так как мы рассматриваем одномодовое волокно, то:
с/км.
Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длиной волны.
Лист
19
, пс/км.
Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды.
, пс/км.
В этих 2-х формулах:
- ширина спектра источника излучения, нм; =0,5 нм.
- удельная дисперсия материала, ;
- волноводная дисперсия, .
и определяются графически по рисунку 4.5.
= 21,5 , = 12,3 .
Таким образом, значение определиться как:
Лист
20
Рисунок 4.5 – Удельное значение дисперсии для различных видов волн
Сравнивая десперсионные характеристики различных ОВ, можно отметить, что лучшими данными обладают одномодовые световоды (рис. 4.5а), так как в них отсутствует модовая дисперсия.
В ступеньчатых многомодовых ОВ, наоборот, наблюдается весьма значительная дисперсия. Разные моды имеют различное время распространения, в результате чего на приемном конце нарушаются фазовые соотношения составляющих сигнала и сигнал сильно искажается (рис. 4.5б)
Лист
21
В градиентных ОВ происходит выравнивание времени распространения различных мод, так как лучи распространяются по волнообразным траекториям. При этом лучи распространяются близко к оси ОВ, проходят меньший путь, но в среде с большим показателем преломления, а периферийные лучи имеют больший путь, но в среде с меньшим показателем преломления. В результате скорости распространения различных лучей выравниваются и они приходят на приемный конец кабеля практически в одинаковое время (рис.4.5в.). Поэтому искажения передаваемого сигнала в многомодовых градиентных ОВ меньше, чем в ступенчатых.
Рис 4.5- Ход лучей в ОВ в: а-одномодовом; б-многомодовом ступеньчатом;
в-многомодовом градиентном.
Лист
22
5. Выбор марки оптического кабеля
С учетом выбранного способа прокладки кабеля (контактная сеть железных дорог) необходимо выбрать оптический кабель, характеристики которого позволяли бы проложить кабель по выбранному маршруту. Из всего множества существующих кабелей российского производства был выбран кабель фирмы СП ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» ОКА-М8П-10-0.22-36. Кабель имеет промежуточную полиэтиленовую оболочку, силовой элемент – обмотка из арамидных нитей, защитную оболочку из полиэтилена высокой плотности и оптический сердечник с ЦСЭ из стеклопластикового прутка, вокруг которого скручены шесть элементов (оптические модули и кордели заполнения); 36 одномодовых волокон; коэффициент затухания не более 0.22 дБ/км на длине волны 1.55 мкм и дисперсия 18 пс/(нм км), коэффициент затухания 0.35 дБ/км на длине волны 1.31 мкм и дисперсия 3.5 пс/(нм км); допустимое растягивающее усилие кабеля 7.0 кН.
Рекомендуемые условия прокладки: подвеска на опорах линии связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач на напряжение до 110 кВ.
Элементы, определяющие конструкцию ОК: оптический сердечник с ЦСЭ, вокруг которого скручены оптические модули (или ОМ и кордели заполнения), гидрофобное заполнение внутримодульного и межмодульного пространства, внутренняя полиэтиленовая оболочка, обмотка из арамидных нитей и наружная оболочка из полиэтилена высокой плотности.
Графически сечение данного кабеля изображено на рисунке 5.1
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
ХИИК ГОУ ВПО СибГУТИ
Разраб.
ХорошавинаЮ.А.
Провер.
Ситикова Л.И.
Н. Контр.
Утверд.
Рисунок 5.1-Конструкция оптического кабеля
ОКА-М8П-10-0.22-36
Лит.
Листов
121мх-117
1 - Оптическое волокно.
2 - внутримодульный гидрофобный заполнитель.
3 - Центральный силовой элемент (стеклопластиковый пруток).
4 - Межмодовый гидрофобный заполнитель.
5 - Промежуточная оболочка из полиэтилена.
6 – силовой элемент-Обмотка из арамидных нитей.
7 - Защитная оболочка из полиэтилена высокой плотности.
Лист
24
6. Расчет длины регенерационного участка
При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию и длина участка регенерации по широкополосности , так как причины, ограничивающие предельные значения и независимы.
В общем случае необходимо рассчитать две величины длины участка регенерации по затуханию:
- максимальная проектная длина участка регенерации;
- минимальная проектная длина участка регенерации.
В начале определим составляющие этих величин:
, дБ - затухание мощности оптического излучения разъемного оптического излучения;
, дБ - среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;
, дБ – системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации, М=2дБ;
, МГц - широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту для выбранной системы передачи;
- число разъемных оптических соединителей на участке регенерации;
, дБ/км - километрическое затухание выбранного ОК;
- результирующая дисперсия одномодового оптического волокна в выбранном ОК;
, км – среднее значение строительной длины на участке регенерации;
, дБ – максимальное значение перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более ;
, дБ - минимальное значение перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более ;
- максимальная мощность оптического излучения передатчика;
- гарантированная чувствительность приемника;
- уровень перегрузки приемника.
Для оценки величин длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:
, км;
, км;
, км.
По результатам расчетов получено, что >, следовательно, аппаратура и кабель обеспечивают необходимый запас по широкополосности на участке регенерации и длина регенерационного участка (Lру) будет лежать в пределах: 36<Lру<115 км.
Лист
25
Лист
26
7. Разработка схемы организации связи.
Размещение необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) произведём с учётом полученной допустимой длинны регенерационного участка. Это расстояние составляет 37 км < Lру <115 км. НРП следует располагать в населённых пунктах, где они могут быть обеспечены электроэнергией.
В действительности расстояние между каждым НРП разное в силу различных производственных причин: строительная длинна кабеля, монтаж лишней муфты и др. Для организации связи между Москвой и Орлом потребуется установка четырёх НРП, в Серпухове, в Туле, в Плавске и Мценске. Все они располагаются в населённых пунктах, поэтому предусматривать дистанционное питание НРП нет необходимости.
При прокладке кабель будет проходить через следующие населённые пункты, в которых будет удобно разместить НРП:
1.Москва – Серпухов 99 км.
2.Серпухов – Тула 91 км.
3.Тула - Плавск 64 км.
4. Плавск - Мценск 70 км.
5. Мценск – Орёл 50 км.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
ХИИК ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»
Разраб.
Хорошавина ЮА.
Провер.
Ситикова Л.И.
Утверд.
Проект магистральной ВОЛП на участке
г. Москва – г. Орёл
Лит.
Листов
121МХ-117
ХА
|
Тип кабеля |
ОКА-М6П-10-0,22-24 |
||||
|
Протяженность общая, км. |
374 |
||||
|
Расстояние, км |
99 |
91 |
64 |
70 |
50 |
|
Количество ПЦП |
252 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
ХИИК ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»
Разраб.
Хорошавина ЮА
Провер.
Ситикова Л.И.
Утверд.
Структурная схема организации связи на основе выбранной системы передачи
Лит.
Листов
121МХ-117
ХА
Лист
29
8. Составление сметы затрат на строительство ВОЛП
Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы. В методических указаниях приведены расценки в ценах 1984 года. Пересчет сметной стоимости в цены текущего года осуществляется по коэффициентам пересчета, которые являются постоянно меняющимся и согласовываются между заказчиком и подрядчиком. В курсовом проекте коэффициент пересчета задается руководителем проекта.
Коэффициент пересчета берем 100; стоимость кабеля 1500 у.е./км. Курс пересчета примем 35 руб. =1 у.е. следовательно, стоимость ОК= 52500 руб/км.
Сметная стоимость строительства оптической магистрали на участке проектирования определяется с учётом затрат на производство строительных работ, стоимости самого кабеля и расходов на его монтаж.
Кроме перечисленных расходов, связанных непосредственно с процессом строительства, сметой предусматриваются так же накладные расходы и плановые накопления в соответствующих размерах.
Для расчёта локальной сметы необходимо определить длину кабеля с учётом эксплуатационного запаса ( ). В курсовом проекте примем =4%, тогда длинна кабеля определяется следующим образом:
,км
где: - длина трассы при прокладке (вручную);
муфт,
где: - протяженность ВОЛП на загородном участке, км;
Лист
30
- строительная длина ОК, прокладываемого на загородном участке, км, км
муфт,
- строительная длина ОК, прокладываемого в кабельной канализации км.
- протяжённость кабельной канализации в каждом населённом пункте.
муфт, где
n - общее количество муфт.
В таблице 8.1 приведена локальная смета на прокладку и монтаж оптического кабеля.
|
Наименование работ и материалов |
Един. изм. |
Кол-во на всю линию |
Стоимость материалов и работ , руб. |
Зарплаты , руб. |
||
|
На ед. изм. |
На всю длину. |
На ед.изм |
На всю длину |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Кабель |
км |
397 |
52500 |
20842500 |
||
|
Прокладка кабеля кабелеукладчиком |
км |
0 |
6600 |
0 |
1701 |
0 |
|
Прокладка кабеля вручную(с учетом рытья и засыпки траншеи) |
км |
389 |
63000 |
24507000 |
58000 |
22562000 |
|
Стороительство телефонной канализации |
км |
0 |
102000 |
0 |
30000 |
0 |
|
Лист 31 Протягивание кабеля в канализации |
км |
8 |
13700 |
109600 |
7420 |
59360 |
|
Устройство переходов через шоссейные и железные дороги |
Один переход |
0 |
27500 |
0 |
13900 |
0 |
|
Устройство переходов через реки шириной: -до 100 м |
Один переход |
0 |
8060 |
0 |
2100 |
0 |
|
-до 200 м |
0 |
10500 |
0 |
3600 |
0 |
|
|
Монтаж, измерение и герметизация муфт |
шт. |
67 |
28800 |
1929600 |
10200 |
683400 |
|
Итого |
Ʃ1 |
26546200 |
Ʃ2 |
|||
|
Заработная плата |
Ʃ2 |
23304760 |
||||
|
Накладные расходы на заработную плату 87% от Ʃ2 |
0,87 Ʃ2 |
20275141,2 |
||||
|
Итого (Ʃ1+1.87 Ʃ2) |
Ʃ3 |
70126101,2 |
||||
|
Плановое накопление 8% от Ʃ3 |
0,08 Ʃ3 |
5610088,096 |
||||
|
Всего по смете (1+0,08)Ʃ3 |
РƩ |
75736189,296 |
Таблица 8.1 - Локальная смета на прокладку и монтаж ОК
В таблице 8.2 приведена объектная смета на строительство линейных сооружений на участке ОП- ОП.
Лист
32
Таблица 8.2 - Объектная смета на строительство линейных сооружений на участке ОП-ОП
|
№ п/п |
Наименование работ и затрат |
Сметная стоимость, тыс. руб. |
|
1 |
Прокладка и монтаж кабеля РƩ |
75736189,3 |
|
2 |
Временные здания и сооружения 3,2% |
2423558,06 |
|
3 |
Зимнее удорожание 4,5% |
3408128,52 |
|
4 |
Непредвиденные расходы 1,5% |
1136042,84 |
|
|
Итого по смете Собщ |
82703918,72 |
Для оценки экономичности проекта определяются показатели единичной стоимости, т.е. стоимости 1 канало-километра и 1 км трассы проектируемой магистрали.
Эти показатели определяются по формулам:
Сравнивая полученные показатели аналогичных объектов, можно судить о правильности принятых в проекте решений. Нормативная трудоемкость в чел.-час и сметная заработная плата в рублях рассчитывается и используется для планирования деятельности строительных организаций.
Лист
33
9. Расчет параметров надежности ВОЛП
Требуемая быстрота, и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством работы всех звеньев сети электросвязи: предприятия, линии связи, технические средства. Обобщающим показателем работы средств связи является надежность.
Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров. Надежность ОК - свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.
При проектировании должна быть произведена оценка показателей надежности. В курсовом проекте необходимо рассчитать коэффициент готовности и время наработки.
Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) – вероятность того, что кабель (ВОЛП) окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю.
Наработка на отказ – среднее значение времени наработки между двумя последовательными отказами.
Время восстановления ОК – продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или нескольких ОВ.
Расчет параметров надежности в курсовом, проекте будем производить для канала ОЦК на перспективной сети.
Среднее число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100км. кабеля в год:
Лист
34
Тогда интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП (L) определяется как:
,
где: L=374 – длина проектируемой магистрали;
8760 – количество часов в году.
При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии) коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле:
где: - время восстановления (из таблицы 9.1),
а коэффициент готовности:
.
Таблица 9.1 – Показатели надёжности для ВзПС, = 1400 км
|
Показатель надёжности |
Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи |
Канал ОЦК на перспективной цифровой сети |
АЛТ |
|
Коэффициент готовности |
> 0,99 |
> 0,998 |
0,99 |
|
Среднее время между отказами, час |
> 111,4 |
> 2050 |
> 350 |
|
Время восстановления, час |
< 1,1 |
< 4,24 |
Лист
35
Таким образом, можно рассчитать следующие показатели надежности:
При длине канала (магистрали) L не равной среднее время между отказами определяется как:
где: - длина проектируемой ВОЛП, км;
- среднее значение времени между отказами, ч.;
и - из таблицы 10.1.
, ч.
Для случаев эксплуатации ВОЛП на основе оптимальной стратегии восстановления, начинающегося с обнаружения предотказного состояния объектов технической эксплуатации (ОТЭ), т.е. повреждения, необходимо для инженерных расчетов показателей надежности использовать выражение:
,
где: - время восстановления ОК-Т в ок< 10 часов( в том числе время подъезда 3.5 часа).
Лист
36
Рассчитанные параметры соответствуют нормам приведенным в таблице 9.1, но действительные параметры будут существенно отличаться от рассчитанных. Это будет происходить из-за механических повреждений, ошибки производства, строительства и эксплуатации, перемещения грунта в результате землетрясения, вибрации. И чтобы увеличить параметры надежности необходимо улучшать качество работ производимых в процессе производства, прокладки и эксплуатации ВОСП, повышать квалификацию рабочих.
Лист
37
10. Назначение и виды измерений ВОЛП
В общем случае весь спектр измерений в волоконно-оптических линиях передачи (ВОЛП) можно разделить на два основных типа: это системные и эксплуатационные измерения. Первые заключаются в определении целостности волокна, например при помощи оптического рефлектометра, а вторые – в определении функционирования системы с позиции параметров передачи, примерами которого являются: измерение потерь, измерение дисперсии. Для обеспечения работоспособности и соответствия проектным параметрам волоконно-оптических систем передачи необходимо проводить множество как системных, так и эксплуатационных измерений, которые, в свою очередь, отличаются методикой и используемыми средствами измерений. Не останавливаясь на детализации данных вопросов, рассмотрим основные виды измерений на этапах производства оптических кабелей (ОК), строительства и технической эксплуатации ВОЛП.
Измерения в условиях производства проводятся при входном контроле. Измеренные параметры оформляются в виде паспортных данных, которые должны соответствовать действующим нормам ГОСТ и ТУ.
На этапе строительства ВОЛП в целях контроля качества строительства и связи измеряют затухание ОВ на строительных длинах и смонтированных участках регенерации; затухание, вносимое соединениями ОВ. При необходимости устанавливают места повреждений.
При наличии в ОК металлических проводников производят измерения и испытания в соответствии с ТУ на кабель параметров электрических цепей, в частности измерение электрического сопротивления изоляции металлических элементов и наружной оболочки, испытание (изоляции между жилами, жилами и остальными металлическими элементами, металлической оболочкой и броней, броней и водой и т. п.) на постоянном или переменном токе повышенным напряжением. Измерительную аппаратуру чаще всего размещают в специально приспособленных автомашинах, что позволяет ускорять процесс монтажа и строительства.
Лист
38
В процессе эксплуатации измерения выполняются для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения и устранения повреждений. Их разделяют на профилактические, контрольные и аварийные.
Профилактические измерения, проводятся по утвержденному плану. Состав, объем, и периодичность измерений устанавливаются в зависимости от местных условий, состояния ВОЛП и т. д.
Контрольные измерения и испытания, осуществляются после ремонта с целью определения качества ремонтно-восстановительных работ.
Аварийные измерения, производятся с целью определения места и параметра
повреждения оптического кабеля.
Многомодовое волокно. Наиболее важным параметром оптических волокон является затухание, измерение которого осложняется распространением большого количества мод в данном волокне, каждая из которых имеет свои собственные характеристики распространения. Поэтому для тестирования ВОЛП волокно должно быть возбуждено в режиме равновесного распределения мод (EMD), представляющем собой распределение мод после достаточно большой длины волокна, а измерение должно быть проведено путем сравнения вносимых потерь короткого эталонного волокна с потерями всего тестируемого волокна. Для этой цели могут использоваться источник и измеритель оптической мощности, а при необходимости получения дополнительной информации о равномерности ослабления на всей протяженности волокна необходимо проводить анализ обратно рассеянного сигнала при помощи оптического рефлектометра .
Лист
39
Межмодовая дисперсия – это технический термин для обозначения расширения (сужение полосы пропускания) вследствие неравных скоростей распространения различных мод. Основная концепция измерения межмодовой дисперсии заключается в возбуждении волокна коротким EMD импульсом с последующим измерением ширины импульса на конце волокна. При этом для измерения должен быть использован источник с узкой шириной спектра, например, как у лазерного диода .
Хроматическая дисперсия – это расширение импульса вследствие отличия скоростей различных длин волн, содержащихся в спектре источника, которая отражает свойство материала волокна. Поэтому при хроматической дисперсии расширение импульса непосредственно зависит от ширины спектра источника. Так как хроматическая дисперсия не может быть непосредственно измерена, для ее определения необходимо к результату измерения добавить значение межмодовой дисперсии.
Цифровая апертура (NA) и диаметр сердцевины определяют то значение мощности, которое можно ввести в многомодовое волокно. NA определяет максимальный угол направленных лучей в волокне и всегда измеряется на выходе волокна (на его отделенном конце), допуская, что максимальный угол, наблюдаемый на выходе, приблизительно равен максимальному углу на входе, а в волокно введены все моды. Диаметр сердцевины измеряется на выходном конце волокна путем измерения распределения мощности при полном возбуждении на входе .
Одномодовое волокно. Если длина волны измерения больше длины отсечки одномодового волокна, в нем будет распространяться только одна мода. При таком условии измерения ослабления одномодового волокна значительно проще, чем аналогичные измерения в многомодовых волокнах, и, согласно методу обрыва, выполняются в два этапа: сначала измеряется выходная мощность на удаленном конце волокна с повторным измерением на части отрезанного у входного конца волокна.
Разность уровней мощности, выраженная в оптических дБ, и является ослаблением. При необходимости получения дополнительной информации о равномерности ослабления на всей протяженности волокна необходимо проводить анализ обратно рассеянного сигнала при помощи оптического рефлектометра.
Полоса пропускания одномодового волокна зависит только от хроматической дисперсии, поэтому для ее определения влияние модовой дисперсии можно не принимать в расчет. Основная идея измерения в этом случае заключается в измерении импульсной характеристики волокна путем сравнения импульсов на его входе и выходе, а также в измерении амплитуды выходного сигнала при возбуждении волокна модулированным переменной частотой гармоническим сигналом.
Для когерентных ВОСП наряду с затуханием и дисперсией ОВ важную роль играют поляризационные характеристики волокна. При использовании одномодовых одно-поляризационных световодов возникает потребность в измерениях их параметров. Для пассивных компонентов ВОЛП (аттенюаторов, разветвителей, фильтров, разъемов) приходится контролировать спектральные характеристики и затухание отражения. Последнее имеет большое значение, поскольку РОС лазеры и лазеры Фабри-Перо чувствительны к этому параметру.
Длина волны отсечки одномодового волокна определяет самую низкую длину волны, которую следует использовать, если особую важность имеет высокая полоса пропускания, так как ниже длины волны отсечки будет распространяться большое количество мод.
Лист
40
Поэтому длина волны отсечки измеряется вводом в короткое волокно широкого спектра излучения, например, от вольфрамовой лампы, а затем осуществляется измерение ослабления каждой спектральной составляющей.
Лист
41
Длина волны отсечки в этом случае определяется как отсутствие непрерывности кривой ослабления, ибо наличие большого количества мод позволяет большему объему возбужденной мощности достичь конца волокна. Другой метод измерения основан на условии, что моды высокого порядка более чувствительны к изгибам волокна, чем фундаментальные моды. Для проведения этих измерений источник должен обеспечивать стабильность интенсивности излучения и постоянство длины волны, согласованной со спектральной чувствительностью детектора.
Диаметр модового пятна характеризует расстояние между двумя точками, в которых измеренная мощность составляет 1/е от максимальной мощности при условии аппроксимации излучения фундаментальной моды одномодового волокна лучом Гаусса как внутри него, так и снаружи. Особенностью луча Гаусса является то, что он полностью определяется только двумя показателями: радиусом точки и длиной волны. Поэтому характеристики излучения, в частности поле на выходе волокна, могут быть определены исходя из этих показателей.
Лист
42
Заключение
В данном курсовом проекте была спроектирована волоконно-оптическая линия передачи на участке Москва – Орёл. При проектировании была выбрана наиболее приемлемая по протяженности и экономическим показателям трасса ВОЛС, оптический кабель, соответствующий параметрам, рассчитанным в пункте 4.
Разработка ВОЛС позволила более подробно познакомиться со способами прокладки линии связи, выбора оптимальной трассы, расчёта количества необходимых каналов параметров оптического кабеля.
В настоящее время ОК вытесняют симметричные и коаксиальные кабели, так как использование оптических линий связи позволило в полном объёме удовлетворить потребности людей по скорости, качеству и количеству передаваемой информации.
Лист
43
Список литературы