Дипломный проект - Проектирование ВОЛС на участке Астана-Петропавловск - файл n1.doc

Дипломный проект - Проектирование ВОЛС на участке Астана-Петропавловск
скачать (1225.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1226kb.14.09.2012 07:26скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6
ВВЕДЕНИЕ
Современные первичные сети должны обеспечивать передачу и переключение потоков информации, ввод и выделение этих потоков в произвольных пунктах, глубокий контроль качества и тарификацию в соответствии с действительным временем пользования связью и её качеством. Перечисленные выше требования можно выполнить при синхронной системе группообразования. В 1998 году МККТТ принял технологию СЦИ, разработанную с учётом мирового опыта создания цифровых сетей. Аппаратура СЦИ является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, переключения, контроля управления.

В соответствии с этим, в настоящее время в Республике Казахстан активно ведутся работы по строительству национальной сети на основе технологии СЦИ с использованием волоконно-оптических кабелей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной средой передачи информации, оптический световод позволяет передавать большие потоки информации на значительные расстояния.

Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Если на уровне настольного ПК волоконно-оптический интерфейс только начинает единоборство с проводным, то при построении магистральных сетей давно стало фактом безусловное господство оптического волокна. Коммерческие аспекты оптического волокна также говорят в его пользу – волокно изготавливается из кварца, то есть на основе песка, запасы которого очень велики.

Данный дипломный проект посвящён проектированию линии связи на основе волоконно-оптических кабелей. В связи с чем особое внимание уделено строительству волоконно-оптической линии связи. Проект состоит из девяти глав. В первой главе рассмотрены краткие характеристики и принцип организации связи на основе оптических систем передачи с использованием технологии СЦИ.

Вторая глава посвящена трассе прохождения проектируемой линии. Даны сведения о наличии рек шоссейных дорог.

Глава 3 посвящена расчёту необходимого числа каналов для двух областей, а также выбору системы передачи. Также приводится предполагаемая схема организации связи. Приведены принципы выбора типа оптического кабеля, который предполагается использовать на магистрали.

Глава 4 фактически является расчётным обоснованием предполагаемой схемы организации связи. В этой главе приводится расчет длин участков регенерации.

В главе 5 рассмотрены современные методы проведения геодезических работ, а также особенности прокладки оптического кабеля. Также рассмотрены способы организации речных переходов, переходы через железные дороги и автодороги на проектируемой магистрали. В данную главу включены подразделы посвящённые маркировке трассы, метрологическому контролю, расчёту оптической длины линии связи и расположения муфт.

Расчёту основных параметров электропитающей установки посвящена глава 6, также приведён расчёт токораспедилительной сети на минимум проводникового материала.

В главе 7 рассматриваются меры повышения надёжности системы связи и расчёт основных показателей надёжности.

В главе 8 рассматриваются некоторые вопросы техники безопасности.

Девятая глава представляет из себя бизнес-план к данному проекту.


1 АППАРАТУРА СИНХРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ИЕРАРХИИ
При разработке аппаратуры СЦИ была предусмотрена обязательная совместимость не только скоростей, но также стыков, что отсутствует в аппаратуре плезеохронной цифровой иерархии. Для этого все разработчики аппаратуры СЦИ руководствуются соответствующими рекомендациями ITU-T, в частности для СЦИ такими рекомендациями являются G.957 и G.691, которые регламентируют оптические и электрические интерфейсы систем СЦИ всех уровней. В частности, к стандартным оптическим интерфейсам, определённым рекомендациями G.95, относятся следующие параметры: длина волны оптического излучения, диапозон длин волн, ширина спектральной линии излучения, уровень оптической мощности на передаче, уровень чувствительности приёмного устройства при заданном коэффициенте ошибки

Для данной скорости передачи. Выбор значений этих параметров определяется скоростью передачи информации и максимальной длинной линии. Аппаратура СЦИ всех уровней иерархии предназначена для работы на оптическое волокно, параметры которого также регламентированы рекомендациями G.652, G.653, G.655.

В тех случаях, когда расстояние между пунктами, которые необходимо соединить при помощи ВОЛС с аппаратурой СЦИ, превышает ту длину, которая позволяет перекрыть энергетический потенциал системы, либо на передающей стороне, либо на обоих концах линии применяется соответственно оптический усилитель мощности на передаче и на приёме. Выбор этих вариантов регламентируется рекомендацией G.691.

Структурно аппаратура СЦИ состоит из следующих блоков:

- оборудование внешнего доступа;

- синхронный линейный регенератор;

- синхронные разветвительные мультиплексоры;

Таким образом, системы СЦИ любого производителя строятся по обобщённой схеме, представленной на рисунке-1.

Кроме упомянутых выше основных узлов и блоков в состав аппаратуры СЦИ входят:

- система контроля и управления;

- блоки аварийной и предварительной сигнализации;

- блоки питания и защиты от перегрузок и внешних воздействий, в том числе электромагнитных полей.

Система контроля и управления представляет собой совокупность датчиков различных параметров и цепей, соединяющих точки контроля и управления с персональным компьютером. На дисплее компьютера отображаются значения всех необходимых параметров, как оптических, так и электрических. Эта система позволяет осуществлять диагностирование состояния всего участка сети связи, в котором задействована данная аппаратура СЦИ. Предусмотрена также возможность управления и конфигурирования участков сети.

В случаях повреждения сети, например обрыва оптического кабеля, в аппаратуре СЦИ всех уровней для предоставления возможности проведения восстановительных работ и обеспечения безопасности персонала предусмотрено устройство автоматического отключения лазера. Это устройство периодически включает лазер со следующим временным интервалом: 70..90 секунд лазер выключен, от 1 до 5с – включён. При восстановлении линии система автоматически восстанавливает свои функции.



Рисунок 1- Общая структурная схема системы ВОСП с СЦИ.
М-Р – мультиплексор;

ОУ – оптический усилитель;

СИ – соединительный интерфейс;

ППП – порт первичных потоков;

ЦБС – центральный блок синхронизации;

БУС – блок управления и связи;

СС – служебная связь;

КПД – канал передачи данных;

БОУ – блок обработки указателей;

Основным Функциональным модулем сетей СЦИ является мультиплексор. Термин Мультиплексор используется как собственно для мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков Мультиплексоры СЦИ в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях ПЦИ, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключить низкоскоростные каналы ПЦИ непосредственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими устройствами, кроме задачи мультиплексирования выполняют ещё и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции СЦИ мультиплексоров – SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода – вывода.

Терминальный мультиплексор (ТМ) является мультиплексором и оконечным устройством СЦИ сети с каналами доступа, соответствующими трибами ПЦИ и СЦИ. ТМ может или вводить каналы, то есть коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный вход, или выводить каналы, то есть коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса.

Как правило, эта коммутация ограничена трибами 1,5 и 2Мбит/с. для мультиплексора максимального на данный момент действующего уровня СЦИ (STM-64), имеющего скорость выходного потока 10 Гбит/с, максимально полный набор каналов доступа может включать ПЦИ трибы 1,5, 2, 6, 34, 45, 140 Мбит/с, и СЦИ трибы 155, 622 и 2500 Мбит/с соответствующие STM – 1, 4, 16.

Другой важной особенностью мультиплексора является наличие двух оптических линейных выходов (каналов приёма/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения надёжности.

Мультиплексор ввода/вывода (ADM) иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор. Он позволяет вводить и выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, а также осуществлять замыкание канала приёма на канал передачи на обоих сторонах в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Всё это даёт возможность использования ADM в топологиях типа кольцо.

Таблица 1- Основные параметры оптических интерфейсов



Наименование показателя

Данные для планирования

Длина волны в световоде, нм

Скорость передачи, Кбит/с




1530..1560
2488320

Сторона передачи

Тип лазера


Ширина спектра,нм
Подавление боковой моды,дБ
Уровень передачи, дБм

(S в соответ. с ITU-TG.957)


DFB


0,6


30


-1...2


DFB


0,6


30


2,5…5


DFB со встроенным внешним модулятором вместе с:

Станд бустер


0,1


30


11...13


Высоко-мощ.

Бустер
0,1


30


13…16

Станд. Бустер


0,1


30


10…13

Высоко-мощ.

бустер
0,1


30


13…16

Сторона приёма

Диод приёма


Уровень приёма при BER10-10 ,дБм

(R в соответ. с ITU-TG.957)


APD Станд

-28..-6


APD

Вы-соко-

чувствит.

-30..-9


APD Стандарт.

-28...-6


APD Стандарт.

Вместе с оптическим усилителем
-40...-15

Секция регенератора

Одномодовый световод

Допусимая дисперсия, пс/км

Потери из-за дисперсии, дБ

Допуст. Затухание секции, дБ



1800
2
8…26



2400
2
14...31



4500
2
19...36



4500
2
22...39



4500
2
28...48



4500
2
31…51


2 ТРАССА ВОЛС
В настоящее время в соответствии с генеральным планом развития телекоммуникаций Республики Казахстан ведутся работы по строительству новой информационной супермагистрали (НИСМ), протяжённость которой составит около 10000 км и обеспечит цифровой связью все областные центры республики. Строительство НИСМ “Казахтелеком” планирует завершить к 2005году.

Рассматриваемая в данном дипломном проекте магистраль на участке Астана – Петропавловск является лишь дополнением к НИСМ, и будет обеспечивать телекоммуникационными услугами два областных центра, а также прилегающие к трассе ВОЛС районные центры.

Между городами Астана и Петропавловск существует крупная автомобильная дорога республиканского значения, проходящая через множество райцентров, а также через крупный административный город Кокшетау, который относится к Акмолинской области. Как правило, одним из важнейших критериев выбора трассы ВОЛС является прохождение её вдоль автомобильной дорогой. Этим обеспечиваются подъездные пути техническому персоналу к местам прокладки кабеля и НРП, а в случае повреждения оперативное устранение неисправности на линии. Наличие населённых пунктов на пути прохождения трассы даёт возможность размещения в необслуживаемых регенерационных пунктов (ОРП) и использование уже существующих сооружений районных узлов телекоммуникаций (РУТ), что значительно уменьшает объём строите6льных работ и способствует снижению затрат на строительство магистрали в целом.

Обращаясь к карте местности (рисунок-2) видим, что очевиден единственный целесообразный вариант трассы. Это вариант прокладки кабеля вдоль автодороги, соединяющей г. Петропавловск, с. Келлеровка, г. Кокшетау, с. Щучинск, с. Макинск, с. Акколь и г. Астану. Общая длина магистрали составляет 488 км., причём протяжённость на участках: Петропавловск – Келлеровка – 125 км; Келлеровка – Кокшетау – 65 км; Кокшетау - Щучинск – 68 км; Щучинск - Акколь – 125 км; Акколь – Астана – 105 км.

Трасса магистрали прокладывается на расстоянии 30 – 60м. (в зависимости от конкретных условий местности) от оси автомобильной дороги.

Речные переходы организуются на реке Чаглинка и Баксук. В местах организаций перехода ширина реки Чаглинка достигает до 50м., а в половодье порядка 80м., глубина – до2м. Ширина реки Баксук – 40м., глубина – до 1,7 м. Река Баксук в летние периоды практически высыхает, что значительно облегчает работ при организации перехода. Для проезда автотранспорта через эти реки построены мосты, что также имеет немаловажное значение, при прокладке кабеля через реку, так как резервные створы можно проложить через мост. Акмолинская и Североказахстанская области имеют равнинный рельеф, это позволяет прокладывать кабель в основном механизированным способом. Более подробно организация речных переходов, железнодорожных переходов, а также механизированные способы прокладки кабеля рассмотрены в соответствующей главе настоящего дипломного проекта.




Рисунок 2 - Карта местности


3 РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА КАНАЛОВ И ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Численность населения в любом областном центре и области в целом может быть определена на основании статистических данных переписи населения. Согласно этим данным численность населения в Акмолинской области на 2000 год составила 877,5 тыс. чел, а в Северо-Казахстанской области 1114,7 тыс. чел. В расчётах будем учитывать не численность населения областных центров, а областей в целом.

Численность населения с учётом прироста определяется по формуле:
(1)
где НТ – количество населения, тыс. человек;

H0 – население в период проведения переписи, тыс. человек;

Р– среднегодовой прирост населения в данной местности

(принимается равным 2-3%);

Т – период, определяемый, как разность между назначенным годом

перспективного проектирования и годом проведения переписи

населения;

Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперёд. В настоящем проекте год перспективного проектирования принимаем на 10 лет вперёд. В соответствии с этим параметр Т определяем по формуле:
T=10+(Tm-T0) (2)
где Tm – год составления проекта;

T0 – год к которому относятся данные H0;
Среднегодовой прирост населения в Акмолинской и Северо-Казахстанской областях принимаем равным 3%. Пользуясь формулой (2) определим параметр Т:
T=10+(2002-2000)=12 лет
Численность населения в Северо-Казахстанской области согласно формуле (1) составит:
HTC-K=1114,7(1+)12=1,56058 млн. человек;
Численность населения в Акмолинской области согласно формуле (1) составит:


HTА=877,5(1+)12=1,251105 млн. человек;
Учитывая то, что телефонные каналы междугородней и международной связи имеют превалирующее значение необходимо сначала определить количество телефонных каналов между заданными областями. Для этого воспользуемся следующей формулой
nТФ=LKTy; (3)

где L и  – постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности к заданным потерям, обычно потери

принимаются равными 5%, тогда L=1,3, а =5,6;

KT – коэффициент тяготения;

y – удельная нагрузка, то есть средняя нагрузка, создаваемая

одним абонентом, y=0,05Эрл;

ma, mв – количество абонентов обслуживаемое оконечными АМТС,

соответственно в пунктах А и Б.
Взаимосвязь между выбранными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основе статистических данных, полученных предприятиями связи за предшествующие проектированию годы. Практически эти взаимосвязи выражают через коэффициент тяготения КТ, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах, от 0,1-12%. В проекте коэффициент тяготения КТ принимаем равным 10%, т.е. KT=0,1.

В перспективе количество абонентов, обслуживаемых оконечными АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащённости населения телефонными аппаратами равным 0,7, количество абонентов в зоне АМТС можно определить по формулам:
maA=0.7HТA (4)
mвC-K=0.7HТС-К 5)
Подставляя данные в формулы (4) и (5) определим количество абонентов, обслуживаемых оконечными АМТС:
maA=877,50,7=614,25 тыс. чел.
mвС-К=1114,70,7=780,29 тыс. чел.
Пользуясь формулой (3) определим количество телефонных каналов:
nТФ=1,30,10,05+5,6=+5,6=2240 кан.
По кабельной линии передачи выделяют каналы и для других видов связи: телеграфные данные, радиовещание и.т.д., а так же учитывают транзитные каналы. Так как проектируемая линия связи относится к магистральной сети транзитные потоки будут иметь большую скорость передачи информации. В данном случае число транзитных каналов учитывать не будем, они будут браться в расчёт при выборе системы передачи.

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, целесообразно общее число каналов между пунктами выразить через каналы ТЧ.

В соответствии с вышесказанным общее число телефонных каналов вычислим по формуле:
n= nТФ+ nТГ+ nПД+ nТВ (6)
где nТГ – число каналов ТЧ для телеграфной связи;

nПД – число каналов ТЧ для передачи данных;

nТВ– число каналов ТЧ для теле - и радиовещания;
Обычно общее число каналов рассчитывают по упрощённой формуле:
n=2nТФ (7)
n=22402=4480
Данный расчёт был произведён без учёта количества транзитных каналов. Так если учитывать транзитные потоки, а также перспективу дальнейшего развития сети и кроме того возможность повреждения, при котором может возникнуть необходимость организации обходного пути через данную магистраль, то на проектируемой магистрали требуемая скорость передачи составит 2,5 Гбит/с. В соответствии с этим на проектируемой магистрали предполагается установка синхронного оборудования производства фирмы “Siemens” SMA-16.

Схема организации связи представлена на рисунке 3. Данная схема составлена в соответствии с заданием на дипломный проект. На схеме показаны требуемое количество 2Мбит потоков, которые необходимо выделить в соответствующих пунктах, так же указаны расстояния между населёнными пунктами, где необходимо устанавливать оборудование.

Рисунок 3 – Схема организации связи


4 ВЫБОР ТИПА ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ
В магистральных ВОЛС расходы на приобретение и прокладку оптического кабеля является основной частью стоимости всей системы. Поэтому целесообразно проложить кабель с возможно низким затуханием и широкой полосой частот в расчёте на возможность его использования при развитии системы.

Для магистральных сетей представляет интерес кабели с длиной волны 1,55 мкм, позволяющие реализовать регенерационные участки длинной до 170 км. Учитывая то что, максимальное расстояние между населёнными пунктами составляет 125 км, необходимо выбрать кабель с такими параметрами, при которых можно было бы обойтись без дорогостоящих необслуживаемых регенерационных пунктов.

Выбираем кабель производства фирмы “Siemens” следующего типа:

A D F (ZN) 2Y 2Ч6 E 9/125 0,36 F 3,5+0,22 H 180LG. Дадим расшифровку буквенных и цифровых обозначений:

А - линейный кабель;

D - модуль многоволоконный, заполненный;

F - гидрофобное заполнение;

ZN - неметаллический усилительный элемент;

2Y - полиэтиленовая оболочка;

2 - количество модулей;

6 - количество волокон в модуле;

E - одномодовое волокно;

9 - диаметр сердечника, мкм;

125 -диаметр оболочки, мкм;

0,36 - коэффициент затухания на длине волны 1,55 мкм, дБ/км;

F - длина волны 1,3 мкм;

3,5 - удельный коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм*км,при длине волны 1,3 мкм;

0,22 – коэффициент затухания, дБ/ км, на длине волны 1,55 мкм;

H - длина волны 1,55 мкм;

18 - удельная хроматическая дисперсия, на длине волны 1,55 мкм;

LG - повивная скрутка;

Строительную длину кабеля выбираем равной 6км, для обеспечения минимального затухания на линии.


Р
исунок 4 - Поперечный разрез используемого кабеля.
1 – центральный стеклопластиковый силовой элемент;

2 – пространство, заполненное компаундом (гель);

3 – модуль, заполненный шестью одномодовыми волокнами;

4 – диэлектрические силовые армирующие нити;

5 – внешняя полиэтиленовая оболочка.
Цветовые коды модулей стекловолокна:

Волокно №1 – голубой Волокно №7 – красный

Волокно №2 – оранжевый Волокно №8 – чёрный

Волокно №3 – зелёный Волокно №9 – жёлтый

Волокно №4 – коричневый Волокно №10 – фиолетовый

Волокно №5 – синевато- серый Волокно №11 – розовый

Волокно №6 – белый Волокно №12 – цвет морской волны
Погрешность концентрического пятна модового поля, мкм……………….....1

Некруглость покрытия, %…………………………………………………….…2

Эффективный групповой коэффициент преломления (для1310нм)…...1,4675

Эффективный групповой коэффициент преломления (для 1550нм)……1,4681

Числовая апертура…………………………………………………..….………13

Критическая длина волны ,нм………………………………….………..….1250
Конструктивные характеристики кабеля:

Вес,кг/км………………………………………………………………………101

Минимальный радиус изгиба, мм – во время монтажа………..…………..300

Прочность на растяжение, Н, – короткий срок…………………..………..2700


– длительный срок………………………..….1300

Напряжение при сжатии/при раздавливающем напряжении, Н/10см……2000


Диапазон рабочей температуры,С……………………………………....-30..70

Диапазон температуры при монтаже,С………………………………….-5..50
  1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации