Проектирование магистрального участка сети с применением оптического кабеля

Некоммерческое акционерное  общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

 

Кафедра Телекоммуникационных систем

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине:  «Направляющие системы электросвязи»

 

на тему: Проектирование магистрального участка сети с применением оптического кабеля

 

 

 

 

Специальность 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

 

Выполнила  Канаткызы А.                                                       Группа ЭМС-09-01

 

Руководитель  Ефремова Ю.И.

 

_______________________________«____»______________________20_____г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2012

Содержание

		Введение…………………………………………………………………	3
		Исходные данные………………………………………………………	4
1		Общие положения по проектированию кабельной линии связи ……	5
2		Выбор топологии сети с  учетом местоположения заданных населенных пунктов……………………………………………………….	6
3		Основные проектные решения………………………………………..	7
	3.1	Выбор ступени иерархии и  типа мультиплексора на основе расчета  групповой скорости потоков…………………………………………..	7
	3.2	Выбор типа и конструкции  оптического кабеля……………………...	9
4		Инженерный расчет  ВОЛС……………………………………………	13
	4.1	Определение пропускной способности  проектируемой ВОЛС…...	13
	4.2	Расчет проектной длины  регенерационного участка…………………	14
	4.3	Определение суммарных потерь в оптическом тракте……………….	16
	4.4	Расчет полного запаса мощности системы……………………………	19
	4.5	Расчет энергетического  запаса…………………………………………	19
	4.6	Определение отношения сигнал/шум  или вероятности ошибки, отводимой  на длину регенерационного участка……………………..	19
	4.7	Определение уровня передачи мощности оптического излучения  на выходе передающего оптического  модуля (ПОМ)…………………..	19
	4.8	Определение уровня мдм (порога чувствительности приемного оптического модуля – ПРОМ)…………………………………………	20
	4.9	Определение быстродействия системы……………………………….	20
	4.10	Расчет надежности……………………………………………………...	21
5		Схема организации связи………………………………………………	23
6		Монтаж и прокладка  оптического кабеля с  учетом выбранной трассы…………………………………………………………………..	24
	6.1	Методы прокладки ОК ……………………………………………….	24
	6.2	Монтаж оптического кабеля………………………………………….	27
		Заключение……………………………………………………………..	29
		Список литературы…………………………………………………….	30

 

 

 

 

 

 

Введение

Мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично  растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана  с увеличением числа пользователей  Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации.

Полоса пропускания в  расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому 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 (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации.

Широкомасштабное использование  волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)началось примерно 40 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления волокна  позволил строить линии большой  протяженности. Сейчас объемы инсталляций  ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном  масштабе следует выделить строительство  волоконно-оптических сетей синхронной цифровой

иерархии (SDH).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

Трасса ВОЛС – Алматы – Хоргос

Путь прохождения трассы – вдоль автомобильных  дорог

Количество цифровых потоков  – 300

Способы прокладки кабеля – на столбах линии эл.передач

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общие положения  по проектированию кабельной  линии связи 

 

Прокладка новых линий  оптико-волоконной связи независимыми операторами создаст необходимые  условия для развития конкуренции  на рынке телекоммуникаций в РК. Строительство  новых  магистральных сетей, предполагает выполнение программы правительства по развитию телекоммуникационного рынка и созданию полноценной альтернативы уже действующим сетям, Также необходимо резервировать новые участки для расширения сети в будущем. 

Строительство ВОЛС повышает емкость сети, оптимизирует управление трафиком, снижает затраты на строительство сети, повышает ее безопасность. ВОЛС также позволяет значительно повысить качество передачи данных и надежность сети, отказавшись от аренды чужих каналов. Появляется возможность существенно сократить расходы, связанные не только с передачей голосовой информации абонентов, но и с передачей данных на основе технологий GPRS (EDGE), используя собственные каналы. Введение в эксплуатацию собственных ВОЛС позволяет значительно расширить ассортимент услуг связи, обеспечить стабильную работу ресурсоемких корпоративных абонентских систем и предоставить пользователям возможность оперативно передавать большие объемы информации. Также возможно сдавать ВОЛС в аренду. И если  тарифы  будут на 20-30% ниже, чем у «Казахтелекома», то проблем с нахождением клиентов не возникнет.

Предпосылками для возможного развития транзитного трассы Алматы  - Хоргос являются рост числа пользователей сетей телекоммуникаций, тем более с учетом количества больших городов, которые данная трасса будет охватывать .

При построении сети связи  имеется потенциальная возможность  увеличивать пропускную способность  транзитных трактов до любой  требуемой  величины; имеется возможность обеспечения  высокой надежности за счет создания  резервных линий.

Нужно отметить, что, несмотря на экономические трудности, развитие отрасли связи в Юго-Восточном Казахстане, будет происходить заметными темпами. Предлагаются новые виды и средства связи, внедряются новейшие технологии, расширяется спектр дополнительных услуг. Строительство волоконно-оптической системы передачи между городами Алматы-Хоргос позволит устранить расходы на аренду, будет организовано большое количество высокоскоростных цифровых каналов.

 

 

 

 

 

2 Выбор топологии  сети с учетом местоположения  заданных населенных пунктов

 

При выборе трассы необходимо будет обеспечить: выполнение наименьшего  объёма работ при строительстве; наикратчайшее протяжение трассы; наименьшее число препятствий, усложняющих  и удорожающих стоимость строительства; максимальное применение механизации  при строительстве; создание наибольших удобств при эксплуатационном обслуживании; наименьшие затраты по осуществлению  защиты линий от установок сильного тока и атмосферного электричества. Между заданными пунктами трасса выбирается с таким расчётом, чтобы  обслуживаемые пункты располагались  в городах или посёлках, где  они могут быть обеспечены водой, электроэнергией, топливом и жилищем  для обслуживающего персонала.

Согласно моему варианту, строительство ВОЛС будет проходить  вдоль автомобильной дороги (Рисунок 2.1). Общая протяженность трассы составляет 326 км.

Число обслуживаемых пунктов  вдоль ВОЛС:

- более 1000000 миллиона жителей  – 1

- от 1000 до 100000 жителей - 1

Прохождение трассы: Алматы - 326 км-  Хоргос

Общая протяженность трассы L = 326 км.

 

 

Рисунок 2.1- Трасса ВОЛС

 

 

 

 

3 Основные проектные  решения

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

 

Выбор системы передачи ВОЛС определяется характером передаваемой информации (телефония, передача данных, видеотелефон, телевидение и др.),  а также необходимым числом каналов ТЧ проектируемой ВОЛС. Для сетей большой протяженности обычно используется типовые цифровые системы передачи ЦСП синхронной иерархии SDH. На основании приведенного в задании количества потоков Е1 рассчитаю необходимую скорость цифрового потока.

                                   S_треб = 2,048·N_ПЦТ ,                                                 (3.1)

где 2,048 Мбит/с – скорость одного ПЦТ;

       N_ПЦТ – количество необходимых ПЦТ.

                               S_треб = 2,048 · 300 = 614,4 Мбит/с                                      

Скорость цифрового потока выбирается по стандартной сетке  скоростей SDH. Она должна удовлетворять условию:

                                   S_к ≥ Sтреб ∙ Кр                                                        (3.2)

где К_р – коэффициент запаса на развитие сети (1,4…1,5).

S_к ≥ 614,4∙ 1,5 ≥ 921,6 Мбит/с

Таким образом, выбирается уровень  STM и синхронный мультиплексор, рассчитанный на требуемую скорость. Для удовлетворения условий выбираю  STM-16 – 2488,32 Мбит/с.  SDH-мультиплексор STM-16 предназначен для построения оптических сетей доступа. Мультиплексор может работать по двум одномодовым оптическим волокнам.

Более конкретно остановлюсь  на описании мультиплексора SDH уровня Ericsson-Marconi OMS 1664 (Рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Мультиплексора SDH уровня Ericsson-Marconi OMS 1664

 

Таблица 3.1- Технические данные

Общие
Оборудование разработано	в соответствии со следующими Рекомендациями ITU-T:G.703, G.704, G.707, G.783, G.957, G.7041 (GFP), G.7042 (LCAS), G.841, G.842 и G.707Коммутационные матрицы 20 Гбит/с, емкостью 128 эквивалентов STM-1 и 60 Гбит/с емкостью 384 эквивалента STM-1Полностью неблокирующая кросс-коммутация на уровне VC-12
Интерфейсы
STM-1:	8-портовый с модулями  для установки в процессе эксплуатации, по 2 порта на каждом- STM-1 электрический  на 2 порта- STM-1 оптический на 2 порта, S1.1, L1.1, L1.2/L1.3
STM-4:	Оптический на 2 порта, модули для установки в процессе эксплуатации по одному порту на каждом, S4.1, L4.1, L4.2/L4.3
STM-16:	Optical 1 port, S16.1, L16.1, L16.2/L16.3, CWDM-SFP, DWDM-SFP
STM-64:	S64.1, 1 port, S64.2b, L64.2, DWDM-XFP
Multi-rate	16 портов для модулей  SFP уровней STM-1 и/или STM-4
Ethernet:	16-портовый, 10/100Base-T (802.3)
Gigabit Ethernet:	2-портовый, 1000Base-SX, 1000Base-LHили 1000Base-ZX(IEEE802.3)
L2 aggregation card	2-портовый GE  и 16 портовый 10/100 с поддержкой 802.1Q
CWDM mux/demux:	4, 8, 16 channels, installed in the fibre management area
Boosters/Pre-Amp:	Traffic card format, suited for STM-16 and STM-64, enable 120km, 160km, 200km
Оптические соединители:	LC
Интерфейс элемент-менеджера:	Фирменный Q-интерфейс между  шлюзовым сетевым элементов и  элемент-менеджером, позволяющий улучшить использование полосы
Протокол Qecc:	В соответствии с Рекомендацией ITU-T G.784 для использования DCC
Интерфейс локального терминала:	Интерфейс ITU-F V24 для компьютеров, совместимых с IBM
Синхронизация
Входы синхронизации:	2048 кГц в соответствии  с G.703, раздел 13, 2 Мбит/с HDB3 в соответствии  с G.703/G.704
Выходы синхронизации:	2048 кГц в соответствии  с G.703 раздел 13, 2 Мбит/с в соответствии  с G.703/G.704
Описание	Спецификация
Напряжение питания	от -48 В до -60 В постоянного  тока, номинальное
Механическая конструкция	Корзина для установки  в стойку ETSI 300 119
Размеры	Полная корзина- 280 мм (глубина), 450 мм (ширина) и 915 мм (высота),(сверху отдельный  канал для укладки кабелей  высотой 120 мм и поддон для вентилятора  высотой 50 мм)Компактная корзина- 280 мм (глубина), 450 мм (ширина) и 548 мм (высота) (отдельный поддон для вентилятора  высотой 50 мм)
Условия окружающей среды	Оборудование работает в  соответствии ETS 300019, Class 3.2Радиационная чувствительность в соответствии EN 50082-2 (10 В/м)Устойчивость к кондуктивным помехам, радиоизлучениям и электростатическим разрядам, электромагнитное и радиочастотное излучение в соответствии предельными значениями для наихудшего случая стандарта EN 300 386-2 для высокоприоритетного трафика Безопасность оптических компонентов в соответствии с EN 60825- 1& 2, ITU-T G.664/G.958Безопасность в соответствии с EN 60950.

 

3.2  Выбор типа и конструкции оптического кабеля

 

Выбор типа кабеля зависит  от следующих факторов:

- требуемого числа оптических волокон в кабеле;

- используемой оптической системы передачи;

- условий прокладки и эксплуатации кабеля.

При определении требуемого числа оптических волокон в кабеле рекомендуется учесть запас на развитие сети, однако не стоит забывать, что  увеличение числа ОВ приводит к росту  стоимости оптического кабеля.

При выборе кабеля нужно  учесть особенности трассы: судоходных и несудоходных рек, агрессивных  грунтов, переходов через автомобильные  и железные дороги, газо- и нефтепроводы и т.п. Из всех модификаций ОК необходимо выбрать ту, которая будет учитывать  особенности его прокладки, например, модификацию с защитой и усилением конструкции путем применения оболочек и брони.

По заданному варианту способ прокладки кабеля – на столбах линии эл.передач.

Выбираю кабель СИП-3  (Рисунок 3.2). Технические характеристики кабеля приведены в таблице 3.2.

Оптические  проводы марки СИП – это самонесущий изолированный провод. СИП-3 – марка провода, который используется при прокладке воздушных линий электропередач с переменным напряжением до 35 кВ, а также с номинальной частотой тока 50 Гц. Стандартный самонесущий изолированный провод СИП-3 производится в одножильном варианте.

 

Рисунок 3.2 – Кабель СИП-3

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2 - Основные технико-эксплутационные характеристики

Параметр	СИП-3
Количество оптических волокон  в кабеле	2-24
Сечение токопроводящей жилы, мм2	50-150
Диаметр кабеля, мм, от	12,6-18,8
Масса кабеля, кг/км, от	239-552
Длительно допустимая растягивающая  нагрузка, кН	1,0 – 5,0
Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см	не менее 1,0
Допустимое ударное воздействие, не менее, Дж	не менее 30
Минимальный радиус изгиба	252-376
Рабочий диапазон температур, °C	от –15 до +50
Температура прокладки и  монтажа, не менее, °C	от –60до +70