Проектирование междугородной магистрали «Липецк – Курск» с использованием волоконно-оптического кабеля

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение	3
Задание на проектирование волоконно-оптической междугородной магистрали	5
Исходные данные к проектированию магистрали	6
Выбор трассы и способа прокладки волоконно-оптического кабеля∙	7
Выбор системы передачи	11
Расчет основных параметров передачи оптического волокна. Выбор класса ОВ	12
Расчет геометрических размеров, массы и меанической прочности волоконно-оптического кабеля выбор типа ВОК	16
Расчет длины элементарного кабельного участка	24
Схема организации связи	24
Оценка надежности волоконно-оптической системы передачи	27
Расчет защищенности волоконно-оптического кабеля от ударов молний	34
Основные требования к строительству и технической эксплуатации волоконно-оптической линии связи∙	35
Заключение	38
Список использованных источников	39

 

Введение

 

Целью данной работы является построение и расчет волоконно-оптической линии связи по маршруту Липецк-Курск.

 В связи с тем, что  потребность в трафике и объеме  передаваемой информации возрастет, становиться необходимым использование современных технологий, а именно волоконно-оптические линии связи.

Волоконно-оптические линии связи - это вид связи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Важнейшим компонентом, определяющим надежность и долговечность ВОЛС, является волоконно-оптический кабель (ВОК).

Волоконно-оптические линии связи по сравнению с обычными кабельными линиями имеют следующие преимущества:

• Высокая помехоустойчивость, нечувствительность к внешним электромагнитным полям и практически отсутствие перекрестных помех между отдельными волокнами, уложенными вместе в кабель.
• Широкополосность пропускной способности канала, а также её  наращивание путем замены приемников и передатчиков на более быстродействующие.
• Малая масса и габаритные размеры. Что уменьшает стоимость и время прокладки оптического кабеля.
• Полная электрическая изоляция между входом и выходом системы связи, поэтому не требуется общее заземление передатчика и приёмника. Можно производить ремонт оптического кабеля, не выключая оборудования.
• Отсутствие коротких замыканий, вследствие чего волоконные световоды могут быть использованы для пересечения опасных зон без боязни коротких замыканий.
• Потенциально низкая стоимость. Хотя волоконные световоды изготавливаются из ультра чистого стекла, имеющего примеси меньше чем несколько частей на миллион, при массовом производстве их стоимость не велика.
• Существует способ скрытой передачи информации по оптическим линиям связи
• Долговечность. Время жизни волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет

Есть в волоконной технологии и свои недостатки:

• При создании линии связи требуются высоконадежные активные и пассивные элементы. Производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.
• Для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование.
• Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.

Преимущества от применения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) настолько значительны, что несмотря на перечисленные недостатки оптического волокна, эти линии связи все шире используются для передачи информации.

Таким образом проектируемая в данном проекте ВОЛС позволит обеспечить высокоскоростную и высококачественную связь между двумя оконечными пунктами Липецк – Курск.

 

1.  задание на проектирование междугородной магистрали с использованием волоконно-оптического кабеля

 

При проектировании междугородной кабельной магистрали необходимо:

 

1. Выбрать трассу магистрали между заданными городами и способ прокладки волоконно-оптического кабеля.
2. Выбрать систему передачи.
3. Выбрать класс оптического волокна и рассчитать его основные параметры;
4. Выбрать тип  и рассчитать геометрические размеры, массу и механическую прочность волоконно-оптического кабеля.
5. Рассчитать длину элементарного кабельного участка в зависимости от энергетических потерь и дисперсии.
6. Составить схему организации связи и рассчитать распределение энергетического потенциала.
7. Рассчитать основные параметры надежности.
8. Определить необходимость защиты кабельной магистрали от ударов молний.
9. Сформулировать основные требования к строительству и эксплуатации волоконно-оптической линии связи.

 

 

 

 

 

 

2. Исходные данные к проектированию магистрали

 

Таблица 2.1

 

Параметр	Значение
V, Мбит/с	400
λр, нм	1400
Δλ, нм	1,5
ρг, Ом ∙ м	300
Iдоп, кА	2,5
q, 1/км2 ∙ год	50

 

 

Трасса магистрали – Липецк – Курск.

 

 

 

3.    выбор трассы и способа прокладки волоконно-оптического кабеля

 

Выбор трассы ВОЛС между заданными оконечными пунктами Липецк-Курск будет производиться на основании данных и предварительных изысканий по обследованию местности.

Выбор трассы ВОЛС должен быть произведен в соответствии с «Инструкция по проектированию линейно-кабельных сооружений связи ВСН 116-3. Минсвязи России. Гипросвязь Москва 1993»:

…Размещение трасс (площадок) для строительства линий связи (кабельных, воздушных и др.) следует осуществлять согласно требований "Земельного Кодекса РСФСР" на землях связи:

• вне населенных пунктов и сельских поселениях - главным образом вдоль дорог, существующих трасс и границ полей севооборотов;
• в городах, рабочих, курортных, дачных поселках - преимущественно на пешеходной части улиц (под тротуарами) и в полосе между красной линией и линией застройки…

Кроме того, трассу для прокладки оптического кабеля выбирают исходя из следующих условий:

- минимальной  длины между оконечными пунктами;

- выполнения  наименьшего объема работ при  строительстве;

-возможности  максимального применения наиболее  эффективных средств индустриализации  и механизации строительных работ;

- удобства  эксплуатации сооружений и надежности  их работ.

 

В процессе ознакомления с трассой особое внимание должно быть обращено на сложные участки: речные переходы; пересечения автомобильных, железнодорожных путей, трубопроводов; прокладку кабеля по мостам, тоннелям, в заболоченных местах, на скальных и гористых участках, в населенных пунктах. На основании этих данных затем выбирают наиболее оптимальные планы прокладки ОК на различных участках трассы, детализируют технологию строительства ВОЛС и т.д.

Краткая характеристика каждого из возможных вариантов приведена в таблице 3.1

Трассы возможных вариантов маршрута показаны на рисунках 3.1 и 3.2

Схема трассы приведена на рисунке 3.3.

 

Таблица

№ п.п.	Наименование	Вариант
		1	2
1	Протяжённость трассы, км	376	441
2	Местоположение регенерационного пункта	Воронеж	Омск
3	Пересечения с автомобильными дорогами	2	4
4	Пересечение с ж/д путями	2	4
5	Пересечение рек	2	3

 

В моем курсовом проекте, наиболее удобным для проектируемого направления будет первый вариант – это прокладка в грунт оптического кабеля вдоль автомобильной дороги Липецк – Воронеж – Курск. Почему?

Во-первых, создание наибольших удобств при эксплуатационном обслуживании;

Во-вторых, максимальное применение средств механизации при строительстве;

В-третьих, наикратчайшее протяжение трассы и наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства (реки, карьеры, дороги и прочие препятствия) в сравнение с вариантом 2.

 

Рисунок 3.1 – Первый вариант проектируемой трассы

 

 

Рисунок 3.2 – Второй вариант проектируемой трассы

 

 

4.    ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

 

Выбор аппаратуры синхронной цифровой иерархии основывается на заданной в условии скорости передачи.

Таким образом , чтобы обеспечить скорость передачи между оконечными пунктами 400 мбит/с необходимо использовать мультиплексор уровня STM-4, предназначенный для организации цифрового потока со скоростью 622 кбит/с.

В качестве системы передачи используются оконечные мультиплексоры с потоками плезиохронного уровня Е1, а также мультиплексор ввода/вывода STM-4 с потоками ввода/вывода Е1.

 

Таблица 4.1 – Основные параметры типовых систем передачи

 

Параметр	Значения
Цифровой сигнал	STM – 4
Скорость передачи, кбит/с	622080
Средняя излучаемая мощность: максимальная, дБм минимальная, дБм	+2 -3
Параметры приемника: чувствительность, дБм уровень перегрузки, дБм	-28 -8

 

 

 

5. Расчет основных параметров передачи оптического волокна. Выбор класса ОВ.

 

5.1. Выбор класса ОВ

 

В ВОК электросвязи используются в основном одномодовые ОВ, характеристики которых регламентируются  Рекомендациями Международного Союза Электросвязи – сектора стандартизации электросвязи (МСЭ-Т/ITU-Т).

Коэффициент затухания кварцевых ОВ с увеличением длины волны излучения сначала уменьшается примерно от 0,3…0,4дБ/км на длине волны 1,31 мкм до 0,16…0,25дБ/км на длине волны 1,55 мкм затем возрастает. На длине волны 1.38 мкм затухание резко возрастает до 2 дБ/км за счет поглощения излучения в гидроксильных ионах ОН. В последние годы ряду фирм удалось улучшить технологию очистки ОВ от этой примеси и получить волокно без гидроксильного пика.