Проектирование цифровой первичной сети связи

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: Цифровые системы передачи

Тема: Проектирование цифровой первичной сети связи

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛС

2. Расчет необходимого числа каналов

3. Определение требуемого числа оптических волокон в оптическом кабеле

4. Выбор типа оптического кабеля

5. Расчет параметров оптического кабеля

6. Расчет длины регенерационного участка

7. Структурная схема организации связи

8. Построение схемы энергетического баланса элементарного кабельного участка и расчет потерь ВОЛС

9. Составление сметы на строительство и монтаж ВОЛС

10. Меры безопасности и типовые инструкции по охране труда

Заключение

Используемая литература

Введение

Научно-технический прогресс во многом определяется скоростью передачи информации и объемом переданной информации. Возможность резкого увеличения объемов передаваемой информации наиболее полно реализуется в результате применения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), которые по сравнению с такими широко распространенными средствами, как спутниковая связь и радиорелейные линии, имеют ряд преимуществ. Среди них можно указать следующие:

. Широкая полоса пропускания

. Малое затухание оптического сигнала в волокне

. Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле

. Высокая помехозащищенность

. Малый вес и объем

. Высокая защищенность от несанкционированного доступа

. Гальваническая развязка

. Взрыво-пожаробезопасность

. Экономичность

. Длительный срок эксплуатации

. Возможность подачи электропитания

В мире достигнут огромный прогресс в развитии ВОЛС. В настоящее время волоконно-оптические кабели и системы передачи для них выпускаются многими странами мира. В связи с появлением систем передачи синхронно-цифровой иерархии получают широкое применение современные отечественные волоконно-оптические кабели и волоконно-оптические системы передачи (ВОСП).

Применение оптических кабелей целесообразно и экономически эффективно на всех участках взаимоувязанной сети связи РФ. Это не только значительно повышает технико-экономические показатели систем передачи, но и обеспечивает возможность поэтапного перехода к цифровым сетям интегрального обслуживания.

В нашей стране широко используются ВОЛС на межстанционных соединительных линиях ГТС, магистральных и внутризоновых линиях, на локальных компьютерных сетях и сетях кабельного телевидения.

Важным этапом развития магистральной сети связи является строительство Транссибирской волоконно-оптической линии связи (ТЛС), пролегающей по территории России и связывающей Европу с Японией и Южной Кореей.

Основной задачей технической эксплуатации ВОЛС является обеспечение качественной и бесперебойной их работы. Бесперебойная работа ВОЛС достигается постоянным техническим надзором за их состоянием, систематическим выполнением профилактических мероприятий по предупреждению повреждений и аварий, своевременным устранением возникающих неисправностей и проведением необходимых дополнительных работ.

Техническая эксплуатация магистральных ВОЛС координируется акционерным обществом "Ростелеком" через территориальные центры магистральных связей (ТЦМС). В состав ТЦМС входят технические узлы магистральных связей (ТУСМ), а в состав ТУСМ, в свою очередь, - сетевые узлы связи (СУС) и кабельные участки (КУ).

Содержание курсового проекта, представляет собой разработку и проектирование кабельной магистрали для организации многоканальной связи различного назначения между городами.

цифровая первичная связь сеть

1. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛС

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.

Проектирование кабельной трассы осуществляется следующим образом:

сначала выполняется обоснование экономической целесообразности и необходимости реализации данной конкретной линии, затем осуществляется детализация проекта по конструкциям кабелей, типам оконечных разделочных устройств, используемого активного оборудования.

Проектирование кабельной трассы делится на два основных этапа. На первом из них работа проводится с использованием технической документации, существующей кабельной канализации, коллекторов и других инженерных сооружений, трассы которых совпадают с направлением прокладки создаваемой линии.

На втором этапе проектная документация уточняется и корректируется на месте - визуальным осмотром. На этом этапе осуществляется уточнение мест расположения промежуточных и оконечных муфт.

В процессе ознакомления с трассой особое внимание должно быть обращено на сложные участки: речные переходы; пересечения автомобильных, железнодорожных и трамвайных 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, составляют календарный план производства работ по участкам с учетом трудоемкости операций, рассчитывают потребность машин и механизмов, определяют пункты возможного размещения кабельных площадок и помещений для проведения входного контроля ОК. Кроме того, решаются вопросы организации служебной связи с помощью радиостанций УКВ диапазона.

Оптические кабели могут прокладываться:

. В кабельной канализации;

. По техническим эстакадам;

. По стенам зданий;

. С подвеской на столбах.

При этом должны выполняться требования, необходимые для нормального функционирования волоконно-оптической линии связи.

2. Расчет необходимого числа каналов

Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Сначала определим количество людей, проживающих в г. А и г. Б на момент выполнения проекта, по следующей формуле:

Н_t= Н_о × (1 + Р/100) ^t (1)

где Р - коэффициент среднегодового прироста населения, Р= 2,6 %

Н_о - количество народонаселения на момент переписи

t= 5 + (t_{m -} t_o) (2)

где t_m - год составления проекта

t_o - год, в который производилась перепись

Подставляя исходные данные в формулу (2) определяем:

t = 5 + (2012-2010) = 7

Подставляя исходные значения в формулу (1) определяем количество жителей в городах, с учетом проста, соответственно получаем:

В г. А: Н_t = 1423300 × (1+ 2,6/100) ⁷ = 1703445 чел.

В г. Б: Н_t = 2476500 × (1+ 2,6/100) ⁷ = 2963943 чел.

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи, зависит от различных факторов. Взаимосвязь определяется на основании статистических данных, полученных предприятием связи за предшествующие года. Эти взаимосвязи выражаются через коэффициент тяготения f₁ = 0,02.

Число телефонных каналов между двумя междугородними станциями заданных пунктов определяется по формуле:

N_тлф = α₁ × f₁× y × (m_a × m_b / (m_a + m_b)) + β₁ (3)

где α₁, β₁ - коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, α₁= 1,3; β₁= 5,6.

у - коэффициент Эрланга, у = 0,05 Эрл.

m_a, m_b - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями.

Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равный 0,41 количество абонентов можно определить по формуле:

m = 0,41 Н_t (4)

Подставляя исходные значения в формулу (4), определяем количество абонентов в городе А и городе Б соответственно:

m_a = 0,41 × 1703445 = 698412

m_b = 0,41 × 2476500 = 1015365

Следовательно, подставляя все полученные значения в формулу (3) определяем число телефонных каналов между городами А и Б:

N_тлф =1,3×0,02×0,05× (698412×1015365/ (698412+1015365)) +5,6 = 544

По проектной ВОЛС предполагается организация других видов связи, например, телеграфная связь, передача данных и т.д. Общее число каналов между двумя междугородними станциями заданных пунктов определяется по формуле:

N_общ = N_тлф + N_тв + N_пв + N_пд + N_пг + N_тр + N_{тг (}5)

где N_тлф - количество телефонных каналов для двухсторонней связи;_тв - количество телевизионных каналов;_пв - количество каналов проводного вещания;_пд - количество каналов передачи данных;_пг - количество каналов передачи газет;_тр - количество транзитных каналов;_тг - количество телеграфных каналов.

Упрощая формулу (5) получаем новую формулу (6) для расчета общего количества каналов между станциями.

_общ = 2 × N_тлф + N_тв (6)

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, то есть каналы тональной частоты, как это делается в аппаратуре передачи данных, то необходимо произвести соответствующий пересчет, принимая во внимание, что один телевизионный канал составляет 1600 каналов тональной частот.

Следовательно, подставляя полученные значения и исходные данные в формулу (6) определяем общее количество каналов, равное:

N_общ = 2 × 544 + 16 × 1600 = 26688

3. Определение требуемого числа оптических волокон в оптическом кабеле

Выбор системы передачи определяется числом каналов, организуемых на данном направлении, видами передаваемой информации, требованиями к качественным показателям каналов передачи и соображениями экономической эффективности. Как правило, существует несколько вариантов выбора системы передачи и предпочтение отдается такой системе, которая обеспечивает возможность качественной передачи требуемого объема информации и одновременно требует меньших затрат на строительство и последующую эксплуатацию. Выбор наиболее рациональной системы определяется технико-экономическим сравнением вариантов. При этом следует также учитывать возможность использования существующих сооружений связи.

Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) - совокупность активных и пассивных устройств, предназначенных для передачи информации на расстояния по оптическим волокнам. Необходимое количество волокон два основных и два резервных. Для магистральной сети ВСС предусматривается ВОСП типов "Сопка-4" (139,264Мбит/с), "Сопка-4М", "Сопка-5" (139,264 х 4 Мбит/с), ИКМ-480 (155,52 Мбит/с) для таких скоростей передачи информации применяются только одномодовые ОВ, так как градиентные многомодовые ОВ ограничивают длину РУ за счет дисперсионных искажений. Обобщенная структурная схема приведена на рисунке 1 графического материала. Чтобы обеспечить передачу необходимого числа каналов, будем использовать ВОСП типа ИКМ-480.

Необходимое число систем передачи определяется по формуле:

_сп = N_аб / Р (7)

где N_ab - общее число каналов между пунктами А и Б;

Р - коэффициент многоканальности

Подставляя исходные данные в формулу (7) определяем:

_сп = 26688/1920 = 14,3 = 15

Требуемое число оптических волокон в ОК рассчитаем по формуле:

в=2Ncп (8)

Подставляя полученные данные в формулу (8) определяем количество оптический волокон:

_oв = 2 × 15 = 30

4. Выбор типа оптического кабеля

Исходя из расчета количества оптических волокон, необходимых для нормальной работы оптической линии связи, нужно использовать оптический кабель, содержащий 32 или выше оптических волокон. Также стоит принять во внимание тот факт, что запас оптических волокон в кабеле должен находиться в пределах от 2 до 8. Делать запас свыше этого значения с экономической точки зрения невыгодно, поэтому для данной линии связи, с учетом всех расчетов, я выбрал оптический кабель фирмы ООО "Эликс-кабель" марки ЭКБ-ДПС-Н-36Е6 ТУ 3587-006-001-450.2-99.

ЭКБ-ДПС-Н-36Е6 ТУ 3587-006-001-450.2-99 - кабель содержит 36 стандартных одномодовых оптических волокон (Рек. МСЭ - Т G.652), имеет диэлектрический центральный силовой элемент (ЦСЭ), полиэтиленовую внутреннюю оболочку, однослойную броню из круглых стальных проволок, наружную оболочку из материала не распространяющего горения.

Данный кабель представлен в разрезе на рисунке 1, со всеми внутренними элементами.

Рисунок 1 - Разрез кабеля ЭКБ-ДПС-Н-36Е6

где 1 - оптическое волокно

- оболочка оптического модуля

- центральный силовой элемент

- изолированная медная жила

- гидрофобное заполнение

- обмоточная лента

- промежуточная оболочка из полиэтилена

- подушка из крепированной бумаги

- сталеленточная броня

- наружная защитная оболочка из полиэтилена

5. Расчет параметров оптического кабеля

Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления n₁ и n₂.

Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе сердцевина оболочка и защита от помех из окружающего пространства.

Магистральные кабели предназначаются для передачи информации на большие расстояния и на большое число каналов. Они должны обладать малыми затуханиями и дисперсией и большой информационно - пропускной способностью.

Оптический кабель характеризуется следующими параметрами:

)        Относительная разность показателей преломления

Данный параметр определяется по формуле:

Δ= (n₁²-n₂²) / (2n₁²) (9)

где n₁ - показатель преломления сердцевины

n_{2 -} показатель преломления оболочки

Подставляя исходные значения в формулу (9) определяем относительную разность показателей преломления:

Δ = (1,493² - 1,490²) / (2 × 1,493²) = 0,002

)        Абсолютная разность показателей преломления

Этот параметр оптического кабеля характеризует разность между показателем преломления сердцевины и оболочки. Эту разность можно определить по формуле:

Δn = n₁ - n_{2 (}10)

Подставляя данные значения в формулу (10) определяем относительную разность показателей преломления:

Δn = 1,493 - 1,490 = 0,03

)        Числовая апертура

Этот параметр характеризует световод с точки зрения условий ввода излучения в световод (ширина диаграммы направленности излучений источника) и вывода излучения из световода, которое определяет чувствительность фотоприемника. Данный параметр рассчитывается по формуле:

NА = sin φ_a = √n₁²-n₂² (11)

Подставляя значения показателей преломления в формулу (11) определяем:

А = √1,493² - 1,490² = 0,1

Так как NA < 0,2, то необходимо использовать низкотемпературные волокна.

)        Нормированная или характеристическая частота

Является важнейшим обобщенным параметром волоконного световода, используемым для оценки его свойств. Это частота, при которой процесс передачи энергии по световоду прекращается и только одна одномодовая волна НЕ₁₁ не имеет критической частоты, для нее нормированная частота находится по формуле:

= 2 × π × d × NA / λ (12)

Где d - диаметр оптического волокна- числовая апертура

λ - рабочая длина волны

Подставляя расчетные данные в формулу (12) определим значение нормированной частоты:

= 2 × 3,14 × 5 × 0,1/1,55 = 2,02

) Критическая частота

При определенной длине волны наступает такой режим, когда луч падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей волны и энергия вдоль световода не переносится.

Это соответствует случаю критической длины волны λ_кр и критической частоты f_кр.

Тогда критическая частота определяется по формуле:

_кр = 2,405с / (π × d × NA) (13)

где с - скорость света

Подставляя исходные значения в формулу (13) получаем:

_кр = 2,405 × 3 × 10⁸/ З,14 × 10 × 10^-6 × 0,1 = 2,3 × 10¹⁴ Гц

При частоте выше критической вся энергия поля концентрируется внутри сердечника световода и эффективно распространяется вдоль нее. Ниже критической частоты энергия рассеивается в окружающем пространстве и не передается по световоду.

)        Критическая длина волны

Данный параметр можно рассчитать по следующей формуле:

λ_{кр =} π × d × NA / (2,405 ∙ n₁) (14)

Подставив необходимые значения в формулу (14), определяем критическую длину волны:

λ_кр = З,14 × 10 × 10^-6 × 0,1/ (2,405 × 1,493) =1,51мкм.

Таким образом, в световоде могут распространяться лишь волны длиной, меньше, чем λ_кр = 1,51 мкм.

) Коэффициент затухания

Ослабление световодных трактов волоконно-оптических кабелей (α) обусловлено собственными потерями в волоконных световодах (α_с) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (α_к).

Собственные потери (α_с) волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (α_п) и потерь рассеяния (α_р). Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (α_пр) могут быть значительными.

Дополнительные потери в оптических кабелях обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля, скруткой, изгибами волокон и технологическими неоднородностями в процессе изготовления волокна.

Их классифицируют по следующим составляющим:

А) α _{1 -} вследствие микроизгибов;

Б) α₂ - вследствие макроизгибов оптического волокна и других нарушений прямолинейности;

В) α₃ - за счет потерь в защитной оболочке;

Г) α₄ - вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля

Собственные потери можно определить по формуле:

α_с= α_п + α_р (15)

где α_п - потери на поглощение, α_р - потери на рассеяние

Соответственно потери на поглощение и потери на рассеяние можно определить по формулам:

α_п= 4,34 × π × n₁ × tgδ / λ (15.1)

α_р = К_р/ λ^{4 (}15.2)

где К_р - коэффициент рассеяния в кварце

tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь световода10^-12

Подставив исходные значения в формулу (15.1), определяем:

α_п = 4,34 × 3,14 × 1,493 × 10^-12/ (1,55 × 10^-9) = 0,0125 (дБ/км)

Подставив исходные значения в формулу (15.2), определяем:

α_р = 1,25/ 1,55⁴ = 0,2166 дБ/км.

В итоге подставив полученные значения в формулу (15) получаем:

α = 0,0125 + 0,2166 = 0,2291 дБ/км

) Дисперсия

Под дисперсией понимается увеличение длительности импульса оптического излучения при распространении его по оптическому волокну. Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и существование большого количества мод.

Дисперсия, вызванная первой причиной, называется хроматической (частотной) τ_хр, она состоит из двух составляющих - материальной τ_м и волноводной (внутримодовой) τ_в дисперсий. Причина хроматической дисперсии - некогерентность источника излучения. Волноводная дисперсия связана с зависимостью коэффициента распространения от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.

Дисперсия, вызванная второй причиной, называется модовой (межмодовой) τ_мод. Она обусловлена наличием большого количества мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Уширение импульсов в результате дисперсии, которое характеризуется временем нарастания сигнала и определяемое как разность между самым большим и самым малым временем прихода лучей в сечении световода на расстоянии от начала в 1 км, может быть рассчитано по формуле:

τ_рез = √τ_мод² + τ_хр² =√ τ_мод² + (τ +τ) ² (16)

В одномодовых оптических волокнах модовая дисперсия отсутствует, поэтому формула (16) примет вид:

τ_рез = √ (τ +τ) ² (16.0)

Результирующее значение дисперсии определяется хроматической дисперсией, которая в свою очередь состоит из внутримодовой (волновой) и материальной дисперсий, которые соответственно определяются по формулам:

τ_в = Δλ × В (λ) пс/км (16.1)

τ_м = Δλ × М (λ) пс/км (16.2)

где В (1,55 мкм) = 12 пс/ (нм км); М (1,55 мкм) = - 18 пс/ (нм км) Δλ = 2,5 нм;

Подставив исходные значения в формулу (16.1), определяем:

τ _в = 2,5 × 12 =30 (пс/км)

Подставив исходные значения в формулу (16.2), определяем:

τ_м = 2,5 × (-18) = - 45 (пс/км)

Подставив полученные значения в формулу (16.0), определяем результирующее значение дисперсии:

τ_рез =√ (30+ (-45)) ² = 15 (пс/км)

) Максимальная ширина полосы пропускания (ΔF)

Она определяет объем информации, который можно передавать по оптическому кабелю. Ограничение ЛЕ применительно к цифровым системам передачи обусловлено тем, что импульс на приеме приходит размытым, искаженным вследствие различия скоростей распространения в световоде отдельных его частотных составляющих. Полоса частот связана с дисперсией соотношением:

ΔF = 0,44/τ _рез (17)

Подставив исходные значения в формулу (17) определяем ширину полосы пропускания:

ΔF = 0,44/ (15 × 10¹²) = 29,33 (ГГц × км)

) Границы изменения фазовой скорости

Данный параметр необходимо рассчитывать как для сердцевины, так и для оболочки оптического волокна, этот параметр определяется по формуле:

V = с/n (18)

Подставляя исходные значения показателей преломления в формулу (18), определяем границы изменения фазовой скорости моды в волокне:

с/n₁ = 3 ∙ 10^5/1,493 = 201342 (км/с), с/n₂ = 3 ∙ 10^5/1,490 = 202702 (км/с)

Учитывая рассчитанные параметры оптического кабеля, имеем магистральный оптический кабель ЭКБ-ДПС-Н-36Е6 ТУ 3587-006-001-450.2-99.

6. Расчет длины регенерационного участка

По мере распространения оптического сигнала по линии происходит снижение уровня мощности и увеличение дисперсии его составляющих во времени. Определение длины регенерационного участка ВОЛС производится на основе заданного качества связи и пропускной способности линии после того, как выбраны типовая система передачи

(SТМ-1) и оптический кабель (ЭКБ-ДПС-Н-36Е6).

Качество связи в первом приближении определяется уровнем флуктуационных шумов на выходе фотоприемника и межсимвольной интерференцией, то есть перекрытием импульсов при их уширении. С ростом длины линии уширение импульсов увеличивается и вероятность ошибки возрастает. Таким образом, длина регенерационного участка l_р ограничивается либо ослаблением, либо уширением импульса в линии для безискаженного приема сигналов достаточно выполнить требование:

_в= 0,44/ (τ_рез × F_т) (19)

где F_т - тактовая частота (скорость передачи линейного сигнала для ВОСП SТМ - 1, равная 155,520 Мбит/с)

Подставив заданные значения в формулу (19), определяем

_в = 0,44/ (15 × 1012 × 155,52 × 106) = 188,6 км.

Длину регенерационного участка, определяемого затуханием линии, можно определить по следующей формуле:

_pmax< (A_{max -} 2 × a_ps - M) / (α + a_нс/l_стр) (19.1)_pmin> А_min / (α + a_нс/l_стр) (19.2)

где А_max, А_min (дБ) - максимальное и минимальное значение перекрываемого затухания аппаратуры ВОЛС, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более чем 1∙10 - ¹⁰

α (дБ/км) - километрическое затухание в оптическом волокне кабеля._нс (дБ) - среднее значение затухания на стыке между строительными длинами на участке регенерации._рс (дБ) - затухание разъемного оптического соединителя._стр (км) - среднее значение строительной длины.

Подставив числовые значения в формулы (19.1) и (19.2) получаем соответственно:

_pmax = (39 - 2 ∙ 0,5 - 7) / (0,23 + 0,1/2) =32/0,28= 111 (км)_pmin = 7 / (0,23 + 0,1/2) = 7/0,28 = 28 (км)

Рассчитанную длину регенерационного участка будем учитывать при распределении НРП и ОУП на трассе А - Б Рассмотрим размещение НРП и ОУП на трассе.

На рисунке 2 изображена структурная схема данной линии связи.

Рисунок 2 - Структурная схема линии связи

7. Структурная схема организации связи

В наше время при организации связи по ВОЛС предпочтение отдается сетям SDH. В данном проекте в качестве системы передачи мы используем, как уже отмечалось, ВОСП SТМ-1. Эта аппаратура обеспечивает существенно большую длину регенерационного участка, что позволяет реализовать высокие показатели качества работы системы и её надежность за счет сокращения числа промежуточных пунктов.

Оптический линейный тракт состоит из станционного оборудования, оконечных пунктов, оборудования промежуточных обслуживаемых и необслуживаемых пунктов.

Станционное оборудование оконечных пунктов содержит стойки окончания линейного тракта; стойки телемеханики и служебной связи; аппаратуру отображения и документирования служебной информации; станционные кабели; контрольно-измерительную аппаратуру; комплекс специализированного инструмента для монтажа одномодового кабеля в полевых условиях.

Оборудование НРП содержит: блоки линейных регенераторов; блоки телемеханики и служебной связи; блоки выделения резервного канала для спецпотребления; блоки вторичного электропитания; вводно-кабельные оптические устройства; контейнер группового типа для размещения оборудования НРП для двух систем передачи.

Характеристики волоконно оптической системы передачи на базе модуля SТМ - 1 представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики ВОСП STM - 1

Электропитание оконечного оборудования (ОП и ОРП) осуществляется от электропитающих установок постоянного тока напряжением 24В или 60В с заземленным положительным полюсом. Электропитание аппаратуры НРП осуществляется от автономных источников питания или дистанционно с обслуживаемых пунктов.

При установке оборудования двух и более систем передачи предусматриваются два независимых ввода питания систем и ввод питания системы получает питание от собственных источников вторичного электропитания. Мощность, потребляемая в НРП оборудованием двух систем передачи, составляет не более 45Вт.

Техническое обслуживание аппаратуры заключается в оперативном контроле за техническим состоянием станционных и линейно-кабельных сооружений, проведении планово-профилактических и организация ремонтно - восстановительных работ.

8. Построение схемы энергетического баланса элементарного кабельного участка и расчет потерь ВОЛС

Для построения линейного тракта ВОЛС осуществляется расчет энергетических потенциалов и строится график энергетического баланса, в котором указывается потери на линии (в виде наклонной ступенчатой линии энергетические потери ВОЛС или ЭКУ), для каждого линейного тракта должен быть обеспечен энергетический запас 6 дБ, его расходуют на компенсацию возможных ухудшений и характеристик волокна и оптоэлектронных модулей в процессе эксплуатации, а также на дополнительные стыки при ремонте кабеля (с учетом величин энергетического запаса и потерь в волокне, дисперсионных искажений, потерь на стыках при сращивании строительных длин ВОК). При вводе излучения от излучателя в волокно и из волокна к приемному оптическому модулю в ВОЛС можно обеспечить следующие предельные длины регенерационных участков, указанных в таблице 2.

Таблица 2 - длины регенерационных участков

Совокупность последовательных соединенных оптических волокон линейного и станционного кабеля, а также оборудования сопряжения, включает в себя разъемные и неразъемные оптические соединители, линейные и станционные соединительные устройства, образуя элемент кабельного участка ЭКУ, для которого составляется диаграмма энергетических потерь (энергетический баланс).

Модулированное оптическое излучение в одноволоконном станционном кабеле вводится через специальные оптические соединители, потери на котором составляют до 1 дБ.

Одноволоконный станционный оптический кабель соединяется с линейным кабелем методом сварки, что уменьшает потери мощности, сварные соединения размещаются и фиксируются в специальных устройствах, стыка станционных и линейных кабелей (УССЛК) эти устройства обеспечивают защиту соединений и каждого волокна от повреждений а также здесь хранится технический запас оптического волокна, необходимый для выполнения операций по сварке.

Соединители линейного кабеля выполнены также методом сварки, места соединения располагают в герметизированных муфтах, вносимые потери в сварных соединениях не должны превышать 0,04 дБ - для многомодового волокна и 0,01 дБ для одномодового волокна.

Длина ЭКУ зависит в основном от параметров аппаратурно-кабельного комплекса ВОЛС на участках регенерации. Зависимость определяется типом изучаемой длины волны (λ) и уровнем средней мощности на выходе передатчика (Р_пер). Шириной спектра оптического излучения (∆λ) суммарным затуханием в ОК, включает собственные потери в ОВ, по потерям при вводе и выводе а₁ и а₂, потери в разъемном соединении, а также в сварном соединении линейного кабеля типа фотоприемного устройства, минимальным допустимым уровнем оптического сигнала на его входе (P_min). По скольку параметры элементов ЭКУ не являются стабильными а также необходимо учесть деградацию и старение оптического волокна, предусматривают запас уровня оптического сигнала а₀. Такой же запас уровня мощности а_к предусмотрен для случая в возможном увеличении затухания в следствие влияния факторов окружающей среды, появления сростков увеличения длины кабелей при проведении ремонтных работ а_к = 3дБ. С учетом изложенного выше максимальная длина ЭКУ в км определяется по формуле:

L = W - а_{1 -} а_{2 -} n × а_{нc -} а_{o -} а_к/а (20)

где а - коэфицент затухания оптического волокна (дБ/км) на рабочей длине волны ВОСП (λ)

n - число сварных соединений в оптической цепи регенерационного участка

а_с - среднее значение потерь в сварных соединениях (дБ) на рабочей длине ВОСП

W - энергетический потенциал, является основной из основных характеристик аппаратуры линейного тракта, определяется как разность между уровнями средней мощности оптического сигнала на выходе передающего (передающие и линейные допустимы на входе приемного оптического модуля) значение примерно = 20 - 50 дБ.

Подставляя числовые значения в формулу (20), определяем энергетический потенциал кабельного участка:

L = 50 - 15 × 0,2 - 15 × 0,2 - 78 × 0,02 - 3 - 3/0,2291 = 26,34 (дБ)

. Составление сметы на строительство и монтаж ВОЛС

Смета на строительство объекта является основным документом, на основании которого осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчет за выполнение строительно-монтажных работ между подрядчиком и заказчиком. В курсовом проекте производится определение капитальных затрат только на строительно-монтажные работы линейных сооружений, для чего должны быть составлены локальная и объектная сметы. Стоимость, определяемая локальными сметами, включает в себя прямые затраты, накладные расходы и плановые накопления. Прямые затраты учитывают основную заработную плату рабочих, стоимость эксплуатации строительных машин и строительных материалов. Накладные расходы учитывают затраты на организацию, управление и обслуживание строительства.

Чтобы составить смету, необходимо рассчитать длину кабеля, необходимую для обеспечения связи между Новосибирском и Новокузнецком.

Для этого необходимо учесть кабель, который используется для прокладки в канализации, при пересечении с шоссейными и железнодорожными трассами.

Дополнительную длину кабеля определим следующим образом:

L_доп = 3 + 3 + 0,02 + 0,03 = 6,05 км

Тогда общая длина кабеля рассчитывается по формуле

L_общ = L_д + L_доп (21)

Подставляя числовые значения в формулу (21), определяем:

L = 155 + 6,05 = 161,05 км

Рассчитаем общее число муфт, используемых при прокладке кабеля на трассе по формуле:

N_м=L/2-1 (22)

Подставив найденные значения в формулу (22), находим количество муфт:

N_м = 161,05/2 - 1 = 79

Число строительных длин определяем по формуле

n_уч = L/2 (23)

Подставив числовые значения в формулу (23) найдем количество строительных длин:

n_уч = 161,05/2 = 80

Локальная смета на строительство ВОЛС представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Локальная смета на строительство ВОЛС

Таблица 4 - Объектная смета

10. Меры безопасности и типовые инструкции по охране труда

1. Источники излучения и меры предосторожности

В результате развития отрасли в течение многих лет мы имеем несколько типов источников излучения различной мощности, работающих на вполне определенных длинах волн (см. таблицу). В оптоволоконных системах используются три их типа: светодиоды, обычные лазеры и лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser - VCSEL). Имеются и несколько вариантов этих трех видов устройств: лазеры с резонатором Фабри - Перо и распределенной обратной связью, а также светодиоды поверхностного и торцевого излучения. Кроме того, для усиления оптических сигналов широко используются усилители, в том числе полупроводниковые (Semiconductor Optical Amplifier - SOA) и более распространенные усилители на основе обогащенных эрбием волокон (Erbium-Doped Fiber Amplifier-EDFA).

. Детектирование излучения.

Среди приборов, используемых для обнаружения излучения, наиболее распространенными являются измерители оптической мощности. Они содержат фотодетекторы, с помощью которых измеряется мощность излучения различных длин волн. Кроме того, применяются и другие устройства - фотосенсорные карты, реагирующие на падающее на них инфракрасное излучение при соответствующей электронной активизации, и приборы инфракрасного видения, преобразующие инфракрасное излучение с длинами волн 800 и 1300 нм в видимый свет. С помощью последних обычно определяют мощностные характеристики источников излучения.

Специалисты, имеющие дело с оптической техникой передачи данных, обязательно должны руководствоваться правилом, что любое волокно может оказаться активным. Поэтому никогда не следует заглядывать в выходное отверстие передатчика или в торец коннектора.

Для осмотра элементов оптических кабельных систем самым привычным прибором является микроскоп. Понятно, что он позволяет исследовать поверхность торца волокна, но не способен обнаружить исходящее из него инфракрасное излучение. Для контроля за качеством обработки поверхности волокна подходят микроскопы с увеличением в 200-400 раз. Обычно для защиты глаз в них встраивают лазерный фильтр,

ослабляющий уровень излучения на 2-35 дБ в зависимости от длины волны. Микроскопы с фильтрами несколько дороже обычных, но безопаснее. В своей работе всегда используйте именно такие микроскопы и, перед тем как заказать их, изучите спецификацию каждого из них.

Более дешевые микроскопы, с увеличением в 30-100 раз, которыми комплектуют многие наборы для инсталляции оптических кабельных систем, часто совсем не имеют фильтров. При работе с ними высока вероятность случайного повреждения глаз. Поэтому такие приборы не рекомендуется использовать ни для контроля качества обработки волокон, ни для проверки выполнения требований техники безопасности. Во всяком случае, работая с таким микроскопом, пользователь должен всегда надевать очки, предохраняющие глаза от излучения лазера.

. Обработка волокна.

В большинстве оптических кабельных систем используется стеклянное волокно, покрытое оболочкой. Последняя обеспечивает необходимую прочность, упрощает обращение с волокном и позволяет

производителю маркировать волокна различными цветами с целью их визуальной идентификации. В процессе монтажа коннекторов или сращивания кабелей оболочка удаляется, что позволяет совмещать волокна с требуемой точностью. В момент снятия оболочки возникает ряд вопросов, касающихся правильного обращения с инструментами и химикатами, обработки волокна и утилизации его осколков. Как только внешняя оболочка удаляется, волокно становится незащищенным и легко ломается. Вероятность попадания осколков волокна под кожу в этот момент наибольшая. Поэтому желательно оборудовать рабочее место так, чтобы онобылобезопасно.

Подходящие для этого коврики и столы выпускают многие производители.

Поверхность стола должна иметь покрытие, контрастирующее по цвету с подвергаемым обработке волокном, а это как раз и является одним из условий более удобной и безопасной работы. Для лабораторных и производственных помещений подходит черная, не отражающая свет и устойчивая к воздействию химических препаратов рабочая поверхность, которая легко очищается; конструкция стола должна быть такой, чтобы в его швах и по краям не скапливались осколки волокна.

Для полевых условий рекомендуются черные коврики с матовой поверхностью; главное их качество - малая масса и транспортабельность (они легко скатываются и хранятся в ящике с инструментами). Альтернативой могут служить рабочие столики трех видов. Для телекоммуникационных помещений лучше всего подходит маленький легкий стол. Безопасная рабочая среда предполагает наличие у него неотражающей рабочей поверхности и контейнера для обрезков волокна. Для тех, кто занимается сращиванием кабелей, лучше всего подходят более длинные столы с регулировкой высоты. Желательно также наличие хорошего освещения, увеличительных очков и устройств для крепления кабелей, предохраняющих их от повреждений.

Хорошо освещают рабочее место лампы с "гусиной шеей", которые очень хороши как в лабораторных, так и в полевых условиях.

. Защитные очки.

При работе с лазерами класса 3 персоналу следует надевать защитные очки с соответствующими фильтрами. Специалисты, имеющие дело с компонентами на основе лазеров типа VCSEL, должны носить защитные очки, рассчитанные на длину волны 850 нм. Кроме того, оснащать их следует фильтрами с оптической плотностью (optical density - O. D.), соответствующей конкретной прикладной задаче. Например, при O. D., равной единице, затухание проходящего оптического излучения составляет 10 дБ; при O. D., равной 2, - 100 дБ и т.д. Зная выходную оптическую мощность источника излучения, можно определить необходимое значение O. D., снижающее мощность проходящего излучения до безопасного уровня.

При обработке волокон, особенно при монтаже коннекторов и сращивании кабелей, вполне пригодны обычные защитные очки. При нормальном ходе работы они предотвращают попадание фрагментов волокна в глаза. Однако предположим, что вам вдруг захотелось тереть глаза. Если при этом к рукам прилипли кусочки волокна, такое, безобидное на первый взгляд, желание может свести на нет предохранительную функцию защитных очков: осколки волокна малы и прозрачны, они легко могут прилипнуть к коже, оставаясь незаметными.

По этой же причине рекомендуется чаще мыть руки, и это будет еще одним средством защиты глаз. Раз уж работа в очках необходима и в них придется проводить длительное время и в лабораторных, и в полевых условиях, особое внимание следует обратить на их конструкцию и удобство.

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ РАБОТАХ НА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЯХ СВЯЗИ ТОИ Р-45-071-97

. Общие требования безопасности

.1 К выполнению работ на волоконно - оптических кабелях связи допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обучение методам и приемам безопасной работы, проверку знаний по охране труда в соответствии с Положением о порядке обучения и проверки знаний по охране труда руководителей специалистов и рабочих предприятий, учреждений и организаций связи, имеющие соответствующую квалификацию и группу по электробезопасности не ниже III.

.2 Работа на волоконно-оптических кабелях связи производится бригадой в составе не менее двух человек.

.3 Работы проводятся по наряду, по распоряжению.

.4 Каждый работник должен быть обеспечен специальной одеждой и специальной обувью и средствами индивидуальной защиты в соответствии с Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам связи согласно его профессии и должности.

Дополнительно работнику, выполняющему монтаж волоконно - оптического кабеля, необходимо пользоваться клеенчатым фартуком по ГОСТ 12.4.029-76 (тип А НмВн) и иметь защитные очки по ГОСТ 12.4.013-86 типа ЗН5-72Г1 для наблюдения за сваркой.

.5 При проведении работ на волоконно-оптических кабелях связи возможно воздействие следующих опасных и вредных производственных факторов:

повышенное значение напряжения электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

возможность образования взрыво- и пожароопасных сред;

работа с вредными веществами (нефрас С 150/200, ацетон, эпоксидные смолы, лаки);

возможность воздействия лазерного излучения генератора;

попадание остатков оптического волокна на кожу работника;

неблагоприятные метеорологические условия.

.6. Персонал, проводящий работы на волоконно-оптических кабелях связи, обязан:

.6.1 Выполнять только ту работу, которая ему поручена.

.6.2 Соблюдать правила внутреннего трудового распорядка.

.6.3 Знать правила пользования средствами индивидуальной защиты.

.6.4 Соблюдать меры пожарной безопасности.

.6.5 Уметь оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим от электрического тока, от лазерного излучения и при других несчастных случаях.

.6.6 О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец должен немедленно известить непосредственного руководителя работ.

.7 За невыполнение данной Инструкции виновные привлекаются к ответственности согласно правилам внутреннего трудового распорядка или взысканию, определенными Кодексом законов о труде Российской Федерации.

. Требования безопасности перед началом работы

.1 Получить задание на выполнение работы.

.2 Получить целевой инструктаж по безопасности труда.

.3 Подготовить необходимый для выполнения данной работы инструмент, приспособления, приборы и средства индивидуальной защиты и внешним осмотром определить работоспособность их.

.4 Проверить комплектацию и работоспособность передвижной лаборатории.

.5 Одеть спецодежду.

.6 Подготовить рабочее место.

. Требования безопасности во время работы

.1 Монтаж оптического кабеля должен производиться в передвижной лаборатории, оснащенной всем необходимым для безопасного и удобного выполнения работ по монтажу волоконно-оптического кабеля.

.2 Салон кузова машины должен быть оборудован обогревом на период холодного времени года.

.3 В салоне кузова должны быть размещены:

рабочий стол и стул удобной конструкции;

ящик с монтажным материалом и инструментом;

укрепленный газовый баллон для работы газовой горелки;

первичные средства пожаротушения;

канистра с водой;

аптечка первой помощи;

тара для сбора отработанной ветоши и сколов оптического кабеля;

средства индивидуальной защиты;

устройство для сварки оптического волокна.

Устройство для сварки оптического волокна должно быть заземлено; иметь блокировку подачи высокого напряжения на электроды при открытой крышке узла во время установки оптического волокна; иметь световую индикацию включения напряжения питания и подачи высокого напряжения.

Запрещается эксплуатация прибора со снятым защитным кожухом блока электродов.

В случае необходимости наблюдения за сваркой (при отсутствии дисплея) работник обязан применять защитные очки.

.4 В салоне кузова должна быть приточно-вытяжная вентиляция, а непосредственно у рабочего места должен быть местный отсос, удаляющий при работе вредные пары и газы с помощью вентилятора или электропылесоса.

.5 Вентилятор или пылесос для отсоса вредных паров и газов должен включаться перед началом работы и выключаться не ранее чем через 5 минут после окончания работы.

.6 Освещенность рабочего места должна быть достаточной для безопасности выполнения работ.

.7 При использовании в работе полиуретанового клея необходимо пользоваться резиновыми или х/бумажными перчатками.

.8 При работе с растворителями использовать инструмент, не дающий при ударе искру.

.9 При использовании в работе газовых горелок или паяльных ламп соблюдать требования эксплуатации этих приборов.

. Требования безопасности в аварийной ситуации

.1 При возникновении аварии или ситуаций, которые могут привести к несчастным случаям, следует:

.1.1 Немедленно прекратить работы и известить своего непосредственного руководителя.

.1.2 Оперативно принять меры по устранению причин аварии или причин, которые могут привести к несчастным случаям.

.1.3 О пострадавших необходимо известить непосредственного начальника, сообщить в медпункт и принять срочные меры по оказанию необходимой первой медицинской помощи.

. Требования безопасности по окончании работы

.1 Закрыть наряд - допуск (если работа выполнялась по наряду - допуску).

.2 Убрать рабочее место.

.2.1 Рабочее место и пол после разделки оптического кабеля следует пропылесосить или подмести и затем протереть мокрой тряпкой. Отжим тряпки следует производить в плотных резиновых перчатках.

.2.2 При работе с оптическим волокном его отходы при разделке (сколе) необходимо собирать в отдельный ящик и после окончания монтажа освободить ящик в отдельно отведенном месте или закопать отходы в грунт.

.3 Отработанную текстильную ветошь, пропитанную растворителями или клеями, убрать в металлический закрывающийся ящик, а затем уничтожить в специально отведенном месте, указанном местным пожнадзором, либо в полевых условиях или закопать в отведенном месте.

.4 Вымыть руки и лицо водой с мылом.

.5 Убрать спецодежду и средства индивидуальной защиты в специально отведенное место.

.6 О всех недостатках по охране труда, обнаруженных во время работы, необходимо известить своего непосредственного руководителя.

Заключение

В результате проведения выше изложенных расчетов и рассуждений в данной курсовой работе была спроектирована внутризоновая ВОЛП, соединяющая между собой населенные пункты А и Б. На основе исходных данных было рассчитано необходимое число каналов, по рассчитанным параметрам выбран тип оптического кабеля и тип аппаратуры. Также была приведена схема размещения регенерационных участков. В заключении всей курсовой работы была приведена смета на строительство и монтаж ВОЛП.

Используемая литература

1.       Волоконно-оптические линии связи; Убайдулаев У. У.

2.       Статистический справочник.

3.      <http://www.mojgorod.ru>

.        <http://www.nec.ru>

.        Справочник "Оптические кабели связи российского производства"

.        В.В. Шмытинский, В.П. Глушко Многоканальные системы передачи

.        В.П. Багуц, В.Л. Тюрин Многоканальная телефонная связь на железнодорожном транспорте.

.        Комаров М.Ю. Контрольно-измерительное оборудование для монтажа и эксплуатации волоконно-оптических линий связи // Метрология. - 1998 - № 1.

.        Андрушко Л.М., Гроднев И.И., Панфилов И.П. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1985.

.        Иванов А.Б. Волоконная оптика: Компоненты, системы передачи, измерения. - М.: Компания Сайрус Системс, 1999.

.        Виноградов В.В., Котов В.К., Нуприк В.Н. Волоконно-оптические линии связи: ЖЕЛДОРИЗДАТ, 2002