Трасса прокладки волоконно-оптической линии передачи между пунктами Орел-Пенза

Трасса прокладки волоконно-оптической линии передачи между пунктами Орел-Пенза

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТРАССЫ ПРОКЛАДКИ ВОЛП МЕЖДУ ПУНКТАМИ ОРЁЛ - ПЕНЗА

. РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА КАНАЛОВ

. ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ И ТИПА ОК

.1 Выбор системы передачи и определение требуемого числа оптических волокон в ОК

.2 Выбор типа оптического кабеля

.3 Характеристики системы передачи

. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

.1 Параметры кабеля

.2 Передаточные характеристики

. РАСЧЁТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА

.1 Расчёт длины РУ, обусловленной дисперсией

.2 Расчёт длины РУ, обусловленной затуханием

. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ ПУНКТОВ

. СМЕТА НА СТРОИТЕЛЬСТВО И МОНТАЖ ВОЛП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В современном информационном мире каждые пять лет объём передаваемой информации увеличивается вдвое, соответственно, встаёт задача передачи большого количества информации с максимальной скоростью и высокой степенью достоверности на большие расстояния и её обработка.

Ведущая роль в решении этой задачи принадлежит волоконно-оптическим линиям передачи (ВОЛП), которые по своим техническим характеристикам превосходят все существующие системы передачи информации.

Направляющей системой ВОЛП являются волоконно-оптические кабели, которые обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с обычными медными кабелями:

·   большая широкополосность, возможность работы в диапазоне частот 10¹⁴-10¹⁵ Герц, что позволяет обеспечить большое число каналов и, соответственно, громадную пропускную способность;

·   малая металлоёмкость, отсутствие дефицитных и дорогостоящих материалов в кабеле, основным сырьём для производства которого является двуокись кремния SiO₂;

·   высокая помехозащищённость к внешним воздействиям, отсутствие переходных помех между отдельными волокнами, уложенными в кабель;

·   малые габариты и масса, что упрощает прокладку кабеля;

·   малое значение коэффициента затухания в широкой полосе частот, что позволяет обеспечить большую длину регенерационных участков;

·   отсутствие коротких замыканий, возможность использования кабеля в опасных зонах;

·   большая строительная длина обуславливает уменьшение числа соединительных муфт, что увеличивает надёжность и большую дальность связи.

Благодаря перечисленным преимуществам, волоконно-оптические линии передачи полностью вытеснили кабели других типов с рынка связи и, в настоящее время, подавляющее большинство всех прокладываемых кабелей приходится на волоконно-оптические кабели (ОК).

В настоящее время ОК по своему назначению подразделяются на магистральные, внутризоновые, местные (городские), объектовые и монтажные.

Магистральные ОК предназначены для передачи информации на большие расстояния. Соответственно, они должны обладать малым затуханием, малой дисперсией и большой широкополосностью. Магистральные кабели используются для соединения между собой крупных населённых пунктов, отстоящих друг от друга на значительные.

Внутризоновые ОК предназначены для передачи информации на расстояние до 600 км и используются, как правило, для соединения центра субъекта федерации (в случае России) с районными центрами субъекта.

В зависимости от условий прокладки и эксплуатации ОК подразделяются на подземные и подводные.

Подземные кабели укладываются либо непосредственно в грунт (тогда кабель в обязательном порядке должен иметь бронепокров), либо в телефонную кабельную канализацию.

Подводные ОК предназначены для организации связи через большие водные преграды. Укладываются, как правило, непосредственно на дно. Разумеется, такие кабели должны иметь бронепокровы и оболочки, защищающие от агрессивного воздействия морской воды.

Целью данного курсового проекта является выбор и расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля между заданными населёнными пунктами.

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТРАССЫ ПРОКЛАДКИ ВОЛП МЕЖДУ ПУНКТАМИ ОРЁЛ - ПЕНЗА

Трассу для прокладки оптического кабеля между оконечными пунктами выбирают из следующих условий:

- минимальная длина кабеля между оконечными пунктами;

·   выполнение наименьшего объёма работ при строительстве;

·   возможность максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

·   удобство эксплуатации сооружений и надёжность их работы.

Из сказанного ясно, что кабель должен быть проложен в легкодоступных местах, однако на достаточном расстоянии от предметов и механизмов, могущих повредить его.

Как правило, кабель укладывают вдоль магистральных автомобильных дорог - это облегчает строительные работы и транспортировку людей и оборудования к месту прокладки. В случае отсутствия автомагистралей трассы проектируют вдоль автомобильных дорог областного и местного значений или, в отдельных случаях, вдоль железных дорог. При отсутствии автомобильных и железных дорог, трассы ОК должны проходить по землям несельскохозяйственного назначения или по сельскохозяйственным угодьям худшего качества, или лесным массивам, в обход возможных затоплений, обвалов, зон с большой плотностью населения грызунов.

При выборе трасс ОК учитывается наличие существующих подземных коммуникаций (нефтепроводов, газопроводов, кабелей связи, высоковольтных кабелей и т. д.).

Глубина прокладки подземных ОК в грунты I-IV групп составляет не менее 1,2 метра.

При пересечении автомобильных и железных дорог прокладка кабелей производится в асбоцементных трубах.

Проектируемая трасса проходит через города: Пенза, Тамбов, Липецк, Ливны, Орёл. Есть несколько вариантов прокладки кабеля между Орлом и Пензой, поскольку в данном регионе пролегает много магистральных автодорог. Но была выбрана трасса, соединяющее оконечные пункты по наиболее короткой и прямолинейной траектории.

2. РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА КАНАЛОВ

Необходимое число каналов находится по формуле

где a₁ и b₁ - коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям. Для потерь, составляющих 5%, они равны a₁=1,3 и b₁=5,6.

f₁=0,05 - потери.

y=0,05 (эрл.) - средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом.

m_а и m_б - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС.

_а = 0,3×N_а,

где N_а - численность населения Орловской области,

_б = 0,3×N_б,

где N_б - численность населения Пензенской области.

Численность населения в заданном пункте и его окрестностях с учётом среднего прироста определяется по формуле

где Н₀ - народонаселение в период проведения переписи.

Р - среднегодовой прирост населения в данной местности (примем его на уровне 2%).

t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения. Год перспективного проектирования обычно принимают на 5-10 лет вперёд по отношению к текущему. Примем этот период за 5 лет.

Таким образом,

= 5 + (t_m - t₀),

где t_m - год составления проекта,

t₀ - год, к которому относятся данные Н₀.

Согласно данных статистики, население Орловской области в 2001-м году составило 891,1 тысячи жителей, а население Пензенской области в 2002-м - 1530,6 тысяч.

t_П = 5 + (t_m - t₀)=5+(2002-2002)=5+0=5._О = 5 + (t_m - t₀)=5+(2002-2001)=5+1=6.

Тогда имеем:

m_а = 0,3×1003520 = 301056,

m_б = 0,3×1689900 = 506970.

Таким образом, проект предусматривает создание 620 телефонных каналов.

3. ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ И ТИПА ОК

.1 Выбор системы передачи и определение требуемого числа оптических волокон в ОК

Общее число каналов равно

_аб = 2×n_тф + 3200 = 2×620 + 3200 = 4440.

Здесь добавлено два телевизионных канала, поскольку каждый из соединяемых пунктов имеет свою сеть телевизионного вещания.

где p - коэффициент многоканальности.

,

что соответствует двум системам передачи «Сопка-4м», работающим на длине волны 1,55 мкм.

Определим количество оптических волокон в кабеле.

_ов=2×n_сп=2×3=6.

То есть следует выбрать восьмиволоконный кабель, в котором два волокна резервные.

3.2 Выбор типа оптического кабеля

Для данной трассы выберем кабель ОКЛС-03-0,3/2,0-8. Этот ОК имеет центральный профилированный элемент, армированный стеклопластиковым стержнем, в пазы которого уложены оптические волокна, броню из стеклопластиковых стержней и защитную полиэтиленовую оболочку.

Кабель ОКЛС-03-0,3/2,0-8 вносит затухание 0,3 дБ/км и имеет дисперсию 2 пс/(нс×км). Кабель выдерживает растягивающее усилие 2,5 кН, что приблизительно соответствует массе в 250 килограммов. Это позволяет укладывать кабель в грунты I-IV категорий.

.3 Характеристики системы передачи

Как было отмечено выше, выбрана система передачи «Сопка-4м». Она предназначена для организации связи по одномодовому оптическому кабелю на длине волны l=1,55 мкм на магистральном участке первичной сети. Система обладает следующими параметрами:

Структурная схема аппаратуры «Сопка-4м» (рис. 1)

Рис. 1

4. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

.1 Параметры кабеля

а) Относительное значение D:

б) Апертура волокна

в) апертурный угол

г) Нормированная частота

д) Число мод, распространяющихся в световоде

Однако, для аппаратуры «Сопка-4м» используется одномодовое волокно.

4.2 Передаточные характеристики

а) Дисперсия

В одномодовых волокнах, присутствует только хроматическая дисперсия и общее выражение упрощается:

t_рез=|t_хр|, где

Здесь:

где Dl - ширина спектральной линии источника излучения (для полупроводникового лазера составляет величину порядка 2 нм), М(l) - удельная материальная дисперсия, l - длина трассы;

t_вв=Dl×B(l) - волноводная дисперсия,

В(l) - удельная волноводная дисперсия;

t_пр=Dl×П(l) - профильная дисперсия,

где П(l) - удельная профильная дисперсия.

Таким образом, можно записать:

t_рез=|Dl×М(l)+Dl×B(l)+Dl×П(l)|=|Dl×(М(l)+В(l)+П(l))|.

С увеличением длины линии дисперсия возрастёт, а полоса пропускания уменьшится. Это явление учитывается при определении длины регенерационного участка.

Известно, что

М(l)= -18 (пс/нм×км)

В(l)=12 (пс/нм×км)

П(l)=5,5 (пс/нм×км)

t_рез=|Dl×(-18+12+5,5)|=|2×(-0,5)|=1 (пс/км).

Б) Потери. Коэффициент затухания.

В общем случае коэффициент затухания ОВ определяется следующими составляющими:

a_общ=a_соб+a_каб, где

a_соб=a_погл+a_расс+a_прим,

где, затухание, обусловленное поглощением:

В эту формулу длина волны l подставляется в километрах. Тогда результат получится в дБ/км. Величина tgd учитывает чистоту кварца.

Затухание, обусловленное рассеянием:

Здесь:

k = 1,38×10^-23 - постоянная Больцмана,

Т = 1500 К - температура кристаллизации кварца,

À = 8,1×10^-11 м/Н - коэффициент сжимаемости кварца.

Таким образом,

Затуханием, обусловленным влиянием примесей - a_прим, пренебрегаем.

Имеем:

a_соб=a_погл+a_расс=0,02591+0,12144 = 0,14735 (дБ/км),

a_общ=a_соб+a_каб=0,14735+0,5=0,64735 (дБ/км).

5. РАСЧЁТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА

трасса волоконный оптический кабель

5.1 Расчёт длины РУ, обусловленной дисперсией

Где F_т = 167,117 МГц - тактовая частота системы передачи.

На практике используется формула

.2 Расчёт длины РУ, обусловленной затуханием

где П =38 дБ - энергетический потенциал аппаратуры;

а_нс=0,3 дБ - затухание на неразъёмных соединениях;

а_рс=0,5 дБ - затухание на разъёмных соединениях;

l_сд - строительная длина кабеля.

Таким образом,

Выбираем меньшее значение длины регенерационного участка:

l_ру £ 53,92 км.

На трассе длиной 704 километров потребуется установить четырнадцать необслуживаемых регенерационных пунктов. Необходимости в обслуживаемых пунктах регенерации нет, так как аппаратура «Сопка-4м» позволяет расставлять ОРП на расстоянии до 830 километров друг от друга.

Длина каждого регенерационного участка составляет 50 километров, длина регенерационных участков ОП1-НРП1 и НРП14-ОП2 составляет 52 километра.

6. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ ПУНКТОВ

7. СМЕТА НА СТРОИТЕЛЬСТВО И МОНТАЖ ВОЛП

Смета на строительство объекта является одним из основных документов, на основании которого осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчёт за выполненные строительно-монтажные работы (СМР) между заказчиком и подрядчиком.

Имеем:

1)   Общая протяжённость трассы l_общ=704 км;

2)   Прокладка ОК в городской кабельной канализации:

·   Пенза: 3 км,

·   Орёл: 3 км;

3)   Пересечение автомобильных и железных дорог: 26;

4)   Пересечение водных преград: 8;

5)   Количество муфт:

l_каб=704×1,04+6=738 (км)

Смета на прокладку и монтаж кабеля приведена в таблице 1:

Табл. 1

Табл. 2. Заработная плата

Табл. 3. Объектная смета на строительство линейных сооружений

Стоимость канало-километра

Стоимость километра трассы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день очевидно, что научно-технический прогресс во многом определяется скоростью и точностью передачи информации, её объёмом. Возможность резкого увеличения объёма передаваемой информации наиболее полно реализуется в результате применения волоконно-оптических кабелей связи, которые по сравнению со всеми существующими средствами передачи, имеют значительно большую пропускную способность.

В настоящее время ОК выпускаются многими странами мира, в том числе и Россией.

В данном курсовом проекте был предложен вариант прокладки ВОЛП по маршруту Пенза-Орёл. На основании проекта составлена смета на строительство и монтаж трассы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ионов А. Д. «Волоконная оптика в системах связи и коммутации», учебное пособие часть 1, Новосибирск, СибГАТИ, 1998.

2. Заславский К. Е. «Волоконная оптика в системах связи и коммутации», учебное пособие часть 2, Новосибирск, СибГУТИ, 1999.

3. Атлас автомобильных дорог, Минск 1997.

4. Сайт Internet: www.tl.ru/~kit/info/kol2000/intro.htm

. Сайт Internet www.goldenrussia.ru/ru/page.php3?orlovskaya_obl.