Проектирование волоконно–оптической линии передачи г. Чита – г. Хабаровск
Проектирование
волоконно-оптической линии передачи г. Чита - г. Хабаровск
063.048
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Федеральное
агентство связи РФ
Уральский
технический институт связи и информатики
ГОУ
ВПО СибГУТИ
Техническое
задание на курсовой проект
По
дисциплине: «Физические основы передачи информации по ВОЛС»
На
тему: «Проектирование ВОЛП г.Чита - г.Хабаровск»
Студента гр. АЕ-63 Чендева Александра
Алексеевича
Вариант 48
Исходные данные
Численность населения, тыс. чел.:
· Чита 1378
· Хабаровск 1824
Диаметр сердцевины , мкм 9
Показатель преломления сердцевины ОВ
1,460
Показательно преломления оболочки ОВ
1,457
Рабочая длина волны , мкм 1,54
Уровень передачи на выходе
регенератора , +6
Допустимый уровень на входе
регенератора , -58
Затухание сигнала в неразъемных
соединениях , 0,4
Затухание сигнала в разъемных
соединениях , 1,8
Дата выдачи: 26.02.2009
Дата окончания: 09.04.2009
ОТЗЫВ РЕЦЕНЗЕНТА
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Определение числа каналов передачи
. Выбор кабеля
. Выбор и характеристика трассы ВОЛП
. Расчет параметров передачи
оптического волокна
.1 Расчет числовой апертуры,
нормированной частоты и числа модулей
.2 Расчет затухания оптического
волокна
.3 Расчет дисперсии и коэффициента
широкополосности
. Расчет длины регенирационного
участка
. Составление сметы на строительство
ВОЛП
. Расчет надежности ВОЛП
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Чита, город, центр Читинской области РФ.
Расположен в Забайкалье, при впадении р. Чита в р. Ингода. Транспортный узел на
главной Транссибирской ж.-д. магистрали, в центре автодорог; аэропорт.
Чита - крупный промышленный и культурный центр
Восточной Сибири. Важнейшие предприятия: заводы - автосборочный,
машиностроительный, станкостроительный; мебельно-деревообрабатывающий комбинат.
ГРЭС. Лёгкая и пищевая промышленность. В Чите находятся педагогический,
медицинский, политехнический институты, филиал Хабаровского института инженеров
ж.-д. транспорта, юридический факультет Иркутского государственного
университета.
Хабаровск, город, центр Хабаровского края РФ.
Расположен на р. Амур. Имеется 5 городских районов. Важный транспортный узел
Дальнего Востока. Речной порт, ж.-д. станция на Транссибирской магистрали,
аэропорт [2].
Хабаровск - крупный индустриальный центр.
Основные отрасли - машиностроение и металлообработка, топливная,
деревообрабатывающая, лёгкая, пищевая промышленность, строительная индустрия,
производство стройматериалов. Наиболее крупные предприятия - машиностроительный
«Дальдизель», энергетического машиностроения, универсальный кабельный,
станкостроительный, химико-фармацевтический заводы и др. Промышленные
предприятия выпускают: дизели, дизельгенераторы, суда, энергетическое
оборудование, провода и кабель, станки, нефтепродукты, лекарственные препараты,
стальные и алюминиевые конструкции и др. Имеются ТЭЦ [3].
Чита и Хабаровск являются не только крупными
промышленными центрами, но и важнейшими узлами на Транссибирской магистрали,
каждый имеет аэропорт. Для своевременной связи между этими объектами и
удовлетворения растущих потребностей населения этим городам необходима ВОЛП.
ВОЛП между этими развивающимися городами необходима еще и потому, что они
являются центрами административных территорий.
1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ
Число каналов между заданными оконечными
пунктами зависит от численности населения в этих пунктах.
Расчетные формулы взяты из [4].
С учетом среднестатистического прироста
населения количество жителей в заданных городах определим по формуле 1.
, (1)
где -
количество населения на период переписи;
- среднегодовой прирост населения,
- период определяемый, как разность
между назначенным годом перспективного развития и годом проведения переписи.
Период определяется
по формуле 2.
, (2)
где - год
составления проекта,
- год переписи населения,
лет
Количество жителей для г. Чита:
чел.
Количество жителей для г. Хабаровск:
чел.
Количество абонентов обслуживаемых
АМТС определяется количеством населения проживающего в данной местности, а
также оснащенностью населения телефонными аппаратами стационарной связи.
Количество абонентов определяется
по формуле 3.
, (3)
где -
Количество жителей в городе.
Для г. Чита: чел
Для г. Хабаровск: чел.
Количество телефонных каналов между
городами определяется по формуле 4.
, (4)
где - коэффициент, учитывающий
доступность междугороднего канала,
- коэффициент тяготения между
городами,
- средняя нагрузка, созданная одним
абонентом,
каналов ТЧ
Кроме телефонных сообщений между городами
необходимо передавать другие виды сообщений.
Количество каналов для телеграфной
связи составит:
каналов ТЧ
Количество каналов проводного
вещания :
каналов ТЧ
Количество каналов передачи данных :
каналов ТЧ
Т.к. данная ВОЛП является частью
магистральной сети необходимо предусмотреть: передачу транзитных каналов, их
количество составит каналов ТЧ,
и организацию одного телевизионного канала каналов ТЧ.
Таким образом, общее количество
каналов между городами составит: каналов ТЧ.
2.
ВЫБОР КАБЕЛЯ
Для организации 3840 каналов передачи между
городами Чита и Хабаровск необходимо 2 системы передачи ИКМ-1920 [4]. При этом,
на первом этапе будет задействовано 3120 каналов. А 720 канала остается в
резерве на дальнейшее развитее.
В таблице 1 приведены технические характеристики
системы передачи
ИКМ-1920.
Таблица 1. Характеристики ИКМ-1920
Количество
каналов передачи
|
1920
|
Скорость
передачи, Мбит/c
|
140
|
Расстояние
между ОРП, км
|
240
|
Тип
источника излучения
|
Лазерный
диод (ЛД)
|
Для строительства ВОЛП между городами
предполагается применить оптический кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0),
производства ЗАО "Москабель-Фуджикура" [5]. В маркировке кабеля
приняты следующие обозначения:
О - оптический
М - магистральный
З - зоновый
К - канализационный
Г - грунтовый
М - многомодульной конструкции
- диаметр модового поля, для одного ОВ с
несмещенной дисперсией
- центральный силовой элемен-стеклопластик
,22 дБ/км - коэффициент затухания на длине волны
1550 нм
- количество ОВ
(7,0) кН - допустимое растягивающее усиление
В таблице 2 представлены характеристики кабеля
ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0), а на рисунке 1 его конструкция.
. Центральный силовой элемент - стеклопластик;
2. Модуль; 3. Гидрофобный компаунд; 4. Оболочка из ПЭ; 5. Стальная проволока;
6. Защитный шланг
Рисунок 1. Конструкция кабеля
ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)
Таблица 2. Характеристика кабеля
ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)
Характеристика
|
Значение
|
1.Тип
силового элемента
|
повивной
|
2.Материал
силового элемента
|
стеклопластик
|
3.Тип
оптического волокна
|
одномодовое,
G.652
|
4.Число
оптических волокон
|
8
|
5.Материал
влагозащитной оболочки
|
полиэтилен
|
6.Тип
защитного покрытия
|
стеклопластиковые
стержни
|
7.Строительная
длинна кабеля, км
|
2
|
.
ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАССЫ ВОЛП
При выборе трассы необходимо учитывать её длину
и количество сложных препятствий на пути. Кроме этого трасса должна походить
вдоль автомобильной дороги, что позволяет снабжать строительство необходимыми
материалами, механизмами и людскими ресурсами. Исходя из этого, трасса
проектируемой ВОЛП будет проходить вдоль и справа от автомобильной дороги: Чита
- Шилка - Аксеново-Зиловское - Могоча - Ерофей Павлович - Невер - Тыгда -
Шимановск - Белогорск - Архара - Бира - Хабаровск. [1]
В таблице 3 приводится характеристика
проектируемой трассы ВОЛП.
волоконный оптический передача линия
Таблица 3. Характеристики проектируемой трассы
ВОЛП
Показатель
|
Значение
|
|
Всего
|
В
том числе
|
|
|
ОП1-ОРП2
|
ОРП2-ОРП3
|
ОРП3-ОРП4
|
ОРП4-ОРП5
|
ОРП6-ОРП7
|
ОРП7-ОРП8
|
ОРП8-ОРП9
|
ОРП9-ОРП10
|
ОРП10-ОРП11
|
ОРП11-ОП12
|
Продолжительность
трассы, км.
|
2250
|
220
|
230
|
221
|
200
|
168
|
218
|
177
|
159
|
215
|
209
|
233
|
Количество
переходов через дороги
|
37
|
2
|
6
|
5
|
2
|
3
|
2
|
3
|
3
|
5
|
3
|
1
|
автомобильные
|
26
|
2
|
5
|
4
|
1
|
1
|
1
|
2
|
3
|
5
|
2
|
0
|
железнодорожные
|
11
|
0
|
1
|
1
|
1
|
2
|
1
|
1
|
0
|
0
|
2
|
2
|
Количество
переходов через реки
|
29
|
5
|
2
|
5
|
2
|
3
|
3
|
1
|
1
|
4
|
2
|
судоходные
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
несудоходные
|
29
|
5
|
2
|
5
|
2
|
3
|
3
|
1
|
1
|
4
|
2
|
1
|
.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
Расчетные формулы взяты из [4].
4.1 Расчет числовой
апертуры, нормированной частоты и числа модулей
Числовая апертура рассчитывается по формуле 5.
, (5)
где -
показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.
Важнейшим параметром ОВ является
нормированная частота . Данный
параметр определяет режим работы волокна. Если значение находится в
пределах , то волокна
работают в одномодовом режиме, если, то в многомодовом.
, (6)
где - диаметр
сердцевины ОВ, мкм;
- длина волны, мкм;
- числовая апертура.
, следовательно, ОВ работает в
одномодовом режиме.
Количество направленных мод N
определяется по формуле 7.
, (7)
где -
нормированная частота.
Расчеты определяют тип ОВ в кабеле.
4.2 Расчет затухания
оптического волокна
Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными
потерями и дополнительными потерями.
Собственные потери ОВ обусловлены процессами,
происходящими в волокне при распространении сигнала. Основная доля потерь
приходится на затухание рассеяния, которое определяется по формуле 8.
, (8)
где - длина волны,
мкм;
- показатель преломления
сердцевины.
дБ/км
Полное затухание оптического кабеля определяется
по формуле 9.
, (9)
где - затухание
рассеяния;
- кабельные потери, .
дБ/км
Таким образом, результаты расчетов превышают
нормативные значения, что повлияет на длину регенерационного участка.
4.3 Расчет дисперсии
и коэффициента широкополосности
Наряду с затуханием важнейшим параметром ОВ
является дисперсия. Она характеризует увеличение длительности импульса при его
прохождении по ОВ.
Дисперсия одномодового волокна рассчитывается
по формуле 10.
, (10)
где - ширина
спектра источника излучения, нм;
- удельная материальная дисперсия, ;
- удельная волновая дисперсия, ;
пс/км
Полоса частот ,
пропускаемая через ОВ, определяет объем информации, который можно передать с
заданным качеством к ОВ. Полоса частот определяется по формуле 11.
, (11)
где - дисперсия
волокна.
МГц/км
Длина регенерационного участка определяется
двумя параметрами: затуханием и дисперсией.
Расчетные формулы взяты из [2].
Длина регенерационного участка по затуханию
определяется по формуле 12.
, (12)
где - уровень
передачи на выходе регенератора;
- допустимый уровень на входе
регенератора;
- затухание сигнала в разъемных
соединениях;
- затухание сигнала в неразъемных
соединениях;
- полное затухание оптического
кабеля;
- строительная длина кабеля.
км
Длина регенерационного участка по дисперсии
определяется по формуле 13.
, (13)
где - тактовая
частота системы передачи;
- дисперсия волокна.
км
Из получившихся значений выбирается
наименьшее, т.е. длина регенерационного участка км.
Количество регенерационных участков для каждой
секции регенерации рассчитывается по формуле 14.
, (14)
где - длина
одной секции регенерации;
- длина регенерационного участка;
Для участка ОП1-ОРП2: км
Для участка ОРП2-ОРП3: км
Для участка ОРП3-ОРП4: км
Для участка ОРП4-ОРП5: км
Для участка ОРП5-ОРП6: км
Для участка ОРП6-ОРП7: км
Для участка ОРП7-ОРП8: км
Для участка ОРП8-ОРП9: км
Для участка ОРП9-ОРП10: км
Для участка ОРП10-ОРП11: км
Для участка ОРП11-ОП12: км
Фактическая длина регенерационного
участка для каждой секции составит:
ОП1-ОРП2: км
ОРП2-ОРП3: км
ОРП3-ОРП4: км
ОРП4-ОРП5: км
ОРП5-ОРП6: км
ОРП6-ОРП7: км
ОРП7-ОРП8: км
ОРП8-ОРП9: км
ОРП9-ОРП10: км
ОРП10-ОРП11: км
ОРП11-ОП12: км
Количество НРП для каждой секции
составит:
ОП1-ОРП2: 5 НРП
ОРП2-ОРП3: 5 НРП
ОРП3-ОРП4: 5 НРП
ОРП4-ОРП5: 4 НРП
ОРП5-ОРП6: 4 НРП
ОРП6-ОРП7: 5 НРП
ОРП7-ОРП8: 4 НРП
ОРП8-ОРП9: 3 НРП
ОРП9-ОРП10: 5 НРП
ОРП10-ОРП11: 5 НРП
ОРП11-ОП12: 5 НРП
Схема размещения НРП приведена на
рисунке 2.
Рисунок 2. Схема размещения НРП
.
СОСТАВЛЕНИЕ
СМЕТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЛП
Смета на строительство является основным
документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений,
финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за
выполнение работы [4].
Количество муфт на участке регенерации
рассчитывается по формуле 15.
(15)
где -
фактическая длина регенерационного участка;
- строительная длина кабеля.
Таким образом, общее количество муфт для всей
трассы составит 1092 шт.
Смета на строительство проектируемой ВОЛП
представлена в таблице 4.
Стоимость одного канало-километра рассчитывается
по формуле 16.
(16)
где - общая
сумма по смете;
- длина проектируемой ВОЛП.
руб.
Таблица 4. Смета на строительство проектируемой
ВОЛП
Наименование
работ и материалов
|
Ед.
изм.
|
Коли-чество
на всю линию
|
Стоимость
материалов и работ, руб.
|
Зарплата,
руб
|
|
|
|
на
ед. изм.
|
на
всю линию
|
на
ед. изм.
|
на
всю линию
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Кабель
|
км
|
2295
|
37083
|
85105485
|
|
|
Прокладка
кабеля кабелеуклад-чиком
|
км
|
2181
|
660
|
1439460
|
1700
|
3707700
|
Прокладка
кабеля вручную
|
км
|
25
|
6300
|
157500
|
5800
|
145000
|
Строительство
телефонной канализации
|
км
|
44
|
10200
|
448800
|
3000
|
132000
|
Протягивание
кабеля в канализации
|
км
|
44
|
1370
|
60280
|
742
|
32648
|
Устройство
переходов через шоссейные и железные дороги
|
один
пере-ход
|
37
|
2750
|
101750
|
1390
|
51430
|
Устройство
переходов через реки
|
один
пере-ход
|
29
|
1500
|
43500
|
3600
|
104400
|
Монтаж,
измерение и герметизация муфт
|
шт.
|
1092
|
2880
|
1020
|
1113840
|
Итого
|
90501735
|
|
5287018
|
Заработная
плата
|
5287018
|
|
|
Накладные
расходы на заработную плату 87% от 4599705,66
|
|
|
|
Итого
(+ 1,87)100388458,66
|
|
|
|
Плановое
накопление
8% от
8031076,70
|
|
|
|
Всего
по смете (1+0,08)108419535,36
|
|
|
|
7.
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОЛП
Надежность - комплексное свойство, которое в
зависимости от структуры и эксплуатации может включать: долговечность,
ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих
параметров.
При проектировании должна быть произведена
оценка показателя надежности.
Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП)
-
вероятность того, что ВОЛП окажется в работоспособном состоянии в произвольный
момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых она подвергается
профилактическому контролю.
Наработка на отказ - среднее значение
времени между двумя последовательными отказами
Время восстановления -
продолжительность восстановления работоспособного состояния ВОЛП с
использованием минимального количества ОВ.
ВОЛП считается надежной, если
коэффициент готовности .
Интенсивность отказа ОК за 1 час на
длине трассы определяется
по формуле 17.
, (17)
где - средняя
плотность отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год, ;
- длина магистрали, км;
- количество часов в году.
Интенсивность линейного тракта определяется
по формуле 18.
, (18)
где - интенсивность отказов на ОП, ОРП,
НРП соответственно, , , ;
,, - количество ОП, ОРП и НРП
соответственно.
Наработка на отказ линейного тракта определяется
по формуле 19.
, (19)
где -
интенсивность линейного тракта.
Среднее время восстановления линейного
тракта определяется
по формуле 20.
, (20)
Где - время
восстановления 1км кабеля, ч;
, , - среднее время устранения
повреждения на ОП, ОРП и НРП соответственно, ч, ч, ч;
, , - количество ОП, ОРП и НРП
соответственно.
часа
Коэффициент готовности определяется
по формуле 21.
, (21)
Коэффициент простоя определяется
по формуле 22.
, (22)
Коэффициент готовности ,
следовательно, ВОЛП ненадежна.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы
была рассчитана волоконно-оптическая линия передачи между городами
Чита-Хабаровск. Для данной ВОЛП необходимо 3120 каналов передачи, две системы
передачи ИКМ-1920. Был выбран оптический кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0). Были
произведены расчеты характеристик оптического кабеля: затухание в ОВ составило дБ/км,
дисперсия пс/км,
пропускаемая полоса частот составила МГц/км. Была рассчитана длина
регенерационного участка, количество необходимых НРП составило 50 шт. Была
составлена смета на строительство ВОЛП, цена одного канало-километра составила
15,44 руб. Рассчитана надежность ВОЛП, коэффициент готовности , т.к. , то ВОЛП
считается ненадежной и требуются мероприятия, повышающие ее надежность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Атлас
автомобильных дорог России
. Большая
советская энциклопедия 28 том, 221стр.
. Большая
советская энциклопедия 29 том, 155стр.
. Ионов
А.Д. “Проектирование кабельных линий связи”, учебное пособие, Новосибирск, 1995
год
. www.mkf.mkm.ru