Проект волоконно-оптической линии передачи сегмента транспортной сети на заданном участке

 

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное  бюджетное учреждение высшего профессионального  образования

 «Санкт  – Петербургский государственный  университет телекоммуникаций

 им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Санкт-Петербургский  колледж телекоммуникаций

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Многоканальные телекоммуникационные системы»

 среднего  профессионального образования»

(базовый  уровень)

 

 

на тему: Проект волоконно-оптической линии передачи сегмента транспортной сети на заданном участке

 

 

 

 

 

Студент   ______________________________    

                                                         (подпись)

 

 

Проверил  ___________________________

                                           (оценка  и подпись

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            Санкт-Петербург

                                                                           

                                                                       2013 год

 

 

                                                        Содержание

 

 

1. Введение……………………………………………………………1-4

     1.1 Структурная схема ВОЛС

1.2 Преимущества и недостатки ВОЛС………………………………5-7

1.3 Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей(ВОК)

1.4 Преимущества ВОЛС

2. Топология «звезда», реализующая функцию концентратора…….

3.Тип кабеля……………………………………………………………

     4.  Тип оборудования……………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы  передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим  волноводам, известным под названием "оптическое волокно".

Волс - это  информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии Волс помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии  сети и общие вопросы построения сетей.

ВОЛС в  основном используются  при построении объектов, в которых  монтаж СКС  должен объединить многоэтажное здание или здание большой протяженности, а также при объединении территориально-разрозненных зданий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2Структурная схема ВОЛС, применяемой для создания подсистемы внешних магистралей, изображена на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей (ВОК)

 

Волоконно-оптические кабели, применяемые при проектировании и монтаже СКС, предназначены  для передачи оптических сигналов внутри зданий и между ними. На их основе могут быть реализованы все три  подсистемы СКС, хотя в горизонталь  ной подсистеме волоконная оптика пока находит ограниченное применение для  обеспечения функционирования ЛВС. В подсистеме внутренних магистралей  оптические кабели применяются одинаково  часто с кабелями из витых пар, а в подсистеме внешних магистралей  они играют доминирующую роль.

В зависимости  от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на три основных вида:

• кабели внешней прокладки (outdoor cables);
• кабели внутренней прокладки (indoor cables);
• кабели для шнуров.

 

Кабели внешней  прокладки используются при создании подсистемы внешних   магистралей  и связывают между собой отдельные  здания. Основной областью использования  кабелей внутренней прокладки является организация внутренней магистрали здания, тогда как кабели для шнуров предназначены в основном для  изготовления соединительных и коммутационных шнуров, а также для выполнения горизонтальной разводки при реализации проектов класса «fiber to the desk» (волокно до рабочего места) и «fiber to the room» (волокно до комнаты). Общую классификацию оптических кабелей СКС можно представить в виде как показано на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Преимущества ВОЛС

 

Передача  информации по ВОЛС имеет целый ряд  достоинств перед передачей по медному  кабелю. Стремительное внедрение  в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала  в оптическом волокне.

Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно  высокой частотой несущей 1014Гц. Это  дает потенциальную возможность  передачи по одному оптическому волокну  потока информации в несколько терабит  в секунду. Большая полоса пропускания - это одно из наиболее важных преимуществ  оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.

Малое затухание  светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время  отечественными и зарубежными производителями  промышленное оптическое волокно имеет  затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая  дисперсия позволяют строить  участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.

Низкий уровень  шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции  сигналов с малой избыточностью кода.

Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено  из диэлектрического материала, оно  невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии  электропередачи, электродвигательные  установки и т.д.). В многоволоконных  кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.

Малый вес  и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем  по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен  одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно "одеть" в множество  защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько  раз меньше рассматриваемого телефонного  кабеля.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку  ВОК практически не излучает в  радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая  приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности  оптической линии связи, используя  свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи  и подать сигнал тревоги. Сенсорные  системы, использующие интерференционные  эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так  и разной поляризации) имеют очень  высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в  правительственных, банковских и некоторых  других специальных службах, предъявляющих  повышенные требования к защите данных.

Гальваническая  развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается  в его изолирующем свойстве. Волокно  помогает избежать электрических "земельных" петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют  заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая

разность  потенциалов, что способно повредить  сетевое оборудование. Для волокна  этой проблемы просто нет.

Взрыво- и  пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно  повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических  процессов повышенного риска.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а  потому недорогого материала, в отличии  от меди. В настоящее время стоимость  волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы  на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается  при использовании ВОК. При использовании  солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.

Длительный  срок эксплуатации. Со временем волокно  испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном  кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных  технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться  несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется  удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с  оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой  кабель широко используется как в  России, так и за рубежом.                          

Топология «звезда», реализующая функцию концентратора.

 

 В этой  топологии один из удаленных  узлов сети, связанный с центром  коммутации (например, цифровой АТС)  или узлом сети SDH на центральном  кольце, играет роль концентратора,  или хаба, где часть трафика  может быть выведена на терминалы  пользователей, тогда как оставшаяся  его часть может быть распределена  по другим удаленным узлам  (рис.4). Ясно, что этот концентратор  должен быть активным и интеллектуальным (в терминологии локальных сетей), т.е. быть мультиплексором ввода/вывода  с развитыми возможностями кросс-коммутации. Иногда такую схему называют  оптическим концентратором (хабом), если на его входы подаются  частично заполненные потоки  уровня STM-N (или потоки уровня  на ступень ниже), а его выход  соответствует STM-N. Фактически эта  топология напоминает топологию  «звезда», где в качестве центрального  узла используется мультиплексор  SDH.

 

 

 

 

 

Преимущества  топологии:

• выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
• хорошая масштабируемость сети;
• лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
• высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
• гибкие возможности администрирования.

     Недостатки топологии:

• выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
• для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
• конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тип оптического кабеля.

 

Оптический  кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в  общую защитную оболочку. При необходимости  кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.

Существующие  ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные  группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.

Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и  значительное число каналов. Они  должны обладать малыми затуханием и  дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое  волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.

Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром  и районами с дальностью связи  до 250 км. Используются градиентные  волокна с размерами 50/125 мкм. Длина  волны 1,3 мкм.

Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина  волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Подводные ОК предназначаются для осуществления  связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной  связи также важно иметь малое  затухание и большие длины  регенерационных участков.