Проектирование волоконно-оптических линий связи на участке Ижевск-Июльское

                                          Министерство образования российской  федерации

                                             Государственное образовательное  учреждение 

                                                     Высшего профессионального  образования

                                          Ижевский Государственный Технический Университет

                                     Кафедра «Сети связи и телекоммуникационные системы»

 

 

                                                                          

 

Курсовая работа

        «Проектирование волоконно-оптических линий связи на участке Ижевск-Июльское»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент  группы  8-29-1з                                                                      Петров С.В.

                                                                                                                    

 Проверил                                                                                                                      Нистюк  А. И.

 

 

 

 

                                                                          Ижевск     2011 г.     

                                                                                     Содержание       

Введение ___________________________________________________________________________2

Выбор топологии ____________________________________________________________________2

Основные  проектные  решения ________________________________________________________3

Выбор ступени  иерархии и типа мультиплексора на основе  расчета групповой скорости потоков 3

Выбор типа и конструкции оптического кабеля ___________________________________________5

Схема организации  связи _____________________________________________________________8

Инженерный  расчет _________________________________________________________________9

Расчет  проектной  длины регенерационного участка, полной  длины оптического линейного тракта и определение его структуры _________________________________________________________10

Определение суммарных потерь в оптическом тракте ____________________________________12

Расчет  полного запаса мощности системы_______________________________________________13

Расчет  энергетического запаса ________________________________________________________13

Определение отношения сигнал /шум или вероятности ошибки ,отводимой на длину регенерационного участка____________________________________________________________13

Определение уровня мощности оптического излучения  на выходе передающего оптического  модуля (ПОМ)______________________________________________________________________14

Определение уровня МДМ (порога чувствительности приемного оптического модуля ПРОМ)__14

Определение быстродействия  системы________________________________________________15

Строительство ВОЛС с учетом выбранной трассы_____________________________________________________________________________16

Прокладка ОК на городском участке сети_______________________________________________________________________________16

Прокладка ОК на переходах через подземные коммуникации______________________________________________________________________16

Прокладка ОК через водные преграды___________________________________________________________________________17

Монтаж  ВОЛС______________________________________________________________________18

Муфты_____________________________________________________________________________23

Литература_________________________________________________________________________26

                        

 

                                                                          Введение

Оптический кабель  уже сегодня  обеспечивает лучшие характеристики  системы. Поэтому создаются благоприятные условия для внедрения ВОЛС, как альтернатива традиционным системам на медном кабеле. Весьма перспективным и быстро развивающимся направлением строительства оптических линий связи является размещение ВОК на опрах; линии электро передачи, телефонных линий, контактной  электросети железной дороги.

В своем проекте  строительства  линии связи между пунктами Ижевск –Июльское я считаю необходимым использовать  ВОЛС с  применением  оборудования  синхронной цифровой  иерархии SDH.

 

 

 

 

                                                                   Выбор топологии  сети 

Сегмент сети ,связывающий два  узла А и В, является  наиболее простым примером  базовой топологии SDH сети . она может быть реализована с помощью терминальных  мультиплексоров , как по схеме без резервирования  канала  приема передачи  , так и по схеме со  стопроцентным резервированием  тпа 1+1,используя основной и резервный оптические агрегатные выходы. При выходе из строя  основного канала   сеть  переходит  автоматически на резервный. Именно эта топология используется  при передаче  больших потоков данных по высокоскоростным магистральным  каналам ,например транс океаническим подводным кабелям. Для  данного проекта мы применим  топологию «точка –точка».

 

 

                                                              Выбор трассы ВОЛС

 

Характеристики выбранных вариантов  сведем в таблицу

Хар-ка трассы	Единицы Измерения	Количество	Характеристика трассы	Единицы Измерения	Количество
Вдоль шоссейной дороги	км	18,9 18,9	Вдоль железной дороги	км	20,9 20,9
Местность трассы открытая	км	18,9 18,9	Местность трассы Открытая Застроено	км	20,9 14,4 6,46
Способ укладки			Способ укладки
Количество переходов Не судоходные реки Железные дороги	4     3 1		Количество переходов Не судоходные реки	2     2
Число регенерационных пунктов			Число регенерационных пунктов

Основываясь  на данных таблицы, выбираем  единственный оптимальный вариант трассы кабельной линии. Именно  в этом случае удельный вес расходов по строительству и эксплуатации линии будет минимальным. По этому предлагаю проложить кабель ВОЛС  вдоль  автомобильной  дороги Ижевск- Воткинск

                                                     

 

 

 

 

Основные проектные решения

Выбор ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета  групповой скорости потоков 

S треб=2,048*Nпцт

Где 2,048 скорость одного ПЦТ Мбит/с ;  Nпцт количество необходимых ПЦТ

Sтреб=2,048*20=40,96Мбит/с

Необходимая нам скорость должна удовлетворять  условию

Sк=Sтреб*Кр  где Кр-кооф запаса на развитие  сети (1,4…1,5)

Sк=40,96*1,5=61,44Мбит/с

Таки образом, исходя из полученного  результата для скорости  цифрового потока ,делаем вывод ; чтобы полностью удовлетворить всем требованиям по реализации волоконно-оптической линии связи между пунктами Ижевск -Июльское с применением оборудования синхронной цифровой иерархии SDH нам необходимо выбрать уровень STM-1имультплексор,рассчитанный на требуемую скорость цифрового потока ,это позволит оставить запас на дальнейшее развитие сети.

Для данной курсовой работы выбираем мультиплексор STM-1типа TN-1X компании NORTEL. Он обеспечивает мультиплексирование до 63 входов потоков 2 Мбит/с, подаваемых на входные порты трибных интерфейсных блоков, в один или два потока по 155 Мбит/с, формируемых на выходе электрических или оптических агрегатных блоков.

TN-1Xможет быть использован для работы в качестве :

Терминального мультиплексора TN с двумя агрегатными блоками, используемыми в режиме основной –резервный для создания защиты типа 1+1 агрегатных портов:

Мультиплексора входа-выхода (ММВ) с двумя агрегатными блоками (портами ”восток /запад”) для работы в сетях с топологией кольца и защитой типа 1+1, создаваемой при организации двойного кольца со встречными потоками, или последовательной линейной сети :

Оптические  вход и выход агрегатных блоков :

Выходная мощность -1мВт  Чувствительность приемника  34дБ Максимально допустимые потери  на секцию-28дБ  Длина волны 1310и 1550 нм   Тип волокна одномодовый   Оптические соединители FC,PC,SC,DIN  соответствие  стандартам –IPU-T  Rec.   G-957 (для STM-1).

 

 

 

 

                                             Выбор типа и конструкции оптического   кабеля

Сегодня  ОК используют для передачи сигналов и информации в системах  междугородных, зоновых, городских  линий связи , в том числе с  применением  интегральных цифровых систем передач на базе  единой автоматизированной сети  связи: для внутренней, структурированной сети, включая кабельное телевидение , видеотелефонную связь: для бортовых информационных систем  кораблей, самолетов, спутников  и др.

Кабель оптический с броней из круглых  стальных проволок  для подземной прокладки  типа ИКБ…М….

 применяется:

Для прокладки в трубах ,в шахтах ,тоннелях, блоках и коллекторах кабельной канализации, в грунтах всех категорий ,на мостах, через болота и водные переходы.

 

 

 

                                                                 Схема организации связи

Ижевск
1,,,,,30	Телефония	Удовлетворение потребностей населения  в междугородней связи
30,,50	Интернет, видеосвязь, проводное вещание, передача данных,	Гос. Управление, финансовая система, здравоохранение, ПК,ТЭК, наука образование, т.д.
50,,,63	Развитие
Июльское
1,,30	Телефония	Удовлетворение потребностей населения в междугородней связи
30,,40	Интернет, видеосвязь, проводное вещание, передача данных,	Гос. Управление, финансовая система, здравоохранение, ПК,ТЭК, наука образование, т.д.
40,,,63	Развитие

 

                                                                       Инженерный расчет

Определение ширины полосы частот  проектируемой волоконно-оптической системы связи

Полоса пропускания  оптического  кабеля измеряется  в Гц*км

Так как  для организации связи  используется кабель с одномодовым оптическим волокном, а в нем присутствует только хроматическая (частотная ) дисперсия ,то для одномодового ОВ пользуются значениями дисперсии, нормированным   на  нанометр ширины спектра  источника и километр  длинны волокна, которое называют удельной хроматической дисперсией.

Удельная дисперсия измеряется  в пс/(нм*км). Хроматическая дисперсия ,с/км, связана с удельной хроматической дисперсией соотношением :

 

Где удельная хроматическая дисперсия, пс/(нм*км): ширина спектра  излучения источника, нм. Значение  удельной хроматической дисперсии для расчета  хроматической дисперсии по формуле  берем из таблиц

 

подставляя все необходимые  значения  в  выражения  получаем

Полученное значение W является  удельной полосой пропускания, чтобы получить пропускную способность  кабеля разделим ее на длину кабельной трасы

L орп =19км

/19 = 3,308 * ,Гц

 

                                    Расчет проектной длинны регенерационного участка,

              полной длины оптического линейного тракта и определение его структуры.

Длина регенерационного  участка  определяется  суммарным  затуханием регерационного участка и дисперсией оптического кабеля. Суммарное затухание состоит  из потерь мощности  непосредственно  в оптическом волокне  и из потерь в разъемных и не разъемных соединениях.

Суммарные потери регенерационного участка ,дБ, можно рассчитать по формуле 

количество разъемных соединителей

потери в разъемных соединениях(0,6дБ)

количество неразъемных соединений

потери в неразъемных соединениях (0,02дБ)

допуск на температурные изменения затухания ОВ (1дБ)

допуск на изменение хар-к  компонентов РУ со временем(5дБ)

Количество не разъемных соединений  рассчитывается по формуле:

Где  L орп –расстояние между ОРП ,км:  1 с.д.- строительная длинна  кабеля ( выбираем 4 км)

Подставим все  необходимые значения  в выражение 

19/4-1=4

0,6+4*0,02+1+5=6,88 дБ

Длину регерационного участка, с учетом потерь  мощности можно определить по формуле :

где α-коэффициент затухания  ОВ (0,36дБ)

 

 

Эп - энергетитеский потенциал  волоконно-оптической системы передачи, который рассчитывается по формуле

- уровень мощности  оптического  излучателя, дБм:

-чувствительность приемника.

Определение уровня передачи мощности оптического  излучения на  выходе передающего  оптического модуля (ПОМ ), т,е, осуществляют по формуле :

уровень средней мощности оптического  сигнала на выходе источника  излучения 

снижение уровня средней мощности, зависящее от характера сигнала (для кода NRZ-3дБ)

Значения  берутся  для  IC-1.2

= 0-(-3)= 3 дБм:

= 3-(-34)= 37 дБм:

37-6,88/0,34 =88,58 км                              На  длину регерационного  участка накладывают  ограничения  дисперсионные  характеристики волокна. С учетом дисперсии  оптического волокна регенерационного  участка  составит:

   В- требуемая скорость передачи информации, 155Мбит/с      τ-значение  хроматической дисперсии  одномодового  оптического волокна , с/км.

Таким образом, длинна регенерационного участка, рассчитанная по формуле   должна удовлетворять  требованию:

Проверим соответствие полученной длинны регенерационного участка  выражению 230≥88,58 

В результате расчета и уточнения  длин регенерационных   участков по секциям  между обслуживаемыми регенерационными пунктами ( ОРП ), определим  число  необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) на каждой секции: