Проектирование цифровой первичной сети связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: Цифровые системы передачи

Тема: Проектирование цифровой первичной сети связи

 

Содержание

 

 

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:

1. Широкая полоса пропускания

2. Малое затухание оптического сигнала в волокне

3. Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле

4. Высокая помехозащищенность

5. Малый вес и объем

6. Высокая защищенность от несанкционированного доступа

7. Гальваническая развязка

8. Взрыво-пожаробезопасность

9. Экономичность

10. Длительный срок эксплуатации

11. 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 РК. 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.

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 "Казахтелеком" 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:

1. Минимальной длины между оконечными пунктами;

2. Выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

3. Возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

4. 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:

1. В кабельной канализации;

2. По техническим эстакадам;

3. По стенам зданий;

4. 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:

 

Нt= Но Ч (1 + Р/100) t (1)

 

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

Но - количество народонаселения на момент переписи

 

t= 5 + (tm - to) (2)

 

где tm - год составления проекта

to - 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: Нt = 1423300 Ч (1+ 2,6/100) 7 = 1703445 чел.

В г. Б: Нt = 2476500 Ч (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:

 

Nтлф = α1 Ч f1Ч y Ч (ma Ч mb / (ma + mb)) + 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.

ma, mb - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями.

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

 

m = 0,41 Нt (4)

 

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

 

ma = 0,41 Ч 1703445 = 698412

mb = 0,41 Ч 2476500 = 1015365

 

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

 

Nтлф =1,3Ч0,02Ч0,05Ч (698412Ч1015365/ (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:

 

Nобщ = Nтлф + Nтв + Nпв + Nпд + Nпг + Nтр + Nтг (5)

 

где Nтлф - количество телефонных каналов для двухсторонней связи;

Nтв - количество телевизионных каналов;

Nпв - количество каналов проводного вещания;

Nпд - количество каналов передачи данных;

Nпг - количество каналов передачи газет;

Nтр - количество транзитных каналов;

Nтг - количество телеграфных каналов.

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

 

Nобщ = 2 Ч Nтлф + Nтв (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:

 

Nобщ = 2 Ч 544 + 16 Ч 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:

 

Nсп = Nаб / Р (7)

 

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

Р - коэффициент многоканальности

Подставляя исходные данные в формулу (7) определяем:

 

Nсп = 26688/1920 = 14,3 = 15

 

Требуемое число оптических волокон в ОК рассчитаем по формуле:

 

Noв=2Ncп (8)

 

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

 

Noв = 2 Ч 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

2 - оболочка оптического модуля

3 - центральный силовой элемент

4 - изолированная медная жила

5 - гидрофобное заполнение

6 - обмоточная лента

7 - промежуточная оболочка из полиэтилена

8 - подушка из крепированной бумаги

9 - сталеленточная броня

10 - 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:

1. Относительная разность показателей преломления

Данный параметр определяется по формуле:

 

Δ= (n12-n22) / (2n12) (9)

 

где n1 - показатель преломления сердцевины

n2 - показатель преломления оболочки

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

 

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

 

2. Абсолютная разность показателей преломления

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

 

Δn = n1 - n2 (10)

 

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

 

Δn = 1,493 - 1,490 = 0,03

 

3. 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: