Проектирование волоконно-оптических линий передач

Пространство  между оконечными пунктами имеет  ярко выраженный равнинный рельеф. В основном трасса автодороги проходит через лесостепь с низким процентом лесистости. Трассу прокладки кабеля планируется выбрать вдоль автомагистрали, по южной стороне автодороги.

Рассмотрим  возможные варианты трассы ВОЛП:

1. Трасса проходит вдоль автомагистрали, по южной стороне дороги. Общая протяженность трассы 120 км.

2) Трасса проходит по северной  стороне автомобильной дороги (между  автомагистралью и лесопосадкой и населенным пунктом).

Оптимальным вариантом  прокладки ОК ВОЛП является первый вариант. Хотя в первом варианте несколько увеличена протяженность трассы по сравнению со вторым вариантом, но исходя из требований наименьшего числа препятствий, усложняющих и удорожающих строительство, максимального применения механизации, создании наибольших удобств эксплуатационного обслуживания, предпочтение отдается прокладке кабеля вдоль автомобильной дороги.

Во втором варианте прокладка  ОК вдоль лесопосадки и населенного пункта нежелательно, вследствие усложняющих строительство и внешних повреждений от населения. На основании сравнения из двух предложенных вариантов трассы прокладки ОК ВОЛП, исходя из вышеперечисленных требований, выбираем первый вариант трассы как наилучший из возможных. Проектируемая трасса начинается в г. Павлодаре и имеет протяженность 120 км. Проектируемая трасса будет проходить в городе

Павлодаре и районный центр с. Лебяжье по существующей кабельной канализации в свободном канале. От автомагистрали до населенных пунктов кабель прокладывается кабелеукладчиком. В черте районного центра Лебяжье кабель прокладывается в грунт способом траншейной прокладки.

На выходе из Павлодара  ВОЛП будет пересекать автомагистраль, переход через которую будет, осуществляется по трубопроводу. Укладка труб под проезжей частью будет, выполняется способом горизонтального бурения грунта. Далее трасса будет проходить вдоль автомагистрали. Прокладка кабеля осуществляется кабелеукладчиком по южной стороне дорожного полотна в 7 метрах от его края.

Следующие 23 км трасса будет прокладывается с помощью кабелеукладчика в 7-ми метрах от края дороги вдоль южной  стороны автомагистрали.

От Павлодара до села Кенжеколь  кабель прокладывается кабелеукладчиком

 

 

Рисунок 1.1 – Схема трассы прокладки оптического кабеля на участке Павлодар – Лебяжье.

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2 – Ситуационная схема трассы прокладки кабеля на участке г. Павлодар – р. ц .Лебяжье.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор системы передачи и типа оптического кабеля

 

 

  2.1 Расчет числа каналов

 

При определении необходимого числа  междугородных телефонных каналов  между Павлодаром и р. ц. Лебяжье учитывая при этом численность населения этих пунктов, степень заинтересованности населения во взаимосвязи. Численность населения определим на основании статических данных последней переписи населения с учетом среднего прироста населения по формуле

 

Нt = Но(1+p/100)^t

 

где  для Павлодара Но = 742500 человек,

для Лебяжье Но = 14600 человек.

Но народонаселение в период проведения переписи:

                    p = 2,5% средний годовой прирост населения,

                    t = период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения. Год перспективного проектирования принимается на 5 лет вперед.

Следовательно

 

 

где t_n – год составления проекта;

t₀ – год, к которому относятся данные переписи населения.

Используя формулы рассчитаем численность населения в населенных пунктах

 

 

H _{t Павл} =

 

Н _{t Лебяжье}=

 

Степень заинтересованности отдельных  групп населения во взаимосвязи, зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения. Взаимосвязь между заданными оконечными пунктами определяется на основании статистических данных, полученные предприятием связи за предшествующие годы. Это взаимосвязь выражается через коэффициент тяготения f. Тяготение между Павлодаром и Лебяжье f=10%

Учитывая это, а также то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородней связи имеют превалирующее значение, определим сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов воспользуемся приближенной формулой

 

 

где a1 = 1,3 и b1 = 5.6 – постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям;

 у = 0,05 (5%) – удельная нагрузка, т. е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом;

m_а и m_б – количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Примем коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,38 количество абонентов в зоне АМТС определим по формуле

 

 

для Павлодарской области

 

 

для р. ц. с Лебяжье

 

 

Вычислим число телефонных каналов между Павлодаром и Лебяжье

 

 

Кроме этих каналов, следует  предусмотреть транзитные каналы, для  связи со страной и организацию  каналов для передачи других видов  информации. Общее число каналов n_аб между двумя междугородними станциями заданных пунктов определим по формуле

 

n_аб = n_tp + n_tg + n_pw + n_pd + n_pg + n_tr + n_tv

 

где  n_tp – число двухсторонних каналов для телефонной связи;

n_tg – то же для телеграфной связи;

n_pw – то же для передачи проводного вещания;

n_pd – то же для передачи данных;

n_pg – то же для передачи газет;

n_tv – то же для передачи телевидения;

n_tr – транзитные каналы.

Число каналов различного назначения выразим через телефонные каналы и их примерно равно

 

n_тф = n_tg + n_pw + n_pd + n_pg + n_tr

 

Общее число каналов  рассчитаем по упрощенной формуле

 

n_об » 2n_тф + n_тв

 

В данном проекте телевизионные  каналы не предусмотрены, т.к. телевизионное вещание принимается через станцию космической связи «ОРБИТА-3»

 

 

Необходимо предусмотреть резервный рост числа каналов, для удовлетворения возрастающей потребности в связи. Учитывая необходимое количество потоков 8 Е1 для организации связи на участке г Павлодар – р. ц. Лебяжье и дальнейшее развитие сети данным проектом предусматривается использование оборудования SDH уровня STM-4.7560 каналов. Наиболее полно выполнить эти требования можно на основе средств SDH – синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH).

Одной из основных особенностей СЦИ  заключается в том, что данная технология обеспечивает удобство идентификации отдельных потоков трафика, что в свою очередь создает условия для внедрения синхронных мультиплексоров с функцией ввода/вывода.

Аппаратуру и оборудование для систем передачи SDH предлагают многие известные фирмы-изготовители, такие как «Alcatel», «Siemens», «Nortel», «NEC», “LUCENT” и другие.

Выбираем мультиплексор фирмы  «Lucent» WaveStar ADM16/1.

ADM 16/1 WaveStar™ может быть использован для следующих целей:

- оконечный мультиплексор;

- мультиплексор с функцией широковещания;

- мультиплексор ввода-вывода;

- концентратор;

- сопряжение кольцевых сетей;

- небольшая система кросс – коммутации;

- линейный регенератор.

Такой широкий диапазон пропускной способности сигналов обуславливает возможность использования этой системы ADM 16/1 Wave Star в качестве важного элемента при создании эффективных и гибких сетей. Хотя ADM 16/1 WaveStar разработан для приложений STM-16, он также может использоваться в сетях STM-1 и STM-4.

Возможности. Двухуровневая архитектура кросс – соединений, то есть разделение функций кросс – соединений высокого порядка VC-4 и кросс – соединений низкого порядка VC-3, VC-2 и VC-12. Функция кросс соединения VC-4 без блокировки. Коммутация временных интервалов для сквозных соединений VC-4. Функция расширяемых рабочих кросс соединений низкого порядка VC-3, VC-2 и VC-12. Функция двунаправленного кросс соединения. Возможность использования комбинаций и предварительной обработки полезных различных нагрузок. Емкость кросс – соединений высокого порядка 64x64 VC-4. Емкость кросс – соединений низкого порядка 2016x2016 VC-12. Лазеры с внешней модуляцией для мультиплексирования по длинам волн (для систем OLS 80G или OLS 400G). Резервирование по принципу MS-SPRING. Функция широковещания высокого порядка и низкого порядка.

Для схемы организации связи установим в оконечных пунктах:

Терминальный (оконечный) мультиплексор - (terminal multiplexer - ТМ). Оконечное устройство сети с некоторым числом каналов доступа (электрических и оптических). Терминальные мультиплексоры имеют один или два оптических входа/выхода, называемых агрегатными. Два входа/выхода используются для повышения надежности, которая обеспечивается схемой резервирования на 100% линии и групповой части аппаратуры. Это схема резервирования 1 + 1. Кроме того, возможно резервирование частичное и стопроцентное отдельных групповых трактов, предоставляемых для каналов доступа.

Мультиплексор ADM может выполнять функции кроссового коммутатора для цифровых потоков определенных ступеней мультиплексирования (VC12, VC3, VC4). Коммутация может осуществляться путем проключения цифровых трактов или перестановками временных позиций. Оконечный (терминальный) мультиплексор (Terminal Multiplexer - TM) – оконечное устройство сети с некоторым числом каналов доступа и одним или двумя оптическими входами/выходами, называемыми агрегатными портами или интерфейсами.

Мультиплексоры ввода/вывода (Add/Drop Multiplexer - ADM) – осуществляют сквозную коммутацию потоков в обоих направлениях, поступающих с агрегатных портов, а так же позволяют вводить (Add)/выводить (Drop) отдельные цифровые компонентные сигналы. Мультиплексор имеет два или четыре агрегатных порта, к которым подключаются волоконно-оптические линии связи.

Для соединения волоконно-оптических кабелей, несущих сигнал STM-4 к удаленному сетевому элементу SDH, используются агрегатные интерфейсы. Используем интерфейс L-4.2 на 1550 нм большой дальности действия. В таблице 2.1 приведены параметры оптического интерфейса.

Таблица 2.1 – Параметры оптического интерфейса L – 4.2

Уровень SDH	STM-4
Скорость передачи, кбит/с	622080
Код интерфейса	L-4.2
Рабочий диапазон, нм	1550…1570
Характеристики оптического  передатчика (точка S)
Источник излучения	Лазер DFP (SLM)
Ширина спектра излучения  на уровне -20 дБм, нм	1,0
Минимальный коэффициент подавления боковой  моды, дБ	30
Максимальная излучаемая мощность, дБм	0
Минимальная излучаемая мощность, дБм	-3
Характеристики оптического  приемника (точка R)
Минимальная чувствительность, дБм	-36
Максимальная перегрузка, дБм	-8
Дополнительное затухание  оптического тракта, дБ	1

 

На сегодняшний день технология SDH заслуженно считается  не только перспективной, но и достаточно апробированной технологией, для создания транспортных сетей. Технология SDH обладает, рядом важных достоинств с пользовательской, эксплуатационной и инвестиционной точек зрения.

- умеренная структурная сложность, снижающая затраты на монтаж, эксплуатацию и развитие сети, в том числе подключения новых узлов.

- широкий диапазон возможных скоростей – от 622,080Мбит/с (STM-4) до 2448 Мбит/с (STM-16) и выше.

- высокая надежность системы, благодаря централизованному мониторингу и управлению.