Проектирование волоконно-оптических линий связи на участке Кизнер – Грахово с применением оборудования SDH

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «СЕТИ СВЯЗИ  И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Направляющие  системы электросвязи»

на тему «Проектирование  волоконно-оптических линий связи  на участке 

Кизнер – Грахово с применением оборудования SDH»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил	студент группы 6-29-1 А.Б. Широбоков
Проверил	ст. преподаватель А.Е. Васильев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2004

Содержание

	Стр.
Введение…………………………………………………………………….	5
Выбор топологии………………………………………………………..	6
Выбор трассы ВОЛС……………………………………………………	8
Основные проектные решения………………………………………....	10
3.1. Выбор ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков………………………………………………	10
3.2. Выбор типа и конструкции оптического кабеля……………………..	12
Схема организации связи……………………………………………….	15
Инженерный расчет……………………………………………………..	17
5.1. Определение  ширины полосы частот проектируемой  волоконно-оптической системы связи  (пропускной способности)………………......	17
5.2. Расчет проектной  длины регенерационного участка,  полной длины оптического линейного  тракта и определение его структуры…………..	18
5.3. Определение суммарных  потерь в оптическом тракте………………	20
5.4. Расчет полного запаса мощности системы …………………………..	21
5.5. Расчет энергетического запаса ……………………………………...	21
5.6. Определение отношения сигнал/шум  или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка…………………………	21
5.7. Определение уровня передачи  мощности оптического излучения  на выходе передающего оптического  модуля (ПОМ)……………………	22
5.8. Определение уровня МДМ (порога  чувствительности приемного оптического модуля – ПРОМ)……………………………………………...	22
5.9. Определение быстродействия  системы……………………………….	22
6. Строительство ВОЛС с учётом  выбранной трассы…………………….	24
6.1. Прокладка ОК на городском  участке сети……………………………	24
6.2. Прокладка оптического  кабеля на переходах через подземные коммуникации ………………………………………………………………	25
6.3. Прокладка оптического кабеля  через водные преграды…………......	25
6.4. Монтаж ВОЛС………………………………………………………….	27
6.5. Муфты…………………………………………………………………...	28
7. Охрана труда и  техника безопасности………………………………….	29
8. Охрана окружающей среды при строительстве ВОЛС………………..	31
Заключение………………………………………………………………….	32
Литература…………………………………………………………………...	33
Приложение 1………………………………………………………………..	34
Приложение 2………………………………………………………………..	35
Приложение 3………………………………………………………………..	36

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

За предшествующие годы развития сети на медном кабеле плотно укрeпили свои позиции. Однако, требования, предъявляемые сегодня действительностью по пропускной способности, достоверности и расстояниям передачи информации, являются предельными для медного кабеля и по этому требуют поиска новых принципов и способов монтажа, измерения характеристик систем и т.д., что требует определенных затрат, и все же носит временный характер.

Оптический  кабель уже сегодня по цене приближается к электрическому. При этом обеспечиваются лучшие характеристики системы. Поэтому создаются благоприятные условия для внедрения волоконно-оптических систем (ВОС) как альтернативы традиционным системам на медном кабеле.

Кроме этого, применение ВОС позволяет обеспечить большую гибкость при построении сети, уменьшается количество активных элементов: повторителей, ретрансляторов, концентраторов.

Весьма перспективным  и быстро развивающимся направлением строительства волоконно-оптических линий связи является размещение ВОК на опорах: линий электропередачи, телефонных и телеграфных линий, контактной электросети железной дороги.

Эти достижения подтверждают, что за оптоволоконной связью будущее  в передаче информации, поэтому в  своём проекте строительства линии связи между пунктами Кизнер – Грахово я считаю необходимым использование ВОЛС с применением оборудования синхронной цифровой иерархии SDH. Так как оба пункта имеют большую значимость в Удмуртской Республике, то строительство именно ВОЛС позволит в полной мере удовлетворить спрос на современные телекоммуникационные услуги как государственных, так и коммерческих структур, эти сети предлагают ряд функций, которые принесут пользу как отдельному абоненту, ведомству, корпорации, компании в целом. К тому же это позволит обеспечить дальнейшее развитие интегральной цифровой сети связи в области предоставления новых перспективных услуг связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЫБОР ТОПОЛОГИИ  СЕТИ 

 

Для того, чтобы спроектировать сеть в целом, нужно пройти несколько этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная задача, поставленная в ТЗ на стадии проектирования. Это могут быть задачи выбора топологии сети, выбора оборудования узлов сети в соответствии с указанной топологией, формирование сетей управления и синхронизации. Первой из них является задача выбора топологии сети. Эта задача может быть решена достаточно легко, если знать возможный набор стандартных базовых топологий, из которых может быть составлена топология сети в целом.

  Существует несколько видов топологий сети:

 

 

Рис. 1.1.  Топология  «точка – точка»

 

 

Рис. 1.2. Топология «линейная  цепь» с защитой 1+1 типа «уплощенное  кольцо»

 

Подробнее рассмотрим топологию  «точка-точка».

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 типа 1+1,используя основной и резервный оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.

Несмотря на свою простоту, именно эта базовая топология  наиболее широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам, например, по трансокеаническим подводным кабелям, обслуживающим цифровой телефонный трафик. Эту же топологию используют для откладки сети при переходе к новой более высокой скорости в иерархии SDH. Она же используется как составная часть радиально-кольцевой топологии. С другой стороны, топологию “точка-точка” с резервированием можно рассматривать как вырожденный вариант топологии кольца.

Для данного проекта  мы применим топологию “точка-точка”. Объяснение этому выбору сделаем методом от противного.

  Топология “линейная  цепь” чаще всего используется, когда необходимо сделать ответвление  для ввода и вывода каналов  доступа, что в нашем случае  не применяется. В топологии  “звезда” один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации, играет роль концентратора, что в данном примере также не используется.

  Поэтому делаем  вывод, что для проектирования  ВОЛС Кизнер – Грахово лучше применить топологию “точка-точка”.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВЫБОР ТРАССЫ  ВОЛС

 

Проанализировав имеющийся  картографический материал, я выделил следующий возможный вариант прокладки кабелей связи:

1. Вдоль автомобильных дорог:

Кизнер – Бемыж - Грахово

 

 

 

Рис. 2.1. Рассматриваемые  варианты прокладки кабелей связи

 

Характеристики выбранных  вариантов сведем в таблицу

 

 

 

Таблица 2.1

Варианты прокладки трассы ВОЛС

Характеристика  трассы	Единицы измерения	Количество единиц
Общая протяженность  трассы: вдоль шоссейных дорог; вдоль железных дорог; вдоль грунтовых дорог; бездорожье	км	43 - - -
Местность по трассе: открытая; застроенная; залесенная; заболоченная	км	20 10 75 -
Способы прокладки кабеля: кабелеукладчиком; вручную; в канализации	км	38 3 2
Количество переходов: через судоходные и сплавные реки; через несудоходные реки; через железные дороги; через шоссейные дороги	1 переход	- 1 - 1
Число обслуживаемых (регенерационных) пунктов	1 пункт	0

 

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.

Вся трасса проходит вдоль  автомобильных дорог. Из рассматриваемого картографического материала видно, что весь участок кабельной трассы от  Кизнера до Грахово находится в лесной зоне. На данном участке трассы кабель будет укладываться с помощью кабелеукладчика, кроме того, существует переход через несудоходные реки. В графическом материале приводится ситуационная трасса прокладки кабельной линии связи на загородном участке.

Т.к. общая протяженность  трассы достаточно невелика, то необходимость  в ОРП отсутствует.

 

 

 

3. ОСНОВНЫЕ ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ

 

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

 

На основании приведенного в техническом задании количества потоков E1 рассчитаем необходимую скорость цифрового потока по формуле:

S_треб  = 2,048×N_ПЦТ,                                          (3.1.)

где 2,048 – скорость одного ПЦТ, Мбит/с; N_ПЦТ – количество необходимых ПЦТ.

S_треб  = 2,048×20 = 40,96 Мбит/с

Скорость цифрового потока выбираем по стандартной сетке скоростей  SDH:

• STM-1 – 155,52 Мбит/с;
• STM-4 – 622,08 Мбит/с;
• STM-16 – 2488,32 Мбит/с (2,488 Гбит/с);
• STM-64 – 9,953 Гбит/с;
• в перспективе – STM-256.

Необходимая нам скорость должна удовлетворять условию:

S_K = S_треб K_p                                              (3.2.)

где K_p – коэффициент запаса на развитие сети (1,4…1,5).

S_K = 40,96 ×1,5 = 61,44 Мбит/с

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

Для данного курсового  проекта выбираем мультиплексор STM – 1 типа TN–1Х компании Nortel (Northern Telecom). Он обеспечивает мультиплексирование до 63 входных 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–1Х может быть использован (сконфигурирован) для работы в качестве:

• терминального мультиплексора ТМ с двумя агрегатными блоками, используемыми в режиме «основной/резервный» для создания защиты типа 1+1 агрегатных портов;
• мультиплексора ввода/вывода (МВВ) 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 входы и  выходы агрегатных блоков:

-    выходная мощность  – 1мВт;

• чувствительность приемника - -34дБ (при коэффициенте ошибок 10^-10);
• максимально допустимые потери на секцию – 28 дБ;
• длина волны –1310 и 1550 нм (для коротких и длинных секций соответственно)
• тип волокна оптического кабеля – одномодовый;
• оптические соединители – FC, PC, SC или DIN;
• соответствие стандартам – IPU-T Rec. G – 957 (для STM – 1).