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

 

 

Таблица 3.1

Характеристики оптических интерфейсов STM-1 в соответствии стандартам ITU-T Rec. G.957 и Rec. G958 [11]

 

Тип оптического  интерфейса	S-1.1	L-1.1	IC-1.1	IC-1.2	S-4.1	L-4.1
Оптический  передатчик
Средняя мощность передачи, включая запас на старение:  максимум, дБм   минимум, дБм	-8  -15	+2  -3	0  -5	0  -5	-8  -15	+2  -3
Оптический  приёмник
Чувствительность  приёмника при коэффициент ошибок 10-10 ,дБм	-31	-34	-34	-34	-28	-28
Максимальный  уровень допустимый на входе, дБм	-8	-2	0	0	-8	-8
Максимальный  запас по мощности, дБ	1	1	1	1	1	1
Диапазон допустимого  затухания между S и R, дБ	0-12	10-28	0-28	0-28	0-12	10-28
Длина ВО линии, включая 2дБ на соединения и запас на восстановление ВОК, км	0-20	10-60	0-60	0-100	0-20	10-60

 

 

 

 

 

 

2. Выбор типа и конструкции оптического кабеля

 

Разнообразие областей применения оптических кабелей (ОК) в системах волоконно-оптической связи требует  разработки и производства ОК самых  различных конструкций.

Сегодня ОК используют для передачи сигналов связи 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 других объектов.

Исходя из условий трассы Кизнер – Грахово, я выбрал следующий универсальный кабель.

Кабель оптический с броней из круглых  стальных проволок для подземной  прокладки типа ОКЛК-01-0,34/3,5- 4 «Самарской оптической кабельной компании» (СОКК).[12]

Сертификат соответствия Госкомсвязи  РФ № ОС/1-КБ-96.

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

 

Таблица 3.3

Технические характеристики кабеля типа ОКЛК-01

Параметр	Значение
Количество ОВ	2-144
Диаметр кабеля, мм	15.0-28.5
Вес, кг/м	300-1800
Коэффициент затухания, дБ/км, не более: на длине волны 1.31 мкм на длине волны 1.55 мкм	0.34 0.20
Хроматическая дисперсия, пс/нм·км, не более: на длине волны 1.31 мкм на длине волны 1.55 мкм	3.5 18
Допустимое раздавливающее усилие, Н/см, не менее	1000
Допустимое растягивающее  усилие, кН	7.0 - 80.0

 

Рис. 3.2. Конструкция оптического кабеля типа ОКЛК-01

1. – оптическое волокно фирмы  Corning; 2. – гидрофобный заполнитель; 3. – центральный силовой элемент стеклопластик; 4. – водоблокирующая лента; 5. – полимерная трубка; 6. – скрепляющая лента; 7. – вспарывающий корд; 8.– стальная оцинкованная проволока; 9. – полимерная защитная внутренняя оболочка; 10. – полимерная защитная наружная оболочка; 11. - маркировка

 

Таблица 3.4

Технические параметры оптических волокон фирмы "CORNING Inc."

 

	SMF-28™	LEAF®
Рабочая длина волны, нм	1310 1550	1530..1625
Коэффициент затухания, дБ/нм, не более: на длине волны 1310 нм; на длине волны 1550 нм; на длине волны 1625 нм.	0.34/0,4 0.20 -	- 0.22 0.25
Коэффициент хроматической  дисперсии, пc/нм·км, не более: в интервале длин волн (1285-1330) нм; в интервале длин волн (1530-1565) нм; в интервале мин волн (1565-1625) нм.	3.5 18 -	- 2.0...6.0 4.5...11.2
Наклон дисперсионной  характеристики в области длины  волны нулевой дисперсии, пс/нм2·км, не более: в интервале длин волн (1285-1330) нм	0.092	-
Длина волны отсечки, нм, не более	1260	-
Диаметр модового поля, мкм; на длине волны 1310 нм; на длине волны 1550 нм.	9.2 ± 0.4 10.35±0.08	- 9.2...10.0
Геометрия стекла: собственный изгиб волокна; диаметр отражающей оболочки; неконцентричность сердцевины; некруглость оболочки.	>4.0 м 125.0±1,0 мкм <0.5 мкм 1.0 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ.

 

Районный центр-село Грахово расположено на реке Адамка. В селе живёт 3,4тыс. чел. На территории района имеются запасы торфа, глины, известняка. Основное направление экономики района – сельское хозяйство. Из промышленных предприятий можно назвать только государственное малое предприятие "Крона", которое производит пиломатериалы, оконные и дверные блоки, срубы садовых и жилых домов. В сельском хозяйстве преобладает мясо - молочное производство и выращивание зерновых. Всего в районе 15 сельскохозяйственных предприятий различных форм собственности.

Кизнерский район располагается на юго-западе Удмуртской Республики и граничит на севере и северо-востоке с Вавожским, на востоке с Можгинским, на юго-востоке с Граховским районами Удмуртии, а также с Республикой Татарстан и Кировской областью. Районный центр поселок Кизнер находится в 135 км от Ижевска. Район расположен в пойменной части Камского бассейна. Местность сильно пересечена реками Люга, Тыжма, Казанка и другими. На юго-западе граница района проходит по реке Вятке.

Таким образом, для обеспечения  взаимодействия различных частей народного  хозяйства, общественно-политической, социальной сферы этих районов УР, я считаю необходимым следующее  распределение использования каналов между пунктами Кизнер – Грахово.

 

Таблица 4.1

Данные о проектируемом распределении  каналов 

между пунктами Кизнер - Грахово

 

Число каналов.	Использование.	Сфера обслуживания.
1	2	3
Кизнер
1…20	Телефония	Удовлетворение потребностей населения  в междугородней связи
21…30	Internet, видеоконференцсвязь проводное вещание, банковская сеть, передача данных и т. п.	Государственное управление, финансово-кредитная  сфера, здравоохранение, промышленный комплекс, топливно-энергетический комплекс, наука и образование, т.п.
31…63	Аренда, развитие
1	2	3
Грахово
1…15	Телефония	Удовлетворение потребностей населения  в междугородней связи
16…20	Internet, проводное вещание, передача данных, кабельное телевидение, транзит и т.п.	Государственное управление, здравоохранение, промышленный комплекс, топливно-энергетический комплекс и т.п.
21…63	Аренда, развитие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ИНЖЕНЕРНЫЙ РАСЧЕТ
1. . Определение ширины полосы частот проектируемой волоконно-оптической системы связи (пропускной способности)

 

Полоса пропускания  оптического кабеля измеряется в  Гц×км и определяется по формуле:

                                                   (5.1)

где t - результирующая дисперсия оптического волокна, с/км.

Так как для организации  связи используются кабель с одномодовым оптическим волокном (см. п.3), а в нем присутствует только хроматическая (частотная) дисперсия, то для одномодового ОВ пользуются значениями дисперсии, нормированным на нанометр ширины спектра источника и километр длины волокна, которое называют удельной хроматической дисперсией.

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

                                           (5.2)

где D(l) – удельная хроматическая дисперсия, пс/(нм×км); Dl - ширина спектра излучения источника, нм.

Значение удельной хроматической  дисперсии D(l) для расчета хроматической дисперсии t_хр по формуле (5.2) берем из табл. 3.2 и табл. 3.3.

D(l) = 3,5 пс/(нм×км);

Dl = 2 нм.

Подставляя все необходимые  значения в выражения (5.1) и (5.2), получаем следующие результаты:

Полученное значение W является удельной полосой пропускания, чтобы получить пропускную способность кабеля разделим её на длину кабельной трассы (L).

 

L_ОРП=43 км

 

 

2. . Расчет проектной длины регенерационного участка, 

полной длины  оптического линейного тракта и  определение его структуры

 

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

Суммарные потери регенерационного участка, дБ, можно рассчитать по формуле:

, дБ                                 (5.3)

где n_p.c. - количество разъемных соединителей;

а_р.с. - потери в разъемных соединениях (0,6дБ);

n_H.C. - количество неразъемных соединений;

a_H.C - потери в неразъемных соединениях (0,02дБ);

a_t - допуск на температурные изменения затухания ОВ (1 дБ);

a_B - допуск на изменение характеристик компонентов РУ со временем (5 дБ);

Количество неразъемных соединений рассчитывают по формуле:

                                                  (5.4)

где L_ОРП - расстояние между ОРП, км; l_С.Д. – строительная длина кабеля (выбираем 4 км);

Подставляя все необходимые  значения в выражения (5.3) и (5.4), получаем следующие результаты:

L_ОРП = 43 км

где 2 – это количество неразъемных соединений при переходе из городской кабельной канализации  на воздушную подвеску.

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

                                                (5.5)

где a - коэффициент затухания ОВ (0,34дБ);

Э_п - энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи, который рассчитывается по формуле:

 дБм                                           (5.6)

где Р_ПЕР - уровень мощности оптического излучателя, дБм;

Р_ПРmin - чувствительность приемника.

 

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

 дБм                                                 (5.7)

где Р_С - уровень средней мощности оптического сигнала на выходе источника излучения (см. табл.3.1);

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

Подставляя все необходимые  значения в выражения (5.5), (5.6) и (5.7), получаем следующие результаты:

Значения берутся для IC-1.2

дБм;

дБм;

 

На длину регенерационного участка накладывают ограничения дисперсионные характеристики волокна. С учетом дисперсии оптического волокна длина регенерационного участка составит:

                                                       (5.8)

где В - требуемая скорость передачи информации, 155Мбит/с; t - значение хроматической дисперсии одномодового оптического волокна, с/км (5.2).

Подставляем известные  значения: