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

Таким образом, длина регенерационного участка, рассчитанная по формуле (5.8), должна удовлетворять требованию:

                                                        (5.9)

Проверим соответствие полученной длины регенерационного участка выражению (5.9):

230

87,05;

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

                                                  (5.10)

 

N_НРП=

 

Таким образом, установки  дополнительного НРП на секциях  между обслуживаемыми регенерационными пунктами не требуется.

 

3. . Определение суммарных потерь в оптическом тракте 

 

Параметры полной совокупности элементов кабельной системы должны удовлетворять следующему неравенству:

                          (5.11)

где Lj - общая длина отрезка оптического кабеля j-го типа, причем SL = Lj – общая длина оптического тракта;

a - коэффициент затухания оптического кабеля j-го типа;

- потери при переходе с волокна с одним диаметром сердцевины на волокно с другим диаметром или при соединении волокон с одинаковым диаметром сердцевины, но с различной числовой апертурой;

n_n - количество точек перехода;

3 - энергетический запас,  принимаемый обычно равным 2... 3 дБ  и расходуемый в процессе эксплуатации  волоконно-оптического канала связи на старение элементов, введение сростков новых неразъемных соединителей при ремонтах, модернизациях и т.д.;

Э_Д - энергетический потенциал аппаратуры, численно равный общему допустимому затуханию оптического сигнала в тракте (п.5.2).

 

Подставляя все необходимые  значения в выражение (5.11), проверяем  выполнение этого неравенства:

43∙0,34+2∙0,6+10∙0,02+2≤37;

18,02≤37

неравенство верно.

 

Расчеты производились из предположения, что используются:

• автоматический сварочный аппарат – FSM-30S (Fujikura) c типовыми потерями на стыке 0,02 дБ;
• разъемные соединители типа FC (керамика) со средними потерями на длине волны 1,3 мкм для одномодового волоконного световода 0,6 дБ.

 

 

 

 

 

 

4. . Расчет полного запаса мощности системы 

 

Энергетический потенциал  с учетом потерь на ввод и вывод  энергии из волокна, или полный запас мощности системы, дБ, можно определить по формуле:

                                       (5.12)

где – уровень выходной мощности оптического излучателя (п. 5.2), дБм;

– чувствительность приёмника (см. табл.3.1), дБм;

– потери на ввод/вывод.

 

Подставляя все необходимые  значения в выражение (5.12), получаем следующий результат:

 

5. . Расчет энергетического запаса

 

Энергетический запас  системы определяют как разность между полным запасом мощности (5.12) и суммарным затуханием (5.3). Значение энергетического запаса работоспособной системы должно быть положительным.

_,                                                    (5.13)

Подставляя значения в выражение (5.13), проверяем выполнение этого неравенства:

 

36-7,4=28,6>0 неравенство верно.

 

Полученное значение энергетического запаса системы, оказалось  положительным, что говорит о  её работоспособности.

 

5.6. Определение  отношения сигнал/шум или вероятности

ошибки, отводимой на длину  регенерационного участка

 

Отношение сигнал/шум  или вероятность ошибки, отводимые на длину регенерационного участка для цифровой волоконно-оптической системы связи определяется по формуле:

                                                (5.14)

где р' - вероятность ошибки, приходящаяся на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10^-11, для внутризоновой 1,67×10^-10, для местной 10^-9).

Обычно р_ош = 10^-8 - 10^-9.

 

Подставляя значения в выражение (5.14), получаем следующий  результат:

Р_ОШ=87,05∙1,67∙10^-10=145,37∙10^-10≈1,45∙10^-8

 

Действительно, вероятности  ошибок отводимые на длины регенерационного участка находится в пределах 10^-8 - 10^-9.

 

5.7. Определение  уровня передачи мощности оптического  излучения на выходе передающего  оптического модуля (ПОМ)

 

Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ, дБм, определяется по формуле (5.7), подставляем значения:

 

 

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).

 

5.8. Определение  уровня МДМ (порога чувствительности 

приемного оптического  модуля - ПРОМ)

 

Уровень МДМ (порог чувствительности ПРОМ):

 

Для pin-фотодиода:

 при В ³ 50 Мбит/с.                   (5.15)

Подставим значения:     дБ.

 

5.9. Определение  быстродействия системы

 

Допустимое быстродействие зависит от характера передаваемое сигнала, скорости передачи информации и определяется:

с                                                (5.16)

где b - коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (линейного кода), для кода NRZ b = 0,7; для остальных 0,35.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП, с, рассчитывается:

                              (5.17)

где t_ПЕР = (0,5...10) нс - быстродействие ПОМ;

t_ПР = (0,2…20) нс - быстродействие ПРОМ;

t_ОВ - уширение импульса на длине регенерационного участка, которое рассчитывается по формуле:

с                                          (5.18)

где t - дисперсия оптического волокна, с/км; (5.2)

 

Подставляя все необходимые  значения в выражения (5.16), (5.17), (5.18) получим  следующий результат:

 

t_ОВ=87.05∙7∙10^-12=0.6093 нс;

 

t_ОЖ=1,111 нс;

 

Если выполняется следующее неравенство:

t_ОЖ < t_S,                                               (5.19)

то выбор оптического  кабеля сделан верно. Запас по быстродействию, определяется разностью:

c                                         (5.20)

Проверим правильность выбора кабеля (5.19) и рассчитаем запас  по быстродействию (5.20):

12,439∙10^-9<0,0045

 

Δt=|12,43∙10^-9 - 4500000∙10^-9|=0,00449 с

Примечание:

Расчеты производились из предположения, что t_ПЕР = 5нс, t_ПР = 10нс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЛС С УЧЁТОМ ВЫБРАННОЙ ТРАССЫ

 

При строительстве ВОЛС выполняются  следующие работы: разбивка линии; доставка кабеля и материалов на трассу; испытание, прокладка и монтаж кабеля, и устройство вводов.

 

6.1. Прокладка оптического  кабеля в грунте

 

Для прокладки междугородных ОК в грунт в настоящее время  получили применение три способа: прокладка кабелеукладчиком, траншейная прокладка и прокладка кабеля в пластмассовой трубе.

Эти методы и технологии предусматривают  обеспечение защиты муфт и кабелей  от механических повреждений, от внешних  электромагнитных влияний, ударов молнии и актов вандализма, а также  возможности быстрого устранения возникающих  повреждений или выполнения переключений и ответвлений в муфтах на новые объекты, строящиеся в районах, где проходят ВОЛС.

Бестраншейный способ прокладки кабеля с помощью кабелеукладчика, благодаря  высокой производительности и эффективности, является основным. Он широко применяется на трассах с размытыми рельефами местности и разными грунтами. Для прокладки используются кабелеукладчики с активными и пассивными рабочими органами. С помощью ножевого кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно на заданную глубину залегания 0,9... 1,2 м. При этом на кабель действуют механические нагрузки. Кабель на пути от барабана до выхода из кабеленаправляющей кассеты подвергается воздействию продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а в случаях применения вибрационных кабелеукладчиков - вибрационному воздействию. В зависимости от рельефа местности и характера грунтов, конструкции и технического состояния кабелеукладчиков, а также режимов его работы механические нагрузки на кабель могут изменяться в широких пределах.

Обязательной является планировка трассы перед прокладкой ОК бульдозером. Подъемы и уклоны трассы не должны превышать 30°. При прокладке ОК в  сложных грунтах обязательно  должна применяться предварительная пропорка грунта. Цель предварительной пропорки – обнаружение скрытых препятствий, которые могли бы повредить кабель. При обнаружении таких препятствий грунт на этих участках разрабатывается с помощью бурильных и взрывных работ, машин и механизмов для разработки траншей и т.п.

Прокладку кабеля рекомендуется выполнять под постоянным оптическим контролем. Контроль осуществляется по результатам измерения затухания ОВ кабеля с помощью оптического тестера, оптического рефлектометра или других аналогичных средств измерения.

 

6.2. Прокладка ОК на городском участке сети

 

При прокладке ОК на городском участке  сети, как правило, используется имеющаяся  инфраструктура (кабельная канализация, коллекторы, туннели). Трасса прокладки  и типы используемых для прокладки  подземных сооружений определяются проектом, при этом из соображений пожарной безопасности ОК, прокладываемые в коллекторы и туннели, должны иметь оболочку из материала, не распространяющего горение.

С целью минимизации риска повреждения  ОК в ходе прокладки используемые на трассе прокладки подземные сооружения (трубы и колодцы кабельной канализации, коллекторы и туннели должны быть проверены, при необходимости отремонтированы, трубы прочищены и проверены на проходимость, возможные перепады уровней устранены и т.п.). Как правило, прокладка ОК производится в отдельный канал кабельной канализации или же, с целью более эффективного использования канала, в него предварительно прокладываются до 4 полиэтиленовых труб 32 мм, каждая из которых затем применяется для прокладки в нее отдельного кабеля.

Для прокладки в кабельной канализации, учитывая вероятность повреждения ОК грызунами. Телефонную канализацию прокладывают на глубине 0,4... 1,5 м отдельными блоками, герметично состыкованными между собой. Через 80... 150 м по трассе телефонной канализации размещают смотровые устройства - телефонные колодцы. По стенкам колодцев имеются особые консоли, на которых укладывают кабели, а в местах стыка двух строительных длин - кабельные муфты.

 

6.3. Прокладка оптического  кабеля через водные преграды

 

Подводная прокладка рассматривается как часть или отрезок подземной прокладки, когда приходится пересекать реки, ручьи, болота, озера, искусственные водоемы, каналы. По действующим нормам прокладки кабеля связи через судоходные реки, сплавные и несудоходные реки глубиной до 3 м проводится с минимальным заглублением до 1 м. Без заглубления прокладка допускается при глубине водоемов более 8 м по согласованию с организациями, эксплуатирующими водоем. Заглубление кабеля в дно неглубоких каналов или рек является обязательным. Практически целесообразность заглубления кабеля и его величина определяется проектом.

Для такой прокладки используются ОК с металлическими упрочняющими элементами и металлическими оболочками. Эти кабели более герметичны, и их механические характеристики позволяют использовать традиционные технические средства прокладки.

Кабелеукладчики рекомендуется применять  только на мелководье, так как на больших глубинах невозможно проконтролировать  процесс прокладки кабеля. Грунты при этом не должны быть выше III категории.

Прокладка ОК без металлических  элементов через отдельные водные преграды вызывает определенные трудности. Например, не исключается возможность всплывания кабеля при небольших перемещениях донных грунтов. При сильном течении кабель находится под дополнительной нагрузкой и нужно контролировать, чтобы уровень этой нагрузки не превысил допустимый. Поэтому прокладку кабеля рекомендуется выполнять с применением укладки защитного трубопровода и его заглублением в дно. Полиэтиленовые трубки, а на опасных участках стальные трубы могут прокладываться, (как подземный кабель) на глубине до 1,2 м. Преимуществом применения трубок является то, что при встрече с неожиданным препятствием (даже при пропорке грунта) возможные повреждения ограничиваются трубкой, а не кабелем.

При прокладке магистральных ОК первичной сети на переходах через  внутренние водные пути - судоходные и  сплавные реки, водохранилища, осуществляется резервирование кабельного перехода путем прокладки кабелей по двум створам (верхнему и нижнему), расположенным на расстоянии не менее 300 м друг от друга. При наличии на трассе мостов автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения допускается прокладка одного из кабелей по мосту. При этом в основном и резервном кабелях включается по 50 % ОВ.