Проект модели кабельной сети

При выборе производителя кабеля нужно отдать предпочтение проверенным и хорошо зарекомендовавшим себя производителям. Наиболее известные в России, выпускающие волоконно-оптические кабели: НФ «Электропровод» Москва, ЗАО «Москабель-Фуджикура» Москва, ОАО «Севкабель» Санкт-Петербург, ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» Самара, ООО «Оптен» Санкт-Петербург, ЗАО «Воронежтелекабель» Воронеж.

Для строительства ВОЛС используют следующие варианты прокладки кабеля:

- прокладка в грунт (кабель с  металлической проволочной броней);

- прокладка в грунт в защищенных  полиэтиленовых трубах;

- подвеска на опоры освещения, между домами и линиями электропередачи применяется самонесущий диэлектрический волоконно-оптический кабель;

- прокладка в кабельной канализации  в каналах и коллекторах;

- прокладка по стенам зданий  и внутри помещений.

Перед строительством необходимо составить оптический бюджет, который включает в себя все возможные потери ВОЛС: на разъемах, на разветвителях, в кабеле при сварке. Исходя из суммарных потерь по мощности подбирают оптический передатчик и вычисляют оптическую мощность на входе приемника как разновидность между мощностью передатчика и оптическими потерями ВОЛС. При строительстве ВОЛС необходимо вести контроль параметров на каждом этапе прокладки или подвески на соответствие оптическому бюджету. Также при проектировании необходимо учесть запас по жилам волоконно-оптического кабеля, резерв на старение кабеля и расширение услуг.

Центральная головная станция объединяется с узловыми с помощью транспортной сети, которую лучше на этапе строительства и продвижения на рынке услуг связи арендовать из-за дороговизны строительства. Впоследствии, когда сеть кабельного телевидения будет иметь постоянный доход и абонентов можно будет построить свою транспортную сеть. Строительство лучше начинать с антенного поста оборудования головной станции постепенно подключая к ней узловую станцию одного из районов с уже построенными магистралями и абонентскими сетями, таким образом, пока будет строиться, следующий район предыдущий будет приносить прибыль.

Основным фактором, влияющим на протяженность сети, является качество исходного сигнала. На качество сигнала поставляемого головной станцией влияют: уровень напряженности электромагнитного поля в точке приема эфирных каналов, плотность подающего потока мощности сигналов спутникового телевизионного вещания; качество оборудования головной станции, профессионализм проведения работ по монтажу сети, качество закупленного оптического оборудования и кабелей.

Произведем расчет оптической магистральной и распределительной сети, а также абонентской коаксиальной сети. Исходя из количества этажей, подъездов, абонентов на этаже определяется схема домовой распределительной сети всех типов домов и рассчитывается необходимый уровень сигнала на входе домового усилителя.

Основной способ прокладки оптического кабеля по воздушно-кабельным переходам. При выполнении расчетной схемы осуществляется подбор номиналов усилителей, режимов работы, и мест их установки.

Рассчитаем субмагистральную распределительную сеть приведенную на рис.  15. За начальную точку возьмем оптический узел 1. Необходимый выходной уровень 108 дБмкВ. Коэффициент усиления 39 дБ. Минимальный необходимый уровень сигнала на входе оптического узла определяем по формуле.

Umin вх=Uвых-Kус+Lзапас.                                                           (14)        

                                Umin вх=108–39+3=72 дБмкВ.

Проведем расчет уровня магистрального ответвителя:

Uвых оу=Uвх оу+Lотв ом+αкабlкабΣ+Lпр омΣ.                                     (15)

где Uоу – уровень сигнала на выходе домового оптического узла;

Lотв ом – потери на отвод магистрального ответвителя, на отвод которого подключен домовой усилитель, от которого ведется расчет;

αкаб – потери в субмагистральном кабеле на частоте 862 МГц;

lкабΣ – суммированная длина, отрезков субмагистрального кабеля от оптического узла до субмагистрального ответвителя;

Lпр омΣ – суммированные потери на проход субмагистральных ответвителей, устанавливаемых от магистрального ответвителя до оптического узла. С выхода магистрального ответвителя в линию должен быть подан сигнал с уровнем не менее 96,7 дБмкВ.

В расчетах для упрощения потери в кабеле 0,4 дБ/100 м на частоте 862 МГц. В качестве первого в линии субмагистрального ответвителя используется модуль вставка DT32 (ответвитель 1, встраиваемый в корпус усилитель мощности) с проходными потерями 1 и 1,5 дБ на отвод. Таким образом, необходимый выходной уровень оптического узла с учетом вставки ответвителя (для отводов в дома 28 и 30) должен быть не менее 97,7 на частоте 862 МГц при его установке в доме 30.

После определения место установки субмагистрального разветвителя и выходного уровня сигнала на частоте 862 МГц рассчитываем значение уровней сигналов прямого канала на частоте 47 МГц. Таким образом, определяется разность уровней сигналов, согласно ГОСТ Р 52023-2003,разность уровней напряжения радиосигналов изображения в полосе частот распределения радиосигналов должна быть не более 15 дБ в полосе 40…1000 МГц. На входе УД 2-12 уровень сигнала на частоте 47 МГц составит 88,7 дБмкВ. Разность уровней сигналов в диапазоне 47…862 МГц составит 16,8 дБ.

Произведем расчет оптической магистрали одного из районов города (рисунок 11). Для этого выберем тип оптического волокна SMF-28™ СРС которое хорошо зарекомендовало себя при строительстве городских сетей кабельного телевидения.

 

Таблица 6 – технические характеристики оптического кабеля SMF-28™ СРС

Характеристики	SMF-28™ СРС
Прирост затухания, дБ, при изгибе1 на волнах:  1310 нм   1550 нм	=<0,05  =<0,10
Прирост затухания, дБ, на волне 1550 нм при изгибе в 1 оборот. (оправка 32 мм)	=<0,05
Продолжение таблицы 6
Динамическая усталость (n)	20
Зависимость от температуры (минус 60.. .+85°С), дБ/км, на волне 1310 нм	≤0,05
1550нм	≤0,05
Длина волны отсечки в кабеле, нм	<1260
Дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии, нм	1301,5... ...1321,5
Максимальный наклон кривой в точке нулевой дисперсии, пс/нм2*км	0,092
Диаметр модового пятна, мкм, на волне  1310 нм   1550 нм	8,80...9,60   9,50...11,50
Диаметр покрытия, мкм	245±5
Собственный изгиб (радиус кривизны), м	≥4,0
Неконцентричность сердцевины и оболочки, мкм	≤0,5
Диаметр оболочки, мкм	125,0±1,0
ПМД протяженной линии	≤0,1пс/Лкм
Максимальное значение ПМД в волокне	≤0,2пс/Лкм
Затухание, дБ/км, на длине волны  1310 нм   1550 нм	≤0,34  ≤0,20

 

Определим энергетический потенциал ВОСП и длину участка регенерации. Определить необходимость в аттенюаторе или усилителе. Построить структурную схему ВОЛП.

Построим диаграмму уровней.

Исходные данные:

LЭКУ=36км; мощность источника излучения: PИСТ.ИЗЛ. = 1,2 мВт; чувствительность ФД-(минус 20 дБ); динамический диапазон фотодиода -10 дБ; скорость передачи: B=1000 Мбит/с; длина волны излучения: λ=1,550 мкм.

В ступенчатом одномодовом волокне (SMF; Rec.G.652) диаметр светонесущей жилы составляет 8-10 мкм и сравним с длиной световой волны. В таком волокне при достаточно большой длине волны света λ>λCF (λ> λCF  - длина волны отсечки) распространяется только один луч (одна мода). Одномодовый режим в одномодовом волокне реализуется в окнах прозрачности 1310 и 1550 нм.

Распространение только одной моды устраняет межмодовую дисперсию и обеспечивает очень высокую пропускную способность одномодового волокна в этих окнах прозрачности. Наилучший режим распространения с точки зрения

дисперсии достигается в окрестности длины волны 1310 нм, когда хроматическая дисперсия обращается в ноль. С точки зрения потерь это не самое лучшее окно прозрачности. В этом окне потери составляют 0,31-0,35 дБ/км; D(λ)=3,5 пс/нм*км, в то время как наименьшее затухание 0,17-0,22 дБ/км; D(λ)=18 пс/нм*км достигается в окне 1550 нм. Воспользуемся окном прозрачности с длинной волны 1550 нм так как при использовании мультиплексирования длина волны 1550 нм более устойчива к помехам при передаче мультиплексного сигнала.

Определим энергетический потенциал ВОСП.

Мощность    источника   излучения:     PИСТ.ИЗЛ. = 0,2 мВт;   чувствительность ФД-(-20дБ)= P чувст.ф.д..

Э= PИСТ.ИЗЛ. – P чувст.ф.д.;                                                                                                (17)

                          PдБ=10lg(0.2/1)=0,1 дБ;

                             Э=0,8-(-20)=20,1 дБ.

Определим  длину участка регенерации, поскольку D(λ)= 18пс/нм*км; источник излучения Δλ = 0,2 нм; B= 1000 Мбит/с.

Lτ= (4.4*105)/ Δλ* D(λ)*B                                                                   (18)

                             Lτ=(4.4*105)/ 0.2*18*1000= 122 км

Строительная длина - 4 км .

LЭКУ=46км;

nн – число оптических соединителей.

Σaволс = ά*L + aр*nр +  aн*nн + άз,                                                          (19)

nн = L/ Lс + 1,

где L – длина участка строительства;

Lс – строительная длина;

nн = (46/4)+1= 9 принимаем nн = 10.

Выбираем тип оптического коннектора SC/APC

aр = 0,2-0,5 дБ; принимаем aр = 0,3 дБ; а nр = 4.

Затухание на длине волны 1550 нм 0,20 дБ/км

Σaволс = 0,20*46 + 0,3*4 + 10*0,1 + 3 = 12,4 дБ.

Следует также учитывать что число абонентов в Краснооктябрьском районе 17000. Число абонентов обслуживаемых одним оптическим узлом колеблется от 150 до 250 таким образом нужно учитывать потери в оптических ответвителях делящих сигнал от магистральной волоконно-оптической к субмагистральной.

Nаб – число абонентов Nоу – число оптических узлов; β – количество мест спайки, где происходят потери.

Nаб/Nоу=β                                                                                             (20)

      17000/250=68.

Количество оптических узлов в одном сегменте сети (квартале) составляет от 3 до 4.

Потери на каждом ответвителе составляют от 0,2-0,5 дБ принимаем 0,4 дБ.

Σaволс=12,4+68/3*0,4=21,46.

Поскольку

Σaволс ≥ Э; 21,46 дБ ≥ 20,1 дБ как видно из расчётов есть необходимость в усилителе т.к. чувствительность ФД-(минус 20 дБ), нужно также учесть  подключение еще не построенных, новых домов.

Усилитель устанавливаем в начале ВОЛП и выбираем усиление 5 дБм или 3мВт, что не приводит к возникновению нелинейных эффектов т.к. условием линейности является: P ≤ 10 мВт.

На основании вычислений составим структурную схему волоконно-оптической линии передачи и диаграмму уровней.

Рис. 21 – Диаграмма уровней

 

 

 Заключение.

В ходе выполнения дипломной  работы была произведена разработка модели сети кабельного телевидения.

В соответствии с этой целью выполнены следующие задачи:

- произведен анализ существующих телевизионных сетей,

- проанализированы    ГОСТы    регламентирующих   строительство    сетей кабельного телевидения, архитектуры и технологии организации сетей,

- исследовали основные принципы цифровой системы передачи данных,

- разработали алгоритм построения сетей кабельного телевидения,

- рассчитали и разработали сеть кабельного телевидения.

 В качестве источников информации были использованы учебные и научные материалы, в том числе Интернет – ресурсы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Зима З.А.Системы кабельного телевидения. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана 2004. – 600 с.
2. Наний О.Е. Основы цифровых волоконно опических систем связи/ Lightwave Russian Edition, 2003. -№ 3-. с. 48–52.
3. Наний О.Е. Оптические передатчики/ Lightwave Russian Edition,  2003. -№2-. с. 48–51.
4. Winzer P. J. and Essiambre R.J. Advanced optical modulation formats. ECOCIOOC 2003 Proceedings, Vol.4, pp. 1002–1003, Rimini, 2003.
5. Убайдуллаев Р.Р. Протяженные ВОЛС на основе EDFA/ Lightwave Russian Edition, № 1, 2003, с. 22–28.
6. Jacobs I. Optical fiber communication tech nology and system overview, in Fiber Optics Handbook, McGrawHill Companies Inc., 2002.
7. Agraval G.P. Fiberoptic communication sys tems, Second edition, John Wiley&Sons Inc., 1997.
8. Волоконная оптика, сборник статей.- М.: ВиКо, 2002.
9. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Справочник. Под ред. Гроднева И.И. -М.: Радио и связь, 1993.
10. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. –М Изд. “Сайрус системс”, 1999.
11. Слепов Н.  Н. Синхронные цифровые сети SDH. –М.: Изд. «Эко – Трендз», 1999.
12. Стерлинг Д.Д., мл. Техническое руководство по волоконной оптике. – М.: ЛОРИ. 1998.
13. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы. Под ред. Дмитриева С.А. – М.: Изд. “Коннект“,  2000.
14. Рекомендации  ITU-T Rec. G.652.
15. http://kunegin.narod.ru.
16. http://optictelecom.ru.