Проект внутризоновой ВОЛП на участке г. Архангельск – г. Каргополь

;

 –  коэффициент тяготения, ;

 – удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая  одним абонентом, ;

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

   

Тогда соответственно:

  чел.

  чел.                                                           

каналов

Но по кабельной магистрали организуют каналы и других видов связи. Общее число каналов между двумя междугородными станциями заданных пунктов:

, где: 

 – число двухсторонних  каналов для телефонной связи;

  – то же для телеграфной  связи;

  – то же для передачи  проводного вещания;

   – то же для  передачи данных;

   – то же для  передачи газет;

  – транзитные каналы.

Для курсового проекта можно принять:

nаб »2nтф,  

nаб=2*19=38

Таким образом получаем, что количество потоков E1 будет равно:

2.2 Расчет пропускной способности системы

Для выбора иерархии СП обязательно предусмотреть выделение 2 ОРП, т.к. длина проектируемой трассы >80км.

Выделены:

ОРП1 – Плесецк (численность населения mОРП= 10 686 чел)

ОРП2 – Брин - Наволок (численность населения mОРП= 809 чел)

Дополнительно учесть выделение:

Высокоскоростных потоков в оконечных пунктах

• Потоки со скоростями 34 Мбит/с (Е3)=2
• Потоки со скоростями 100 Мбит/с (FE)=1

Потоков E1 – в ОРП:

• Потоки E1 для ОРП1 – Плесецк (mОРПпром<100тыс.чел)=3
• Потоки E1 для ОРП2 – Холмогоры (mОРПпром<100тыс.чел)=3

Посчитаем суммарную скорость:

E1*NОП + Е1*NОРП + Е3*NE3 + FE*NFE,

Где E1, Е3, FE – скорости потоков

NОП , NОРП, NE3, NFE – количество потоков

2,048*2 + 2,048*6 + 34*2 + 100*1 = 184,384 Мбит/с

2.3. Выбор системы  передачи на проектируемом участке

В оптических системах передачи используется то же принцип образования многоканальной связи, что и в системах работающих по электрическому кабелю, т.е. временное и частотное разделение каналов. В настоящее время все наибольшее распространение  получают волоконно-оптические системы синхронной цифровой иерархии  (Synchronous digital hierarchy, SDH-иерархические серии цифровых скоростей передачи и транспортных структур, стандартизированных рекомендациями МСЭ-Т).

Среди преимуществ стандарта SDH можно отметить следующее:

• допускает использование систем разных производителей (стыковка на промежуточном уровне),
• синхронный обмен данными в сети,
• расширенные возможности передачи/приема информации об операциях, администрировании, обслуживании и развитии структуры (OAM&P) – Operations, administration, maintenance, and provisioning),
• настройка сети на предоставление новых видов услуг.

Стандарт SDH определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module – STM). Основная скорость передачи сигнала составляет 155,520 Мбит/с. Более высокие скорости кратны основной скорости. Скорости передачи данных по каналам SDH представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3.1

Уровень	Модуль	Скорость передачи Мбит/с
1	STM-1	155,520 (155)
4	STM-4	622,080 (622)
16	STM-16	2488,320 (2500)
64	STM-32	9953,280 (10000)

Для данного курсового проекта в системе SDH выбираем 4-ый уровень (STM-4).

В качестве системы передачи возьмем систему Lucent Technologies WaveStar TDM 10G (STM-64).

Рисунок 2.3 Lucent Technologies WaveStar TDM 10G (STM-64).

Высокоемкий SDH-мультиплексор следующего поколения для сетей STM-64:

- STM-64 (OC-192) - стандартный уровень  передачи 10G Ethernet для сетей на  базе SDH/SONET.

- Способность поддерживать  и эффективно связывать кольца STM-16 и STM-64.

Высокоемкий SDH-мультиплексор следующего поколения для сетей STM-64 (OC-192) поддерживает высокоскоростной транспорт с функциями самовосстановления, обеспечивая передачу трафика со скоростью 10 Гбит/с. Благодаря своим характеристикам и возможностям мультиплексор WaveStar® TDM 10G является одним из наиболее экономически эффективных сетевых элементов и гарантирует защиту инвестиций.

Система полностью совместима с другими оптическими продуктами Lucent Technologies, благодаря чему WaveStar® TDM 10G можно отнести к числу ключевых строительных блоков для SDH-сетей будущего. Способность поддерживать и эффективно связывать кольца STM-16 и STM-64, задействуя для этой цели единственный сетевой элемент, создает условия для реализации расширенных сетевых возможностей и потенциальной экономии значительных средств

Применение возможно в качестве мультиплексора ввода-вывода, терминального мультиплексора, регенератора, локального кросс-коммутатора.

Таблица 2.3.2. Характеристики оптических интерфейсов

Цифровой канал	STM-4
Номинальная скорость передачи, Мбит/с	622,080
Тип применения	Дальняя связь
Рабочая длина волны, нм	1310
Спектральная характеристика – максимальное СКЗ ширины (Δλ) – максимальная ширина на уровне−20 дБ	-   1
Средняя мощность на входе Максимальная мощность, дБм Минимальная мощность, дБм	+2 -3
Минимальная чувствительность, дБм	-28
Минимальная перегрузка, дБм	-8

 

 

 

 

 

3. Выбор типа  оптического кабеля

3.1Расчет параметров  оптического волокна

n1=1,48       n2=1,461   

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую апертуру.       

Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения. Этот телесный угол характеризуется числовой апппертурой, определяемой из выражения:

n1 – показатель преломления сердцевины ОВ;

n2 – показатель преломления оболочки ОВ.

Отсюда найдем значение входной угловой апертуры (входная угловая апертура – максимально возможный угол ввода лучей на торец световода):

Обычно режим работы световода характеризуется обобщенным параметром V, включающим радиус сердечника, длину волны и коэффициент преломления сердечника и оболочки. Этот параметр называется нормированной (характеристической) частотой.     

 Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

a – радиус сердцевины ОВ;

l - длина волны, мкм.

Расчет затухания

Собственное затухание ов зависит от l, n1 и n2 , и рассчитывается по формулам:

aс=aп+aр ;

где  aп  затухание поглощения, связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода (tgd).

 дБ/км,                                                       

tgd - тангенс диэлектрических потерь ОВ.

tgd=7*10-12

l - длина волны, км

, дБ/км.

aр – затухание рассеивания обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления:

     

k= 1,38×10-23 Дж/К – постоянная Больцмана ;

Т=1500 К – температура затвердевания стекла при вытяжке;

β= 8,1×10-11 м2/Н – коэффициент сжимаемости для кварца;

 

aс=aп+aр = 0,216+0,243=0,459 дБ/км; - собственные потери в ОВ;

Расчет дисперсии .

Дисперсия – рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, приводящее к уширению импульса на приеме.

Материальная дисперсия – объясняется тем, что коэффициент преломления стекла изменяется с длиной волны , а практически любой, даже лазерный источник излучения генерирует не на одной длине волны  (l), а в определенном спектральном диапазоне (Dl). В результате различные спектральные составляющие передаваемого оптического сигнала имеют различную скорость распространения, что приводит к их различной задержке на выходе волокна. 

          tм=Dl×М(l); пс/км                                                          

Dl -  ширина спектра источника излучения,

Возьмем значение  Dl=6*10-1 нм;

 М(l) – удельная дисперсия материала, для l=1,31мкм М(l) = -5пс/км∙нм, тогда:

         tм=6*10-1∙(-5)= -30 пс/км.

волноводная (внутримодовая) дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны:

tв=Dl×В(l); пс/км                                       

В(l) – удельная волноводная дисперсия, для l=1,31мкм В(l) = 8пс/км∙нм.

tв = 6*10-1∙8=48 пс/км.

Результирующая дисперсия будет:

Таблица 3.1. Рассчитанные значения оптических и передаточных параметров

λ, нм	Апер.угол/Число-вая апертура	Норми-рованная частота	Wмп	αпогл, дБ/км	αрр,  дБ/км	αс, дБ/км	τм пс/км	τв пс/км	τхр пс/км
1310	/ 0,23638	5,6659		0,216	0.243	0,459	-30	48	10

 

3.2. Выбор типа  кабеля, его конструкция и основные  характеристики Кабель марки ОКБ предназначен для прокладки в грунтах 1-5 групп (в зависимости от конструкции кабеля), в кабельной канализации, туннелях, коллекторах, при наличии особо высоких требований по механической прочности, в воде при пересечении рек и болот.. Кабель марки ОКБ в негорючем исполнении предназначен для прокладки как и ОКБ при повышенных требованиях по пожарной безопасности.

 Рис.3.2 Кабель ОКБ в разрезе

ОПИСАНИЕ  КОНСТРУКЦИИ: 
 Кабель содержит сердечник модульной конструкции с центральным силовым элементом из стеклопластикового прутка, вокруг которого скручены оптические модули методом правильной SZ-скрутки. Внутри оптических модулей свободно уложены оптические волокна. Свободное пространство внутри оптических модулей и межмодульное пространство заполнено гидрофобным заполнителем. Сердечник скреплен нитями. На сердечник наложена ПЭТ-лента, закрепленная нитью. Поверх сердечника накладывается промежуточная оболочка из полиэтилена. Поверх оболочки накладывается броня из стальных оцинкованных проволок. Свободное пространство между промежуточной оболочкой и элементами бронепокрова заполняется гидрофобным компаундом. Поверх проволочной брони накладывается защитная оболочка из полиэтилена высокой плотности. В случае изготовления кабеля с повышенными требованиями по пожарной безопасности оболочка кабеля выполняется из безгалогенного негорючего компаунда.

ЦВЕТОВАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДУЛЕЙ:

Желтый модуль – основной. 
Красный модуль – направляющий. 
Натуральные – согласно счету от красного 

По рассчитанным передаточным параметрам ОВ выберем ОК ОКБ-4/2(1.6)Сп-26(2)"8кН" для прокладки в грунт и в канализацию на проектируемом участке. Кабели марки завода-изготовителя "Трансворк"  предназначены для прокладки во всех типах грунта.

Конструкция:

1. Оболочка из полимерного материала.

2. Броня из высокопрочных  стальных оцинкованных проволок  с нанесенным гидрофобным гелем.

3. Промежуточная оболочка  из полимерного материала.

4. Оптический модуль в оболочке.

5. Оптическое волокно.

Таблица 3.4 – Основные характеристики 4/2(1.6)Сп-26(2)"8кН"

Маркировка	Параметры
Конструкция	4/2(1.6)Сп-26(2)"8кН"
Количество оптических волокон в кабеле	26
Количество элементов повива сердечника	4
Масса кабеля, кг/км	296
Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН	8
Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см	4
Минимальный радиус изгиба	20D
Тип оптического волокна	G.652
Допустимый коэффициент затухания, дБ/км λ= 1310 нм λ= 1550 нм	0,36 0,22
Допустимые удельные хроматические дисперсионные искажения, пс/нм км	18