Проект транспортной сети с применением оборудования OPtix 1600G

Содержание

 

 

 

Введение

 

 

В последние  два десятилетия прошедшего и  в начале текущего века происходит смена эпохи индустриально-технологического развития передовых государств эпохой информационно-технологической. Ярким проявлением этого процесса является невиданный по скорости и результатом прогресс в создании новых методов и средств телекоммуникаций. Бурное развитие технологии производства систем и средств связи с практически неограниченной пропускной способностью и дальностью передачи и массовое их использование, по сути, привели к информационно-технологической революции и формированию глобального информационного общества. Сегодня телекоммуникации - это одна из самых быстроразвивающихся высокотехнологических и наукоемких отраслей мировой экономики. Уровень развития технологических разработок, производства и внедрения в различные сферы деятельности телекоммуникационных систем во многом формируют положительный образ передового государства.

Значение магистральных  сетей в мире связи очень велико. Именно от их надежной работы зависит функционирование международной и междугородней телефонной связи, Internet, корпоративных сетей многих крупных компаний.

Одним из основных направлений  современного научно-технического прогресса  является всестороннее развитие волоконно-оптических систем связи, обеспечивающих возможность доставки на значительные расстояния чрезвычайно большого объёма информации с наивысшей скоростью. Уже сейчас имеются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) большой информационной емкости с длиной регенерационных участков более 200 км. Однако область применения волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) не ограничивается передачей данных на большие расстояния для непосредственной связи, а имеет более широкий спектр, от бортовых систем до локальных (LAN) и глобальных (WAN) волоконно-оптических телекоммуникационных сетей. Весьма перспективно использование волоконно-оптической техники в кабельном телевидении, так как она позволяет с одной стороны обеспечить высокое качество передачи изображения, а с другой — существенно расширить возможности информационного обслуживания абонентов. Развитие телекоммуникационных технологий по пути многоцелевого назначения для телефонной и телеграфной связи, телевидения, передачи данных, мультимедиа приложений и т. д. как единой цифровой сети интегрированного обслуживания (ISDN), а затем появившейся технологии асинхронного режима переноса (АТМ) как связующей с транспортными сетями синхронной цифровой иерархии (SDH) вообще немыслимо без использования ВОЛС.

Пропускная способность оптических сетей никогда не бывает избыточной. Волоконно-оптические линии, не задействованные сегодня, уже завтра будут загружены “под завязку”. Преобладание трафика Internet и других пакетных сетей в суммарном объеме всей передаваемой информации требует совершенно новых подходов к организации каналов связи и приводит к проблеме нехватки волокна. Преодолеть ее можно было бы за счет прокладки дополнительных линий, однако на это требуются огромные затраты.

Потребности в дальнейшем наращивании пропускной способности систем передачи информации стимулировала исследования в направлении поиска новых методов решения этой задачи. Одной из перспективных технологий систем передачи с использованием ВОЛС является технология WDM. Эта технология становится актуальной, когда оператор заинтересован в увеличении скорости передачи своих сетей. На междугородной сети с появлением новых услуг и технологий (мультисервисных сетей, АТМ технологий, мультимедиасвязи, и.т.д.) Потребность в увеличении пропускной способности сетей связи удваивается каждый год, и этот темп вряд ли замедлится в ближайшие десять лет. Снижение цен поставщиками, ослабление монопольных позиций государства в телекоммуникациях и неослабевающий интерес к использованию Интернета приводят только к увеличению спроса на скорость передачи. На сегодняшний день технология DWDM обеспечивает самый быстрый и экономичный рост полосы пропускания, на практике показывая свою надежность. Во многих случаях благодаря применению технологии DWDM пропускная способность оптической линии связи может быть увеличена в сотни раз.

По-видимому, данная технология еще не скоро достигнет своего предела по пропускной способности. В опытных системах уже достигнута передача  нескольких сотен каналов  по одному оптическому волокну. Дальнейший рост числа каналов возможен за счет уменьшения спектрального расстояния между ними, использования усилителей EDFA с большей шириной спектра, или за счет применения специализированных волокон, позволяющих осуществлять передачу в диапазоне шириной до 1200 нм без дополнительного усиления.

Впечатляющий рост пропускной способности достигается при  увеличении скорости передачи данных в каждом канале. В современных  цифровых системах передачи эта скорость составляет 2.5 Гбит/с или 10 Гбит/с. Были продемонстрированы опытные образцы систем со скоростью передачи 40 Гбит/с на канал, причем уже возможна одновременная передача данных по 192 каналам со скоростью 40 Гбит/с в каждом. Это соответствует суммарной скорости передачи более 5 Тбит/с по одному волокну.

Чтобы получить дополнительные цифровые каналы с наименьшими капитальными затратами, и предлагается использовать спектральное уплотнение. При этом  получаемые длины волн эквивалентны по пропускной способности оптическим волокнам при технологии SDH. Внедрение систем DWDM определяется несколькими факторами:

- увеличение пропускной  способности волоконно-оптического  кабеля с помощью мультиплексирования на основе DWDM может оказаться более экономичным, чем строительство новых кабельных линий;

- появляются новые службы – "пожиратели полосы пропускания";

- сигнал, мультиплексированный  в системе DWDM, переносится в оптической форме без промежуточных преобразований.

В качестве магистральной  системы передачи наиболее перспективно использование технологии DWDM, поэтому темой дипломного проекта является проект транспортной сети с использованием технологии спектрального уплотнения на участке ст. Свердловск – ст. Тюмень железной дороги.

 

1. Обоснование проектных решений

 

1. Характеристика оконечных пунктов

 

 

Екатеринбург расположен на восточном склоне Среднего Урала по берегам р. Исеть (приток Тобола), в 1667 км к востоку от Москвы.

Крупный транспортный узел. В Екатеринбурге сходятся широтные и меридиональные железные и автомобильные дороги. 2 аэропорта. Метрополитен.

Екатеринбург - крупный промышленный центр России.

Ведущие отрасли: машиностроение (преимущественно тяжёлое) и металлообработка, .

В городе - около 145 научно-исследовательских, конструкторских и проектных институтов и организаций. Уральский центр РАН. Уральский государственный университет.

Институты: политехнический, горный, архитектурный, медицинский, педагогический, сельского хозяйства, электромеханический, инженеров железнодорожного транспорта, юридический, лесотехнический и др. Консерватория.

Екатеринбург простирается с запада на восток на 15 км, с севера на юг на 26 км. Река Исеть, разделяющая город на западную и восточные части, превращена в систему ступенчато расположенных водоёмов (самый крупный - Верх-Исетский пруд, другие - Городской, Парковый и Нижнеисетский).

Численность населения  Свердловской области на 2009 г. составляла 4394,6  тыс. человек.

Тюмень расположен в  Западной Сибири на реке Туре, притоке  Тобола. Климат континентальный, характерны  быстрые смены погоды – средняя  температура января t=-17C (минимальная t=-49С); средняя температура июля t=+18С(максимальная до +38С).

Тюмень была основана в 1586 году – это был первый русский  город в Сибири. На Тюмень возлагалась защита Русских и татарских поселений от набегов степных кочевников. Со временем Тюмень стала важным пунктом на торговом пути в Среднюю Азию.

5 января 1918 г. в городе  была установлена Советская Власть.

В 1930 г. в Тюмени открыт  первый ВУЗ – агропедагогический  институт, появились первые автомобили. В 1940г. перед войной Тюмень выпускала  буксирные пароходы, баржи, станки, мебель, пиломатериалы, меховые изделия, обувь и многие другие товары.

14 августа 1944г. стала  центром обширной  Тюменской области.

Открытие месторождений  нефти и газа на территории области  стало новой страницей в истории  Тюмени. В 70-е годы среди тайги, болот и тундры началось их освоение. Многие предприятия начали работать на нефтегазовый комплекс.

В это время в городе построены новые специализированные предприятия, проектные институты, ВУЗы.

За последнее десятилетие  на севере области построены новые города, сюда приехали новые люди из многих регионов страны. Тюменские нефть и газ по трубопроводам поступают  в многие уголки России и за рубеж. В общую энергетическую систему включены ГРЭС, работающие на попутном газе нефтяных месторождений. Завершается строительство железнодорожных веток через Новый Уренгой до Надыма и заполярного Ямбурга.

Современный Тюмень –  это крупный промышленный центр, город науки, культуры и спорта, город  труженик. Численность населения  Тюменской области составляет 3430,2  тыс. человек.

 

 

 

2. Выбор трассы

 

 

Проектируемая сеть DWDM будет проходить от г. Екатеринбурга в восточном направлении до г. Тюмень вдоль железной дороги.

Трасса для прокладки  ОК выбирается исходя из условий:

-минимальной длины  между оконечными пунктами;

-выполнения наименьшего  объема работ при строительстве;

-возможности максимального  применения наиболее

эффективных средств  индустриализации и механизации  строительных работ;

-удобства обслуживания.

При разработке проекта  линии связи Свердловск - Тюмень целесообразно для сравнения рассмотреть два варианта прокладки кабеля:

- прокладка в грунт;

- подвес по опорам  контактной сети.

При этом опыт развитых стран, таких как  США, Япония, Польша и  другие, показывает, что второй вариант  является наиболее предпочтительным с экономической, технической и экологической точек зрения.

Рассмотрим оба метода более подробно, первым параметром оценки является технология строительства ВОЛС. Недостатком метода прокладки в грунт является быстрый износ рабочих деталей и механизмов оборудования и, соответственно, необходимость их частичной замены. При втором методе протяжка кабеля осуществляется по опорам, что не требует строительства новой линии и разработки специального оборудования, т.е. монтаж осуществляется обычным оборудованием.

Сравним трудоемкость работ по построению линии связи с использованием того и другого метода. При прокладке кабеля в грунт большую сложность представляют пересечения трассы с реками. При протяжке кабеля по опорам эти проблемы отпадают, что приводит к значительному снижению трудоемкости работ.

Кроме того, необходимо  провести оценку обоих проектов с экологической  точки зрения. При протяжке кабеля по опорам особых экологических последствий  не произойдет, так как линия электропередач уже действующая и необходимо произвести лишь монтаж кабеля.

При прокладке кабеля в грунт  экологический ущерб довольно значительный, в связи с тем, что возникает необходимость дополнительной вырубки лесов, загрязняются водоемы, наносится урон сельскохозяйственным угодьям.

Системы связи на базе подвесных кабелей менее надежны, чем системы на основе кабелей, проложенных в грунт, является ошибочным. Так, коэффициент готовности кабельной системы на сетях связи с подвесными оптическими кабелями больше, чем в сетях на основе кабеля, проложенного в грунт в полосе отвода железных дорог. Так что все опасения по поводу эксплуатационных качеств подвесного кабеля оказались напрасными. Да, разумеется, обрывы на подвесных линиях случаются несколько чаще, но вместе с тем время, затрачиваемое на восстановление работоспособности сети, существенно меньше.

Неудачным оказался опыт эксплуатации кабеля, проложенного в пластмассовой трубе. В наших условиях трубы оказываются негерметичными, в них проникает вода, они промерзают. В результате имеет место вспучивание, проникновение песка. Ремонт поврежденного участка в этих условиях очень затруднен. Замена кабеля в трубе в зимних условиях оказывается очень трудным делом. Весьма трудна замена кабеля и в летних условиях из-за проникновения в трубы песка. Вытянуть поврежденный кусок кабеля из трубы с целью его замены проблематично, в большинстве случаев кабель не вытягивается. В итоге время замены поврежденного участка оказывается существенно больше, чем при восстановлении поврежденного участка подвесной линии, и значительно дороже. Несколько лучше показали себя бронированные кабели для прокладки в грунт. Однако и в этом случае восстановление аварийного участка кабеля не простая задача. Точная локализация места повреждения кабеля не всегда возможна. Поэтому приходится откапывать значительные участки кабеля. Таким образом, в линиях связи на основе бронированных кабелей обрывы реже, но восстановление отнимает больше времени, есть трудности и в эксплуатации.

Общая протяженность  трассы Свердловск-Тюмень составляет 329 км. Это с учетом норм расхода волоконно-оптического кабеля на один км трассы:

- по опорам контактной  сети 325 км;

- в кабельной канализации 4 км.

Прокладка ОК по г. Екатеринбургу и  г. Тюмени будет производиться

в существующей канализации.

 Исходя из вышеперечисленных  условий, трасса проектируемой  ВОЛП выбрана вдоль железной  дороги по опорам контактной  сети и представлена на рисунке 1.1.

 

Рисунок 1.1 – Схема  трассы прокладки ВОК

 

 

 

 

3. Расчет пропускной способности проектируемой системы DWDM