Проект транспортной сети с применением оборудования OPtix 1600G

 пс

 Т.е. при  скорости передачи  9953,08 Мбит/с (STM-64), оптический импульс, уширенный вследствие дисперсии, не превысит допустимую величину =50,25 пс. Но т.к. по линии проходит транзитный трафик недопустимо ухудшение качества сигнала, поэтому, чтобы по ВОК передавать сигналы STM-64, необходимо компенсировать хроматическую дисперсию в каждом пункте.

Для компенсации  дисперсии выберем модуль DCM-10 и DCM-20 с вносимым затуханием 3,7; 4,1 дБ и полной дисперсией (-170); (-340) пс/нм соответственно.

Полная отрицательная  дисперсия модулей компенсации:

 пс,

 пс.

Следовательно, полная скомпенсированная дисперсия  на каждом участке линии связи будет:

,пс                                                     (5.15)

 пс,

 пс,

 пс.

В результате, конечная длительность импульса на выходе оптического  кабеля на каждом участке при скорости передачи = 9953,28 Мбит/с (STM-64) будет:

, пс                                                      (5.16)

 пс,

 пс,

 пс.

Этот результат  довольно меньше допустимого значения, значит качество сигнала почти не ухудшилось.

 

5.3  Расчет энергетического бюджета

 

Определим потери вносимые мультиплексором и демультиплексором по формуле (5.17):

                                                 α_OMUX/ODMUX = 1,5^.log₂Z                                                    (5.17)

где: Z – число портов или каналом OMUX/ODMUX.

α_OMUX/ODMUX = 1,5^.log₂7 = 4,2 дБ

Энергетический бюджет линии определяется по формуле (5.18)

Э=Р_пер-Р_пр- L^.α_ок-n_рс^.α_рс- n_нс^.α_нс- α_OMUX/ODMUX - α_ф-∑α_DC+∑S_ус,                (5.18)

где α_ф – потери фильтра, α_ф=1,5 дБ;

α_DC – затухание вносимое модулем компенсации дисперсии,

S_ус – коэффициент усиления усилителя, дБ.

Э=2-(-14)-329^.0,22-12^.0,5-84^.0,05-4,2-1,5-(3,7+4,1+4,1)+(17+23+28+28)=7,62 дБ

Этот запас обеспечит  работоспособность системы при  деградации лазеров, дополнительных вставках кабеля и старении волокна.

На рисунке 5.1 представлена диаграмма уровней на участке ст. Свердловск – ст. Тюмень.

Рисунок 5.1 - Диаграмма уровней на участке ст. Свердловск – ст. Тюмень.

 

Исходя из расчетов принято  решение установить в направлении  от ст. Свердловск – ст.Тюмень: бустер на 17 дБ на ст. Свердловск, оптический усилитель 23 дБ на ст. Богданович, оптический усилитель 28 дБ на ст. Талица и предусилитель 28дБ на ст. Тюмень.

 

Диаграмма уровней в  направлении ст. Тюмень – ст. Свердловск представлена на рисунке 5.2.

 

Рисунок 5.2 - Диаграмма уровней на участке ст. Тюмень – ст. Свердловск.

 

Исходя из расчетов принято  решение установить в направлении  от ст. Тюмень – ст.Свердловск: бустер на 17 дБ на ст. Тюмень, оптический усилитель 28 дБ на ст. Талица, оптический усилитель 28 дБ на ст. Богданович и предусилитель 23дБ на ст. Свердловск.

 

6. Расчет стрелы провеса кабеля

 

 

Расчет стрелы провеса  оптического кабеля производится по методике [10] с целью определения максимально-допустимого напряжения растяжения. При расчете самонесущего оптического кабеля, подвешенного на опорах контактной сети, на механическую прочность необходимо учитывать собственный вес кабеля, а также дополнительные нагрузки за счет образования льда и ветрового давления на ОК. Для удобства проведения расчетов воздушных конструкций на механическую прочность принято выражать все нагрузки, действующие в них, через так называемые удельные нагрузки.

Удельная нагрузка от силы тяжести (собственного веса) оптического  кабеля , Н/м³ находится по формуле (6.1):

,                                                            (6.1)

где  P - удельная масса оптического кабеля, Р=0,11 кг/м; 
S - площадь поперечного сечения кабеля, S=1,13^.10^-4 м2; 
g - ускорение свободного падения, g= 9,81 м/с².

 Н/м³

Удельная нагрузка от наличия на воздушных конструкциях льда , Н/м³ определяется по формуле (6.2):

,                                               (6.2)

где  b - толщина стенки льда на кабеле, b=5^.10^-3 м;

- плотность льда, = 900 кг/м³; 
d - наружный диаметр оптического кабеля, d=1,2^.10^-4 м.

 Н/м³

Удельная нагрузка от силы тяжести оптического кабеля и силы тяжести отложившегося на нем льда ,Н/м³ вычисляется по формуле (6.3):

,                                                          (6.3)

 Н/м³.

Удельная нагрузка от давления ветра на воздушные конструкции при отсутствии льда , Н/м³ определяется по формуле (6.4):

,                                                         (6.4)

где - скорость ветра, =20 м/с;

 Н/м.

Удельная нагрузка от давления ветра на оптический кабель, покрытый льдом , Н/м³ выражается по формуле (6.5):

,                                             (6.5)

где - скорость ветра, =30 м/с.

 Н/м³.

Удельная нагрузка от силы тяжести оптического кабеля и давления ветра при отсутствии льда , Н/м³ определится по формуле (6.6):

,                                                    (6.6)

 Н/м³.

Удельную нагрузку от силы тяжести оптического кабеля, льда и давления ветра на воздушные  конструкции, покрытые льдом , Н/м³ найдем по формуле(6.7):

,                                                    (6.7)

Н/м³.

Напряжение растяжения в оптическом кабеле , МПа определим по формуле (6.8):

,                                                           (6.8)

где  l- длина пролета, l=50 м;

- суммарная удельная нагрузка  , МН/м³; 
f - стрела провеса оптического кабеля в пролете, f=1,2 м.

 МПа

Вычислим допустимое напряжение растяжения выбранного кабеля , МПа по формуле (6.9):

,                                                              (6.9)

где  F – стойкость к продольному растяжению кабеля, F=4 кН;

 МПа.

Сравним рассчитанную величину напряжения растяжения с допустимой величиной для выбранного оптического  кабеля:

28<35,4

Неравенство выполняется -  значит стрела провеса выбрана верно и стойкость кабеля к продольному растяжению соответствует рассчитанным параметрам.

 

7. Расчет показателей надежности

 

 

Надежность – свойство сохранять во времени в установленных  пределах значения всех параметров, характеризующих  способность выполнять требуемые  функции в заданных режимах и условиях применения. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации может включать различные свойства или их сочетания. В соответствии с руководящим техническим материалом «Линии передачи волоконно-оптические на магистральных и внутризоновых первичных сетях России» при проектировании ВОЛП должны быть заданы требования по надежности:

- коэффициент готовности  Кг (тем выше, чем ниже плотность  повреждений и меньше время их устранения);

- срок службы – календарная продолжительность рабочего состояния кабеля с момента ввода в эксплуатацию до момента перехода в предельное состояние, то есть в состояние, при котором дальнейшая эксплуатация ОК недопустима или нецелесообразна. В среднем срок службы ОК равен 25 годам;

- среднее время восстановления  Тв (время устранения отказов  ОК).

Требуемыми показателями надежности аппаратуры линейного тракта  магистральной первичной сети СМП  с максимальной протяженностью L = 12500 км без резервирования являются [11]:

1. Коэффициент готовности Кг=0,92;

2. Среднее время между  отказами То>40 часов;

3. Время восстановления  ОК Тв < 10 часов (в том числе  время подъезда 3,5 ч).

μ = 0,34,                                                      (7.1)

где  μ- среднее  число (плотность) отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год (по статистике повреждений на коаксиальный кабель равно 0,34).

Интенсивность отказа за 1 час на 329 км трассы определяется по формуле

,                                                          (7.2)

где L = 329 км – длина кабеля;

8760 - количество  часов в году.

Интенсивность отказа линейного  тракта ,1/ч определяется по формуле (7.3):

                                        (7.3)

где λ_ОП = 30·10^-6 – интенсивность отказов на ОП в час;

n_ОП = 2 – количество ОП;

λ_НРП =1,5·10^-6 – интенсивность отказов на НРП в час

n_НРП=2 – количество НРП;

  1/ч

Наработка на отказ линейного  тракта Т_лт,ч определится по формуле (7.4):

                                                                   (7.4)

  ч

Среднее время восстановления линейного тракта Т_влт, ч определится по формуле (7.5):

                   (7.5)

где Т_вк = 10 ч – среднее время восстановления одного километра кабеля;

Т_ВОП = 0,5 ч – среднее время устранения повреждения на ОП; 
Т_ВНРП = 2,5 ч - среднее время устранения повреждения на НРП.

ч

Коэффициент простоя К_п определится по формуле (7.6):

                                                        (7.6)

Коэффициент готовности линейного тракта К_г определится по формуле (7.7):

                                                     (7.7)

Рассчитанный коэффициент  готовности К_г соответствует заданному в исходных данных. Одним из основным преимуществ технологии DWDM является возможность такой организации сети при которой достигается высокая надежность ее функционирования, обусловленная не только надежностью оборудования и надежностью среды передачи, но и возможностью сохранения или работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или среды передачи.

Основной метод обеспечения  быстрого восстановления работоспособности  синхронных сетей – организация  самовосстанавливающихся сетей, резервируемых  по схеме 1+1. На проектируемом участке ст. Свердловск – ст. Тюмень за счет применения данного способа резервирования достигается высокая надежность транспортной сети.

 

8. Экономическая эффективность инвестиций

 

1. Исходные данные

Исходные данные для экономического обоснования приведены в таблице 8.1.

 

Таблица 8.1 - Исходные данные к выполнению экономического обоснования.

Наименование показателей	Значение показателей
1 Коэффициент для величины отчислений во внебюджетные фонды, %	26
2 Коэффициент роста заработной платы, %	5
3 Средняя норма амортизационных отчислений на проектируемые сооружения, %	15
4 Аренда 1 канала линии связи со скоростью 1 Мбит/с, тыс.руб.	30
5 Норматив потребления электроэнергии на оборудование, кВт/ч	0,6
6 Тариф на электроэнергию, руб/кВт-час	1,9
7 Среднемесячная оплата труда одного работника, руб	30000
8 Налог на прибыль, %	20
9 Норматив прочих расходов, %	0,1
10 Ставка дисконтирования, %	24
11 Коэффициент для определения капитальных вложений, не переходящих в основные фонды	0,03
12 Длина магистрали, км.	329

 

 

 

2. Расчет объема капитальных вложений

 

 

В дипломном проекте  предполагается, что строительство объекта осуществляется в первый год, а освоение прироста производственных мощностей – поэтапно.

Капитальные вложения – это затраты  на расширение воспроизводства основных производственных фондов.

Капитальные вложения являются важнейшим  экономическим показателем, так как непосредственно характеризуют, во что обходится строительство объекта связи.

Сметная стоимость оборудования определяется с учетом затрат на тару и упаковку оборудования, транспортных затрат и заготовительно-складских расходов, которые рассчитываются укрупненно в процентах от стоимости оборудования. В расчете использованы цены текущего года.