Проектирование волоконно-оптической линии передачи

 

 

Примечание. При необходимости работы на удлиненных ЭКУ на выходе передатчика мультиплексора устанавливают оптический усилитель (бустер, “buster”), что позволяет увеличить энергетический потенциал на 7÷15 Дбм.

 

2. Выбор и обоснование типа оптического волокна (ОВ)

 

Типичные характеристики стандартных одномодовых ОВ приведены в табл. 7.2. Тип ОВ выбирается в зависимости от скорости передачи информации, расстояния между оконечными пунктами и населенными пунктами по трассе магистрали, а также принципами построения сети связи, задачи которой решает данная линия передачи. В подавляющем большинстве случаев применяются стандартные ступенчатые одномодовые оптические волокна. При высоких скоростях передачи информации, когда длина ЭКУ ограничена дисперсией, применяют волокна со смещенной дисперсией. Если же при этом используются устройства спектрального уплотнения (DWDM), то возможно применение волокон со сглаженной дисперсией.

 

Таблица 7.2 – Характеристики стандартных одномодовых ОВ

Тип волокна	Коэффициент затухания α, дБ/км, на длине волны		Длина волны нулевой дисперсии λ0, мкм	Коэффициент наклона дисперсионной  кривой S0, пс/(нм2.км)	Коэффициент хроматичес-кой дисперсии D(λ),       пс/(нм x км)
	1,3 мкм	1,55 мкм
Ступенчатое	0,34	0,22	1,301	0,092	-
Со смещенной дисперсией	0,34	0,22	1,55	0,085	-
Со сглаженной дисперсией	0,34	0,22			≤ 3,5 для 1,525-1,575 мкм

Выбираем стандартное  ступенчатое одномодовое оптическое волокно.

Коэффициент хроматической  дисперсии D(λ) для ступенчатых волокон и волокон со смещенной дисперсией рассчитывается по формуле

 

                                                                          (7.1)

 

где входящие в формулу  параметры определены в таблице 7.2

Рассчитаем коэффициент  хроматической дисперсии.

 

3. Выбор и обоснование типа оптического кабеля (ОК)

 

Выбор конструкции оптического  кабеля определяется условиями и  планируемым способом прокладки. Наиболее распространены кабели модульной конструкции, сердечник которых включает несколько  оптических модулей с двумя, четырьмя или большим числом ОВ, скрученных вокруг центрального силового элемента, в качестве которого используется стеклопруток (рис.7.2). Однако в последнее время все более широко используются кабели, сердечник которых представляет из себя один модуль с толстостенной полимерной трубкой (рис. 7.3). Тип наружных покровов, как правило, выбирается в соответствии с таблицей 4. Допустимое раздавливающее усилие для всех типов ОК составляет 1000 Н/см. Минимально допустимый радиус изгиба не должен превышать 20d, где d-диаметр кабеля. Строительная длина оптических кабелей связи составляет в среднем 4..6 км, но не менее 1км.

                       

 

                  

 

Рис. 7.2. Сердечник оптического кабеля                Рис.7.3 Сердечник оптического кабеля  повивной модульной конструкции                                              модульной конструкции

 

В работе используем оптический кабель ОКЛБ-10-01-4-2:

О – Оптический;

К – Кабель;

Л – Магистральный для  прокладки в грунт;

Б – Броня из стальных лент;

10 – Одномодовый;

01 – Номер разработки;

4 – число модулей; 

2 – число волокон в  модуле.

4. Выбор и обоснование схем организации связи

 

На внутризоновых и  магистральных волоконно-оптических линиях передачи как правило применяется однокабельная двухволоконная схема организации связи на одной оптической несущей. Вместе с тем, при необходимости передачи большого объема информации на большие расстояния, когда имеют место ограничения длины ЭКУ по дисперсии, применяют DWDM (устройства спектрального уплотнения). В этом случае используют двухволоконную схему организации связей на нескольких оптических несущих. При этом по двум волокнам работают несколько систем передачи, каждая – на своей оптической несущей.

 

5. Размещение ретрансляторов по трассе магистрали

 

Значительная протяженность  ЭКУ ВОЛП позволяет размещать  ретрансляторы в населенных пунктах, где есть не менее двух независимых  источника электропитания. Размещение ретрансляторов производится исходя из бюджета мощности и допустимой дисперсии  на ЭКУ.

С учетом бюджета мощности расстояние между ретрансляторами  ВОЛП должно лежать в пределах L_MIN < L_ЭКУ < L_MAX , где

 

    км,                                                                    (7.2)

 

 

    км,                                                            (7.3)

где Э – энергетический потенциал системы, дБм;

a₃ – эксплуатационный запас (обычно принимается равным 6 дБм), дБм;

a_Н- потери в неразъемном соединении ОВ, дБм;

a_Р – потери в разъемном соединении ОВ, дБм;

n_Р - -число разъемных соединений на ЭКУ;

a_АРУ – пределы регулировки АРУ, дБм;

α – коэффициент затухания оптических волокон, дБм/км;

L_сд – строительная длина кабеля, км.

Рассчитаем 

Рассчитаем 

Потери в разъемных  соединениях типа FC/PC, SC/PC, применяемых на сегодняшний день на сетях связи не превышают 0,5 дБм. Число разъемных соединений на участке между ретрансляторами обычно равно четырем. Два на ближнем конце (мультиплексор и оптический кросс) и два на дальнем конце (оптический кросс и мультиплексор).

Потери в неразъемном  соединении не должны превышать допустимых значений, определяемых нормативно-технической  документацией. Согласно норм на параметры ЭКУ ВОЛП для одномодовых волокон затухание на стыке волокон не должно превышать 0,1 дБм для 100% всех соединений, и 0,05 дБм – для 50% всех соединений.

Пределы регулировки АРУ  определяются конкретным типом аппаратуры. В настоящем проекте эту величину следует принять равной 20 дБм.

Если  условия  требуют  размещения  ретранслятора  так,   что   условие

L_MIN ≤ L_ЭКУ не выполняется, необходимо включение аттенюаторов, затухание которых следует определить.

Наряду с указанными выше условиями длина ЭКУ должна удовлетворять  требованиям по дисперсии

 

    км,                                                                                          (7.4)

 

где   B – скорость передачи на оптическом стыке, Бит/с;

σ – среднеквадратическое значение дисперсии оптического волокна, с/км.

Значение  L_MAX выбирается как наибольшее из рассчитанных по формулам (7.2) и (7.4).

Скорость передачи на оптическом стыке определяется из соотношения

 

    Бит/с

где   B_ЦСП – скорость передачи на электрическом стыке, Бит/с;

m,n – параметры блочного линейного кода ВОСП mBnB .

Значение В выбираем из таблицы 7.1. В=622 Мбит/с.

Среднеквадратическое значение дисперсии одномодового волокна равно

 

 с/км,                                                                                  (7.5)

 

где λ-  рабочая длина волны, нм;

Δλ – диапазон длин волн излучения лазера, который можно принять равным 0,2..0,8 нм;

D(λ) – коэффициент хроматической дисперсии ОВ, пс/(нм.км).

Рассчитаем среднеквадратическое значение дисперсии одномодового волокна.

 с/км

Рассчитаем длину ЭКУ.

 

Определим число ЭКУ и ретрансляторов для проектируемой ВОЛП:

 

7 ЭКУ по 28 км и 1=25 км

 Разместив ретрансляторы по трассе с учетом указанных выше условий, необходимо определить длину каждого ЭКУ. Рассчитать запас мощности a₃ и дисперсию  σ_ЭКУ для каждого ЭКУ.

                                                                                           (7.6)

 

 

   дБ                                                                (7.7)

 

 

 

 

   с                                                                                           (7.8)

 

 

 

В результате расчета и  уточнения длин ЭКУ составляется структурная схема ВОЛП, на которой  указываются необслуживаемые ретрансляционные пункты (НРП), длины ЭКУ, тип кабеля и нумерация НРП.

 

6. Обеспечение доступа абонентов к цифровым каналам связи

 

Современные системы телекоммуникаций должны обеспечивать возможность предоставления абонентам каналов с широким  спектром частот, дающими выход в  различные информационные сети, видеотелефонную  связь, передачу данных с высокой  скоростью, видеоконференции, связь  между различными локальными сетями и т.д.

Выполнить эти требования возможно только при использовании  современных проектных решений по созданию сети доступа, состоящей из физической среды передачи и соответствующей аппаратуры доступа, как со стороны абонентов, так и со стороны узла доступа, обеспечивающего выход на сеть связи общего пользования. Архитектура и оборудование сети доступа зависит от территории населенного пункта, числа жителей, потребности в каналах абонентского доступа. При курсовом проектировании необходимо предусмотреть обеспечение абонентского доступа к высокоскоростным цифровым каналам, составляющим 5% от общего числа стандартных телефонных каналов в третьем населенном пункте согласно табл. 2. В качестве среды распространения необходимо предусмотреть использование абонентской сети, состоящей из симметричных кабелей с различным диаметром жил.

 

 

Таблица 7.4 – Технические  характеристики оборудования цифровых абонентских линий

Тип аппаратуры	Скорость передачи, кБит/с	Диаметр жил симметричного  кабеля, мм	Дальность передачи, км
1	2	3	4

 

 

 

Продолжение таблицы 7.4

1	2	3	4
ИКМ2	160   (2 x 64)	0,4 0,5 0,6 0,9 1,2	5 7 13 22 30
PGS – 4 Эрикссон	320 (4 x 64)	0,4 0,6 0,8 0,9	5,4 11,5 18 23
PGS - 4 Эрикссон	576 (8 x 64)	0,4 0,6 0,8 0,9	4,5 8,5 14,0 18,0
ИКМ- 30	2048 (30 x 64)	0,4 0,5 0,6 1,2	1,2 1,5 2 4
ADSL	6144 (90 x 64)	0,4 0,5	2,7 3,7

 

При необходимости предоставления абонентам большого числа высокоскоростных каналов возможно использование  на сети доступа оптических кабелей  связи. Технические характеристики оборудования ВОСП для сети доступа  представлены в табл.7.5.

 

Таблица 7.5 - Технические  характеристики оборудования ВОСП для  сети доступа

Параметры ВОСП
ЭКУ	Укороченный			Стандартный
Длина волны, мкм	1,3	1,55		1,3	1,55
1	2	3		4	5
Скорость передачи информации 8,5Мбит/с
Число ОЦК	120
Число цифровых потоков (ЦП) Е1	4
Код оптического стыка	1В2В
Энергетический потенциал	26		24	42	38
Максимально допустимая дисперсия  на ЭКУ, пс/нм	0,35/B

 

 

Продолжение таблицы 7.5

1	2	3		4		5
Скорость передачи информации 34,4 Мбит/с
Число ОЦК	480
Число цифровых потоков (ЦП) Е1	16
Код оптического стыка	5В6В
Энергетический потенциал	26		24		40		36
Максимально допустимая дисперсия  на ЭКУ, пс/нм	0,35/B

 

8. План организации работ по строительству и монтажу проектируемой линии

1. Общие положения

Инвестиционная политика предполагает повышение эффективности  использования капитальных вложений и их экономического регулирования. В немалой степени этому способствует не только высокое качество подготовленных  проектных  материалов  и документов,  но  и организация строительно-монтажных  работ на проектируемой кабельной  линии при минимально возможных  сроках строительства.

Началу строительства  кабельных линий предшествует проведение ряда подготовительных мероприятий  по изучению проектно-сметной документации, трассы линии, особенно на сложных участках и пересечениях. При этом составляется проект производства работ с указанием  сроков и последовательности выполнения отдельных видов работ. В подготовительный период уточняются места расположения строительных подразделений, кабельных  площадок, производится подготовка автотранспорта и механизмов, инструментов, измерительной  аппаратуры и т.п.