Проектирование волоконно–оптической линии передачи г. Чита – г. Хабаровск

Проектирование волоконно–оптической линии передачи г. Чита – г. Хабаровск

Проектирование волоконно-оптической линии передачи г. Чита - г. Хабаровск

063.048 КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Федеральное агентство связи РФ

Уральский технический институт связи и информатики

ГОУ ВПО СибГУТИ

Техническое задание на курсовой проект

По дисциплине: «Физические основы передачи информации по ВОЛС»

На тему: «Проектирование ВОЛП г.Чита - г.Хабаровск»

Студента гр. АЕ-63 Чендева Александра Алексеевича

Вариант 48

Исходные данные

Численность населения, тыс. чел.:

·  Чита 1378

·        Хабаровск 1824

Диаметр сердцевины , мкм 9

Показатель преломления сердцевины ОВ  1,460

Показательно преломления оболочки ОВ  1,457

Рабочая длина волны , мкм 1,54

Уровень передачи на выходе регенератора ,  +6

Допустимый уровень на входе регенератора ,  -58

Затухание сигнала в неразъемных соединениях ,  0,4

Затухание сигнала в разъемных соединениях ,  1,8

Дата выдачи: 26.02.2009

Дата окончания: 09.04.2009

ОТЗЫВ РЕЦЕНЗЕНТА

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Определение числа каналов передачи

. Выбор кабеля

. Выбор и характеристика трассы ВОЛП

. Расчет параметров передачи оптического волокна

.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа модулей

.2 Расчет затухания оптического волокна

.3 Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности

. Расчет длины регенирационного участка

. Составление сметы на строительство ВОЛП

. Расчет надежности ВОЛП

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Чита, город, центр Читинской области РФ. Расположен в Забайкалье, при впадении р. Чита в р. Ингода. Транспортный узел на главной Транссибирской ж.-д. магистрали, в центре автодорог; аэропорт.

Чита - крупный промышленный и культурный центр Восточной Сибири. Важнейшие предприятия: заводы - автосборочный, машиностроительный, станкостроительный; мебельно-деревообрабатывающий комбинат. ГРЭС. Лёгкая и пищевая промышленность. В Чите находятся педагогический, медицинский, политехнический институты, филиал Хабаровского института инженеров ж.-д. транспорта, юридический факультет Иркутского государственного университета.

Хабаровск, город, центр Хабаровского края РФ. Расположен на р. Амур. Имеется 5 городских районов. Важный транспортный узел Дальнего Востока. Речной порт, ж.-д. станция на Транссибирской магистрали, аэропорт [2].

Хабаровск - крупный индустриальный центр. Основные отрасли - машиностроение и металлообработка, топливная, деревообрабатывающая, лёгкая, пищевая промышленность, строительная индустрия, производство стройматериалов. Наиболее крупные предприятия - машиностроительный «Дальдизель», энергетического машиностроения, универсальный кабельный, станкостроительный, химико-фармацевтический заводы и др. Промышленные предприятия выпускают: дизели, дизельгенераторы, суда, энергетическое оборудование, провода и кабель, станки, нефтепродукты, лекарственные препараты, стальные и алюминиевые конструкции и др. Имеются ТЭЦ [3].

Чита и Хабаровск являются не только крупными промышленными центрами, но и важнейшими узлами на Транссибирской магистрали, каждый имеет аэропорт. Для своевременной связи между этими объектами и удовлетворения растущих потребностей населения этим городам необходима ВОЛП. ВОЛП между этими развивающимися городами необходима еще и потому, что они являются центрами административных территорий.

1.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ

Число каналов между заданными оконечными пунктами зависит от численности населения в этих пунктах.

Расчетные формулы взяты из [4].

С учетом среднестатистического прироста населения количество жителей в заданных городах определим по формуле 1.

,      (1)

где    - количество населения на период переписи;

 - среднегодовой прирост населения,

 - период определяемый, как разность между назначенным годом перспективного развития и годом проведения переписи.

Период  определяется по формуле 2.

,   (2)

где    - год составления проекта,

 - год переписи населения,

 лет

Количество жителей для г. Чита:

 чел.

Количество жителей для г. Хабаровск:

 чел.

Количество абонентов обслуживаемых АМТС определяется количеством населения проживающего в данной местности, а также оснащенностью населения телефонными аппаратами стационарной связи. Количество абонентов  определяется по формуле 3.

,       (3)

где    - Количество жителей в городе.

Для г. Чита:  чел

Для г. Хабаровск:  чел.

Количество телефонных каналов между городами определяется по формуле 4.

,      (4)

где  - коэффициент, учитывающий доступность междугороднего канала,

 - коэффициент тяготения между городами,

 - средняя нагрузка, созданная одним абонентом,

 каналов ТЧ

Кроме телефонных сообщений между городами необходимо передавать другие виды сообщений.

Количество каналов для телеграфной связи  составит:

 каналов ТЧ

Количество каналов проводного вещания :

 каналов ТЧ

Количество каналов передачи данных :

 каналов ТЧ

Т.к. данная ВОЛП является частью магистральной сети необходимо предусмотреть: передачу транзитных каналов, их количество составит  каналов ТЧ, и организацию одного телевизионного канала  каналов ТЧ.

Таким образом, общее количество каналов между городами составит:  каналов ТЧ.

2.  ВЫБОР КАБЕЛЯ

Для организации 3840 каналов передачи между городами Чита и Хабаровск необходимо 2 системы передачи ИКМ-1920 [4]. При этом, на первом этапе будет задействовано 3120 каналов. А 720 канала остается в резерве на дальнейшее развитее.

В таблице 1 приведены технические характеристики системы передачи
ИКМ-1920.

Таблица 1. Характеристики ИКМ-1920

Для строительства ВОЛП между городами предполагается применить оптический кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0), производства ЗАО "Москабель-Фуджикура" [5]. В маркировке кабеля приняты следующие обозначения:

О - оптический

М - магистральный

З - зоновый

К - канализационный

Г - грунтовый

М - многомодульной конструкции

- диаметр модового поля, для одного ОВ с несмещенной дисперсией

- центральный силовой элемен-стеклопластик

,22 дБ/км - коэффициент затухания на длине волны 1550 нм

- количество ОВ

(7,0) кН - допустимое растягивающее усиление

В таблице 2 представлены характеристики кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0), а на рисунке 1 его конструкция.

. Центральный силовой элемент - стеклопластик; 2. Модуль; 3. Гидрофобный компаунд; 4. Оболочка из ПЭ; 5. Стальная проволока; 6. Защитный шланг

Рисунок 1. Конструкция кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)

Таблица 2. Характеристика кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0)

.       
ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАССЫ ВОЛП

При выборе трассы необходимо учитывать её длину и количество сложных препятствий на пути. Кроме этого трасса должна походить вдоль автомобильной дороги, что позволяет снабжать строительство необходимыми материалами, механизмами и людскими ресурсами. Исходя из этого, трасса проектируемой ВОЛП будет проходить вдоль и справа от автомобильной дороги: Чита - Шилка - Аксеново-Зиловское - Могоча - Ерофей Павлович - Невер - Тыгда - Шимановск - Белогорск - Архара - Бира - Хабаровск. [1]

В таблице 3 приводится характеристика проектируемой трассы ВОЛП.

волоконный оптический передача линия

Таблица 3. Характеристики проектируемой трассы ВОЛП

.       
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Расчетные формулы взяты из [4].

4.1    Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа модулей

Числовая апертура рассчитывается по формуле 5.

,       (5)

где    - показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.

Важнейшим параметром ОВ является нормированная частота . Данный параметр определяет режим работы волокна. Если значение  находится в пределах , то волокна работают в одномодовом режиме, если, то в многомодовом.

,    (6)

где    - диаметр сердцевины ОВ, мкм;

- длина волны, мкм;

- числовая апертура.

, следовательно, ОВ работает в одномодовом режиме.

Количество направленных мод N определяется по формуле 7.

,      (7)

где    - нормированная частота.

Расчеты определяют тип ОВ в кабеле.

4.2    Расчет затухания оптического волокна

Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными потерями.

Собственные потери ОВ обусловлены процессами, происходящими в волокне при распространении сигнала. Основная доля потерь приходится на затухание рассеяния, которое определяется по формуле 8.

,   (8)

где    - длина волны, мкм;

 - показатель преломления сердцевины.

 дБ/км

Полное затухание оптического кабеля определяется по формуле 9.

,         (9)

где    - затухание рассеяния;

- кабельные потери, .

 дБ/км

Таким образом, результаты расчетов превышают нормативные значения, что повлияет на длину регенерационного участка.

4.3    Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности

Наряду с затуханием важнейшим параметром ОВ является дисперсия. Она характеризует увеличение длительности импульса при его прохождении по ОВ.

Дисперсия одномодового волокна  рассчитывается по формуле 10.

,  (10)

где    - ширина спектра источника излучения,  нм;

 - удельная материальная дисперсия, ;

 - удельная волновая дисперсия, ;

 пс/км

Полоса частот , пропускаемая через ОВ, определяет объем информации, который можно передать с заданным качеством к ОВ. Полоса частот определяется по формуле 11.

,       (11)

где    - дисперсия волокна.

 МГц/км

Длина регенерационного участка определяется двумя параметрами: затуханием и дисперсией.

Расчетные формулы взяты из [2].

Длина регенерационного участка по затуханию определяется по формуле 12.

,       (12)

где    - уровень передачи на выходе регенератора;

 - допустимый уровень на входе регенератора;

 - затухание сигнала в разъемных соединениях;

 - затухание сигнала в неразъемных соединениях;

 - полное затухание оптического кабеля;

 - строительная длина кабеля.

 км

Длина регенерационного участка по дисперсии определяется по формуле 13.

,        (13)

где    - тактовая частота системы передачи;

 - дисперсия волокна.

  км

Из получившихся значений выбирается наименьшее, т.е. длина регенерационного участка  км.

Количество регенерационных участков  для каждой секции регенерации рассчитывается по формуле 14.

,       (14)

где    - длина одной секции регенерации;

 - длина регенерационного участка;

Для участка ОП1-ОРП2:  км

Для участка ОРП2-ОРП3:  км

Для участка ОРП3-ОРП4:  км

Для участка ОРП4-ОРП5:  км

Для участка ОРП5-ОРП6:  км

Для участка ОРП6-ОРП7:  км

Для участка ОРП7-ОРП8:  км

Для участка ОРП8-ОРП9:  км

Для участка ОРП9-ОРП10:  км

Для участка ОРП10-ОРП11:  км

Для участка ОРП11-ОП12:  км

Фактическая длина регенерационного участка для каждой секции составит:

ОП1-ОРП2:  км

ОРП2-ОРП3:  км

ОРП3-ОРП4:  км

ОРП4-ОРП5:  км

ОРП5-ОРП6:  км

ОРП6-ОРП7:  км

ОРП7-ОРП8:  км

ОРП8-ОРП9:  км

ОРП9-ОРП10:  км

ОРП10-ОРП11:  км

ОРП11-ОП12:  км

Количество НРП для каждой секции составит:

ОП1-ОРП2: 5 НРП

ОРП2-ОРП3: 5 НРП

ОРП3-ОРП4: 5 НРП

ОРП4-ОРП5: 4 НРП

ОРП5-ОРП6: 4 НРП

ОРП6-ОРП7: 5 НРП

ОРП7-ОРП8: 4 НРП

ОРП8-ОРП9: 3 НРП

ОРП9-ОРП10: 5 НРП

ОРП10-ОРП11: 5 НРП

ОРП11-ОП12: 5 НРП

Схема размещения НРП приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема размещения НРП

.       
СОСТАВЛЕНИЕ СМЕТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЛП

Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы [4].

Количество муфт на участке регенерации рассчитывается по формуле 15.

       (15)

где    - фактическая длина регенерационного участка;

 - строительная длина кабеля.

Таким образом, общее количество муфт для всей трассы составит 1092 шт.

Смета на строительство проектируемой ВОЛП представлена в таблице 4.

Стоимость одного канало-километра рассчитывается по формуле 16.

(16)

где    - общая сумма по смете;

 - длина проектируемой ВОЛП.

 руб.

Таблица 4. Смета на строительство проектируемой ВОЛП

7.     
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОЛП

Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от структуры и эксплуатации может включать: долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров.

При проектировании должна быть произведена оценка показателя надежности.

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП)  - вероятность того, что ВОЛП окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых она подвергается профилактическому контролю.

Наработка на отказ - среднее значение времени между двумя последовательными отказами

Время восстановления - продолжительность восстановления работоспособного состояния ВОЛП с использованием минимального количества ОВ.

ВОЛП считается надежной, если коэффициент готовности .

Интенсивность отказа ОК за 1 час на длине трассы  определяется по формуле 17.

,   (17)

где    - средняя плотность отказов ОК за счет внешних повреждений на 100 км кабеля в год, ;

 - длина магистрали, км;

- количество часов в году.

Интенсивность линейного тракта  определяется по формуле 18.

, (18)

где - интенсивность отказов на ОП, ОРП, НРП соответственно, , , ;

,, - количество ОП, ОРП и НРП соответственно.

Наработка на отказ линейного тракта  определяется по формуле 19.

,   (19)

где    - интенсивность линейного тракта.

Среднее время восстановления линейного тракта  определяется по формуле 20.

, (20)

Где    - время восстановления 1км кабеля,  ч;

, ,  - среднее время устранения повреждения на ОП, ОРП и НРП соответственно,  ч,  ч,  ч;

, ,  - количество ОП, ОРП и НРП соответственно.

 часа

Коэффициент готовности  определяется по формуле 21.

,   (21)

Коэффициент простоя  определяется по формуле 22.

,   (22)

Коэффициент готовности , следовательно, ВОЛП ненадежна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы была рассчитана волоконно-оптическая линия передачи между городами Чита-Хабаровск. Для данной ВОЛП необходимо 3120 каналов передачи, две системы передачи ИКМ-1920. Был выбран оптический кабель ОМЗКГМ-10-01-0,22-8-(7,0). Были произведены расчеты характеристик оптического кабеля: затухание в ОВ составило  дБ/км, дисперсия  пс/км, пропускаемая полоса частот составила  МГц/км. Была рассчитана длина регенерационного участка, количество необходимых НРП составило 50 шт. Была составлена смета на строительство ВОЛП, цена одного канало-километра составила 15,44 руб. Рассчитана надежность ВОЛП, коэффициент готовности , т.к. , то ВОЛП считается ненадежной и требуются мероприятия, повышающие ее надежность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Атлас автомобильных дорог России

.        Большая советская энциклопедия 28 том, 221стр.

.        Большая советская энциклопедия 29 том, 155стр.

.        Ионов А.Д. “Проектирование кабельных линий связи”, учебное пособие, Новосибирск, 1995 год

.        www.mkf.mkm.ru