Рефераты - Афоризмы - Словари
Русские, белорусские и английские сочинения
Русские и белорусские изложения
 
У нас есть несколько работ на данную тему. Вы можете создать свою уникальную работу объединив фрагменты из уже существующих:
  1. Проектирование волоконно-оптических линий связи 119 Кб.
  2. Проектирование волоконно-оптических линий связи 50 Кб.
  3. Проектирование волоконно-оптических линий связи 36.6 Кб.

Проектирование волоконно-оптических линий связи

Работа из раздела: «Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»

/

Курсовая проектная работа

Дисциплина: «Направляющие системы электросвязи»

Проектирование волоконно-оптических линий связи

Содержание

Введение.

Задание проекта.

1. Общие положения проектирования волоконно-оптических линий связи.

2. Выбор топологии сети.

3. Описание трассы.

4. Основные проектные решения.

4.1 Выбор ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков.

4.2 Выбор типа оптического кабеля.

4.3 Схема организации связи.

5. Инженерный расчет ВОЛС.

5.1 Определение пропускной способности ВОЛС.

5.2 Расчет проектной длины регенерационного участка, полной длины оптического линейного тракта и определение его структуры:

5.3 Определение суммарных потерь в оптическом тракте:

5.4 Расчет полного запаса системы.

5.5 Расчет энергетического запаса

5.6 Определение отношения сигнал/шум или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка:

5.7 Определение уровня передачи мощности оптического излучения на выходе передающего оптического модуля (ПОМ)

5.9 Определение уровня мдм (порога чувствительности приемного оптического модуля - ПРОМ)

5.10 Определение быстродействия системы.

5.11 Расчет надежности:

Заключение.

Список литературы и источников информации:

Приложения.

Введение

АО «Казахтелеком» по праву считается флагманом отечественной телекоммуникационной отрасли. За последние годы менеджмент компании достиг существенных результатов в укреплении и повышении имиджа «Казахтелекома», как прозрачной, клиенториентированной структуры, применяющей современные технологии и предоставляющей большое количество услуг. Это позволило «Казахтелекому» не только де-юре, но и де-факто стать ведущим телекоммуникационным оператором республики и одной из лучших компаний страны.

Как известно, в октябре 2004 года в официальную фазу вступил процесс либерализации телекоммуникационной отрасли страны. За это время проведен первый этап ребалансирования тарифов (причем благодаря продуманному информационному сопровождению этот процесс не вызвал негативной волны откликов среди общественности), несколько казахстанских компаний получили лицензии на предоставление услуг междугородной и международной связи, многие операторы готовятся составить серьезную конкуренцию «Казахтелекому» на том или ином сегменте рынка телекоммуникаций.

В этой ситуации «Казахтелекому» необходимо изыскать новые технические, финансовые, интеллектуальные резервы для сохранения завоеванных позиций и темпов роста доходов. При чем компания намерена не злоупотреблять доминирующим положением на рынке, а напротив создавать благоприятные условия для дальнейшего развития бизнеса в Казахстане и роста отечественной экономики. «Казахтелеком» как ведущий оператор связи в Республике обеспечивает высокий уровень активности деловой и общественной жизни в Казахстане. Компания прикладывает огромные усилия для того, чтобы услуги связи стали еще более качественными и доступными для всех слоев населения. В то же время, «Казахтелеком» еще долгое время будет ассоциироваться у клиентов как государственная структура с приоритетной социальной тарифной ориентированностью.

В этой связи любое повышение тарифов, как регулируемых, так и нерегулируемых, изменение (не в пользу абонента) условий договора, отмена всевозможных скидок, а также кардинальные изменения других технологических процессов взаимодействия с пользователями услуг, могут вызвать негативный всплеск общественного мнения, что в свою очередь отрицательно отразится как на имидже самой компании, так и на имидже государства в целом с которым, как уже было замечено выше, ассоциируется «Казахтелеком».

Руководство компании четко осознает, что социальная и экономическая стабильность нашего общества - есть высшая ценность и ни одно действие любого из подразделений «Казахтелекома» не должно ставить ее под угрозу. Это напрямую отвечает задачам, поставленным главой государства Нурсултаном Абишевичем Назарбаевым в Послании народу Казахстана, в русле которого теперь призваны действовать все структуры, влияющие на развитие государства. В этой связи действия нашей компании ни коим образом не должны нивелировать эффект от реализации комплекса социально-экономических задач, осуществляемых Президентом и Правительством Казахстана и направленных на улучшение благосостояния широких слоев населения.

Принимая во внимание вышеизложенное, предлагаем перед принятием решения о каком-либо малейшем изменении условий взаимоотношений с абонентами не в пользу последнего, проводить всесторонний анализ ситуации с привлечением общественности и органов местной исполнительной власти, для оценки возможных публичных последствий. И только после проведения всестороннего анализа принимать окончательное решение внутри компании. Это позволит, во-первых, иметь полную «информационную картину» обоснованности любого изменения статуса абонента, а во-вторых, с большей степенью точности прогнозировать мнение общественности на действия «Казахтелекома» и таким образом поддержать на должном уровне имидж не только нашей компании, но и государства в целом.

Задание курсового проекта.

Студент:

Меркибаева Сохиба

3 курс обучения, очная форма

ФПН РЭиТ(11)III С

ID: 31121024

Дисциплина: Направляющие системы

Преподаватель: Сакабаева А. К.

Задача: Спроектировать магистральный участок сети между двумя оконечными пунктами - Актау-Уральск, с учетом условий индивидуального задания.

Условия индивидуального задания:

Основной маршрут трассы должен пролегать по железнодорожным путям.

Количество цифровых потоков - 11

1. Общие положения по проектированию волоконно-оптических линий связи

При проектировании ВОЛС необходимо учитывать потребности потенциальных пользователей линии связи. Для этого необходимо учитывать следующие факторы:

1. Распределение бюджета должно быть оптимальным

2. Расчет на будущее: проектирование должно иметь учет возможности дополнения/модернизации как отдельной части маршрута, так и всей магистрали - современные технологии позволяют производить переход к следующей ступени(или, при необходимости, наоборот) систем передачи/приема быстро и легко за счет внесения дополнительных плат в аппаратуру, либо замены старых блоков новыми.

3. Выбор схемы маршрута: проектировать магистраль следует с учетом современных и возможных требований к связи. К примеру, при наличии в окрестности развязывающего узла аэропорта, стоит посчитать актуальность отдельного выноса для обеспечения связи аэропорту внутри своих подразделений, и с внешней сетью. Выбранная топология всей сети и отдельных ее узлов позволяет наиболее выгодно распределить нагрузку на сети. В областях скопления населенных пунктов следует организовать развязывающие пункты, к которым можно подвести удаленные пункты связи.

4. Альтернативный путь следует прокладывать по тем же принципам, так как в случае отказа основного - вся нагрузка ложится на запасной. Все имеющиеся маршруты перенаправляются на узлы альтернативного пути, без изменения требований к качеству и скорости обработки и передачи информации.

5. Необходимо оптимально выбрать аппаратную часть проекта. Необходимо тщательно подбирать типы оптических разъемов, устанавливаемых на оптических компонентах (передатчики, приемники, оптические делители), и типы волоконно-оптических кабелей (в соответствии с решаемыми задачами).

2. Выбор топологии сети

Сетевая топология - способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых(оконечных) устройств.

Сетевая топология может быть:

физической - описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

логической - описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

информационной - описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

Управление обменом - это принцип передачи права на пользование сетью.

Существует 3 базовые топологии: Шина; Кольцо; Звезда;

И 6 дополнительных топологий: Двойное кольцо (применяется в основном в компьютерных сетях); Ячеистая топология; Решётка; Дерево; Fat Tree (применяется в основном для суперкомпьютеров); Полносвязная;

Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

На рисунке А показаны некоторые топологии: а) цепочка(линия); b) полная звезда; c) неполная звезда(звезда); d) кольцо; e) шина; f) дерево.

Рисунок А. топологий сети

Топология типа цепочка(линейная), представляет собой комбинацию из последовательных соединение в виде разомкнутого кольца, где каждый из узлов связи соединен с двумя соседними, но отличается от «кольца» тем, что каждый из узлов осуществляет передачу в обе стороны, и прием с обеих сторон.

Достоинства:

§ Простота установки;

§ Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

§ Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки:

§ Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

§ Сложность конфигурирования и настройки;

§ Сложность поиска неисправностей.

§ Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

Топология типа общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Достоинства:

§ Небольшое время установки сети;

§ Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);

§ Простота настройки;

§ Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети

Недостатки:

§ Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;

§ Сложная локализация неисправностей;

§ С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Кольцо - это топология, в которой каждый узел соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Достоинства:

§ Простота установки;

§ Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

§ Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки:

§ Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

§ Сложность конфигурирования и настройки;

§ Сложность поиска неисправностей.

§ Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

Звезда - базовая топология сети, в которой все узлы сети присоединены к центральному узлу, образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»).

Достоинства:

§ выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

§ хорошая масштабируемость сети;

§ лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

§ высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);

§ гибкие возможности администрирования.

Недостатки:

§ выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;

§ для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

§ конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Ячеистая топология - базовая полносвязная топология сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля

Каждый узел связи имеет множество возможных путей соединения с другими. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя узлами.

Решётка - понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Достоинства:

§ высокая надежность

Недостатки:

§ сложность реализации

Полносвязная топология - топология сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

Недостатки

Сложное расширение сети (при добавлении одного узла необходимо соединить его со всеми остальными).

Огромное количество соединений при большом количестве узлов

С учетом структуры маршрута была выбрана смешанная топология (смешание кольцевой топологии и линейной/цепочечной топологий), с двумя маршрутами - основным и альтернативным.

Оптические делители устанавливаются в местах вывода необходимого количества каналов из основной магистрали. Для организации обратного канала количество жил кабеля должно соответствовать количеству оптических приемников. Справедливо следующее соотношение:

Минимальное число волокон = количество оптических приемников + 1.

Национальная супермагистраль проходит через следующие населенные пунткы проектируемого маршрута - города Астана, Карагадна и Жарык(бывший поселок Сейфулин). Эти города прививаются к кольцевой топологии, где магистраль защищена по принципу «1+1».

Защита «1+1» позволяет избежать проблем, возникающих на сети из-за неполадок в аппаратуре уплотнения и кабельных структур.

От пункта Жарык и до конечного пункта проектируемого участка строится топология «цепочка». Взяв в учет недостатки данной топологии основной маршрут имеет альтернативный путь, и проектируемая линия связи защищена по схеме SNCP - защита соединения обеспечивает переключение на альтернативный маршрут при отказе основного (этот вид резервирования используется на национальной сети ОАО «Казахтелеком» для резервирования особо важных сетей).

.

3. Описание трассы

Проектируемый магистральный участок сети Актау-Уральск лежит вдоль автодорожных магистральных путей и имеет протяженность в 1400 километров.

Основной маршрут охватывает 12 населенных пунктов, из них: 8 имеют население до 100 000 человек, остальные являются крупными областными центрами с населением более 100 000 человек. Общее население, охватываемое магистралью составляет примерно 1 13848 человек.

Население крупных городов:

1. Актау - 180 000 человек

Актау- Жанаозен - 137 км

2. Жанаозен - 122 000 человек

Жанаозен -Атырау - 310 км

3. Атырау- 183 000 человек

Атырау-Уральск - 573 км

Уральск - 271 900 человек

4. Основные проектные решения

4.1 Выбор ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков

Расчет числа абонентов

mНП = n • h

где mНП - число абонентов

n - численность населения

h - коэффициент оснащенности (h = 0,3)

mАктау =153 100 • 0.3 = 45 900 абонентов

mАтырау = 151 000 • 0.3 = 43 920 абонентов

mЖанаозоен = 97 600• 0.3 = 29280 абонентов

mУральск = 217 520 • 0.3 = 65 256 абонентов

Определим число каналов тональной частоты nКТЧ.

б1 = 1,3 и в1 =5...6 - это заданные потери;

y = 0.05 - удельная нагрузка;

f1 = 0.05 - коэффициент тяготения

m1 и m2 - количество абонентов населенных пунктов отрезка магистрали

nКТЧ Актау - Уральск = 92+64+62+90 = 308 каналов ? 11хЕ1

Рассчет необходимой скорости цифрового потока на основании заданного количества потоков Е1:

Sтреб =2, 048 ·NПЦТ, где

Sтреб - требуемая скорость цифрового потока

NПЦТ - заданное количество первичных цифровых потоков Е1(скорость одного потока составляет 2Мбит/сек)

2,048·NПЦТ = 2,048•22 = 45,056 Мбит/сек

Условие, необоходимое для выбора синхронного мультиплексора с соответсвующим уровнем STM:

Sк ? Sтреб • Кр, где

КР - коэффициент развития сети (1,4...1,5).

45,056 • 1,5 = 67,584 Мбит/сек

Для данной скорости решением является аппаратура уплотнения, работающая на синхронных транспортных модулях 2-STM-1 со скоростью передачи 155 Мбит/сек.

Так как количество потоков E1=30, то была выбрана система передачи компании HUAWEI OptiX 1050. Данный мультиплексор это компактное оборудование с поддержкой скорости передачи на уровне STM-1 (155 Мбит/с) .

Главной отличительной особенностью платформы от оборудования OptiX Metro 1050 является поддержка механизмов резервирования на аппаратном уровне. Благодаря этому, у оператора связи появляется возможность использования высоконадежного и вместе с тем компактного и экономичного оборудования на уровне доступа.

Комбинируя различные технологии, оборудование OptiX Metro 1050 не только сохраняет гибкость и надежность, присущую технологии SDH, но также обеспечивает эффективную передачу трафика ATM и IP за счет возможности установки соответствующих интерфейсных модулей. Поддерживаются скорости передачи на уровне STM-1 (155 Мбит/с) . При этом оборудование обладает небольшими размерами, характерными для класса устройств микро-SDH. В опорной сети, построенной на устройствах OptiX Metro, обеспечивается динамическое распределение полосы пропускания пользователям в соответствии с объемами проходящего трафика, т.к. система использует статистический, а не фиксированный метод мультиплексирования данных.

Технические возможности системы аналогичны оборудованию 1000-ной серии мультиплексоров OptiX Metro фирмы HUAWEI. Матрица кросс-коммутации имеет эквивалентную емкость 1616 VC-4 или 10081008 VC-12 (2 Мбит/с). В максимальной конфигурации платформа может поддерживать передачу 80 потоков Е1. Также существует возможность установки интерфейсных модулей с суммарным количеством портов 6 Е3, 3 STM-4, 6 STM-1, 4 АТМ 155 Мбит/с. Кроме того, для данных мультиплексоров предлагаются Ethernet-платы с двумя или восемью портами 10/100 Мбит/с. Любой порт в таком модуле может работать во всех пяти режимах: дуплексный и полудуплексный (каждый 10 Мбит/с или 100 Мбит/с), а также универсальный. После соответствующей обработки Ethernet-кадры помещаются в 'контейнеры' VC-12. Данные могут быть также упакованы в каналы N2 Мбит/с, однако суммарный трафик всех портов не должен превышать 482 Мбит/с. Стоит отметить, что платы ET1D, располагающие двумя Ethernet-интерфейсами, имеют небольшой размер, что позволяет устанавливать их не в стандартный дополнительный слот мультиплексора, а в специальные мини-разъемы.

Характеристики аппаратуры описаны приложением 4.

4.2 Выбор типа оптического кабеля

Выбор оптического кабеля (ОК) обуславливается условием прокладки ОК, типом волокна, а также числом волокон.

В данном проекте кабель прокладывается непосредственно в грунт, а также предусмотрены переходы через реки.

Оптический кабель марки ДПС предназначен для применения на единой сети электросвязи России для прокладки в грунт, по мостам и эстакадам, в кабельной канализации, в коллекторах, в тоннелях, в лотках, внутри зданий. Допускается прокладка в грунтах, подверженных мерзлотным деформациям при стойкости ОК к растягивающим усилиям не менее 20 кН.

Характеристики:

Характеристики кабеля ДПС.

Характеристики:

· Количество оптических волокон в кабеле - до 384-х.

· Стойкость к статическим растягивающим усилиям - от 7 кН до 90 кН*.

· Стойкость к раздавливающим усилиям - от 0,4 кН/см до 1,0 кН/см*.

· Стойкость к ударным воздействиям - 30 Дж.

· Допустимый радиус изгиба от 240 мм до 530 мм.

· Диаметр кабеля от 12,0 мм до 26,5 мм.

· Масса кабеля 210 кг/км до 1515 кг/км.

· Сопротивление изоляции наружной оболочки по цепи «броня земля (вода)»- 4000 МОм*км.

· Строительная длина кабеля на барабане до 12 км.

Потери характеризуются величиной затухания световой волны на единицу длины волокна и измеряются в дБ/км. Дисперсия определяет степень уширения светового импульса по мере его прохождения по волокну. Существует три вида дисперсии в оптическом волокне: межмодовая, хроматическая и поляризационно-модовая. В зависимости от типа ОВ в нем преобладает тот или иной вид дисперсии.

4.3 Схема организации связи

Для определения порядка выделения каналов из общего потока, необходимо определить области нагрузки на сети:

Актау занимает 23,45% от всей магистрали

Жанаозен занимает 15,2% от всей магистрали

Уральск занимает 35, 6% от всей магистрали

Атырау занимает 25,23% от всей магистрали

В соответствии с влияниями нагрузки, проектом был определен следующий порядок выделения каналов в населенных пунктах (за 100% было взато 11хЕ1):

В пункте Актау выделяется 24 потока Е1

В пункте Атырау выделяются 24 потока Е1

В пункте Жанаозен выделяются 16 потоков Е1

В пункте Уральск выделяются 35 потоков Е1

В пункте Кокшетау выделяются 2 поток Е1

(Диспетчерская служба + 2 поток Е1)

(Обще-технологическая + оперативно-технологическая=2 поток Е1)

Схема организации связи на магистрали указана в приложении 1.

5. Инженерный расчет ВОЛС

5.1 Определение пропускной способности ВОЛС

Предельный объем информации, который можно передать по волокну единичной длины, определяется его полосой пропускания. Полоса пропускания оптического волокна зависит от дисперсии, чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по волокну.

Дисперсия - уширение импульсов - рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Физическим смыслом дисперсии является увеличение длительности импульса. Полоса пропускания оптического кабеля измеряется в (Гц·км) и определяется:

где ф - результирующая дисперсия оптического волокна, с/км, определяется по формуле:

поток оптический память потеря

где фmod - межмодовая дисперсия, обусловленная различием скоростей распространения направляемых мод;

фchr - хроматическая (частотная) дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения и зависимостью от длины волны показателя преломления волокна и коэффициента распространения моды.

В многомодовых оптических волокнах определяющей является межмодовая дисперсия, в одномодовых присутствует только хроматическая дисперсия.

Для одномодового оптического волокна пользуются значением дисперсии, нормированным на нанометр ширины спектра источника и километр длины волокна, которое называют удельной хроматической дисперсией.

Удельная дисперсия измеряется в пс/(нм·км). Хроматическая дисперсия связана с удельной хроматической дисперсией соотношением:

фchr(л) = D(л)??л

где D(л) - удельная хроматическая дисперсия, с/(нм·км)

?л - ширина спектра излучения источника (нм)

Оптический интерфейс SDH использует кодировку 8В/10 В, что соответствует частоте модуляции 778 МГц. При использовании лазера с Дл=0,1 нм (1310нм) удельная полоса пропускания для одномодового волокна SMF-28™CPC6 фирмы 'CORNING Inc.' составит 12600 •20=252 000 МГц·км и при длине оптического сегмента 200 км будет равна 252000/200 = 1260 МГц, что значительно больше 778 МГц. То есть с точки зрения дисперсии при использовании лазера с Дл = 0,1 нм (1310 нм) протяженность в 200 км является допустимой.

5.2 Расчет проектной длины регенерационного участка, полной длины оптического линейного тракта и определение его структуры

Длина регенерационного участка определяется суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического кабеля. Суммарное затухание состоит из потерь мощности непосредственно в оптическом волокне и из потерь в разъемных и неразъемных соединениях.

Суммарные потери регенерационного участка, можно рассчитать по формуле:

бУ = npc ? бpc + nнс ? бнс + бt + бВ

где nрс - количество разъемных соединителей (12);

арс - потери в разъемных соединениях (0.5 дБ)

nнс - количество неразъемных соединений; (20)

анс - потери в неразъемных соединениях (0.02 дБ)

аt - допуск на температурные изменения затухания ОВ (1 дБ);

ав - допуск изменения характеристик компонентов РУ со временем (5 дБ);

б - коэффициент затухания оптического волокна.

бУ = 12 • 0.5 + 20 • 0.02 + 1 + 5 = 12 + 0.42 + 1 + 10 = 18. 4 дБ

Длину регенерационного участка с учетом потерь мощности можно определить по формуле:

ЭП = (Рперпр) - энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи;

Рпер - уровень мощности оптического излучателя, дБм;

Рпр мин - чувствительность приемника, дБм.

ЭП = -4 - (- 40) = 36

На длину регенерационного участка накладывают ограничения дисперсионные характеристики волокна.

С учетом дисперсии оптического волокна длина регенерационного участка составит:

Длина регенерационного участка удовлетворяет требование:

lРУ MAX ? lРУ

5.3 Определение суммарных потерь в оптическом тракте

Оптическая линия связи соединяет оптические интерфейсы. В состав оптической кабельной системы входят все компоненты, обеспечивающие оптическое соединение передатчика одного интерфейса с приемником другого:

§ оптический кабель;

§ соединительные шнуры;

§ оптические переключатели;

§ разъемные соединители;

§ неразъемные соединители.

При прохождении каждого из этих элементов оптический сигнал испытывает определенные потери. На компенсацию потерь в оптическом кабеле расходуется только часть энергетического потенциала приемопередатчиков оптических трансиверов. Оставшийся резерв распределяется на потери в неразъемных соединителях, коннекторах промежуточных и оконечных оптических кроссов, энергетический запас и т.д.

Параметры полной совокупности элементов кабельной системы описывается неравенством:

где lру - длина регенерационного участка;

б - коэффициент затухания оптического кабеля ;

АД - потери при переходе с волокна с одним диаметром сердцевины на волокно с другим диаметром или при соединении волокон с одинаковым диаметром сердцевины, но с различной числовой апертурой;

nn - количество точек перехода;

З - энергетический запас, принимаемый обычно равным 2-3 дБ и расходуемый в процессе эксплуатации волоконно-оптического канала связи на старение элементов, введение сростков новых неразъемных соединителей при ремонтах, модернизациях и т.д;

ЭП - энергетический потенциал аппаратуры, численно равный общему допустимому затуханию оптического сигнала в тракте.

5.4 Расчет полного запаса системы.

Энергетический потенциал с учетом потерь на ввод и вывод энергии из волокна, или полный запас мощности системы, дБ, можно определить по формуле:

П = Рпер - авх - авых - Рпр мин

где Pпер - мощность передатчика

бвх - входное затухание

бвых - выходное затухание

Pпр.мин - минимальная мощность приемника

П = -4.5 - 0.5 - 0.5 - (-29.5) = 24 дБм

5.5 Расчет энергетического запаса

Энергетический запас системы определяют как разность между полным запасом мощности и суммарным затуханием. Значение энергетического запаса работоспособной системы должно быть положительным.

ЭЗ = П - бУ

ЭЗ = 24 - 9.2 = 14.8 дБ

5.6 Определение отношения сигнал/шум или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка

Для цифровой волоконно-оптической системы связи, определяется по формуле: pош ф = р' •lру = 10-11 •200 = 0,0000000000375 = 0,0200 •10-9

pош ф - отношение сигнал/шум (вероятность ошибки) на фактическую длину регенерационного участка

рош мах - максимальное отношение сигнал/шум (вероятность ошибки) на фактическую длину регенерационного участка

где p' - вероятность ошибки на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10-11, для внутризоновой 1,67·10-10, для местной 10-9)

lру - длина регенерационного участка

lру мах - максимальная длина регенерационного участка

рош = р' •lру = 10-11 •316 = 0,0319 •10-9

рош мах = р' •lру мах = 10-11 •396 = 0,0396 •10-9

5.7 Определение уровня передачи мощности оптического излучения на выходе передающего оптического модуля (ПОМ)

Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ, дБм, определяется по формуле:

Рпер = РС - ?Р = -1.5 - 3 = -4.5 дБ

где Рс - уровень средней мощности оптического сигнала на выходе источника излучения;

ДР - снижение уровня средней мощности, зависящее от характера сигнала.

5.8 Определение уровня мдм (порога чувствительности приемного оптического модуля - ПРОМ)

Уровень МДМ (порог чувствительности ПРОМ):

Pmin = -70 +11 lg B

Pmin = -70 + 21.5 = -49.5 дБ

5.9 Определение быстродействия системы

Допустимое быстродействие зависит от характера передаваемого сигнала, скорости передачи информации и определяется по формуле:

где в - коэффициент, учитывающий характер линейного кода, для NRZ в = 0,4

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП рассчитывается по формуле:

где tпер = (0,5...10) нс - быстродействие ПОМ (1нс);

tпр = (0,2...20) нс - быстродействие ПРОМ (0.8нс);

tОВ - уширение импульса на длине регенерационного участка:

tОВ = ф ?lру

tОВ = 17.5 •10-12 •316 = 1.6 •10-9 с

где ф - дисперсия оптического волокна, с/км.

Если tож< tУ, то выбор оптического кабеля сделан верно.

0.94 •10-9 < 2.57 •10-9

Запас по быстродействию:

?t = 2.57 - 0.94 = 1.63 нс

5.10 Расчет надежности

Надежность является одной из важнейших характеристик современных магистралей и сетей связи. Основными показателями надежности являются:

§ интенсивность отказов Х, часов;

§ вероятность безотказной работы для заданного интервала времени Р(t0);

§ средняя наработка на отказ Т0, час;

§ среднее время восстановления Тв, час;

§ коэффициент готовности Кг;

§ интенсивность восстановления М, 1/час.

Расчет показателей надежности магистрали проводится при следующих допусках: отказы элементов магистрали являются внезапными, независимыми друг от друга, их интенсивность постоянна в течение всего периода эксплуатации.

Интенсивность отказов определяется по формуле:

ХУ = nX1 + LX2 = 4 •10-7 + 3.88 •10-8 •1824 = 54.20 + 0.6 = 435 •10-4

где n - число оконечных пунктов;

L - длина линии, км;

Х1 - интенсивность отказов оконечного пункта, 1/час;

Х2 - интенсивность отказов одного километра линейно-кабельных сооружений, 1/км.

Средняя наработка на отказ определяется выражением:

T0 = 3891.05

среднее время восстановления по сбоям - не более 0.5 часов

Коэффициент готовности системы определяется по формуле:

Коэффициент простоя системы будет составлять Кп = 1 - Кг = 0.000012

Интенсивность восстановления определяется выражением:

М = 1/ТВ = 1/0.5 = 2

Вероятность безотказной работы:

Интервал времени (t)

P(t) - вероятность безотказной работы

0

1

1

1

720

0,9792

8760

0,7741

Заключение

В данной курсовой работе была спроектирована волоконно-оптическая магистраль Алматы - Петопавловск. Кабель(SSF =1,31 мкм), задействованный в проекте, выбирался исходя из основных параметров, затухания и дисперсии.

Система передачи HUAWEI OptiX 1050 является компактного и экономичного оборудования на уровне доступа.

Выбранный кабель ОКЛК-01 с волокном SMF-28 позволяет легко перейти к системам уплотнения по длине волны - к технологии WDM.

В целом, проект имеет упреждение на развитие в полосе пропускания, в энергетическом потенциале, в запасе быстродействия и системе передачи.

Список литературы и источников информации

1. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 1990.

2. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. - М.: Радио и связь, 1999.

3. www.corning.com: электронный справочник, SMF-28 ULL single-mode optical fiber, 2012, Corning Incorporated ©

4. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2010.

5. Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. - М.: СОЛОН-Р, 2011.

6. Росляков А.В., Черная Н.Д. и др.; Под. ред. Рослякова А.В. Проектирование цифровой ГТС: Учебное пособие - Самара; ПГАТИ, 1998.

7. Гроднев Н.И, Мурадян А.Г и др. Волоконно-оптические системы передачи и кабельные системы. - М.:Радио и связь, 2009

8. Убайдулаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. - М.:Москва, Эко-трендс, 1998.

9. Сакабаева А.К. Направляющие системы электросвязи, раздел ВОЛС. Лекционно-теоретический материал. Алматы, МОК КАУ, 2012

10. Сакабаева А.К. Проектирование волоконно-оптических линий связи: методические указания/ монография в реферативной форме. 2012

Приложение 1

Схема организации связи Актау-Уральск.

Все 4 транзитных пункта являются участниками информационной супермагистрали, где производят резервирование ресурсов всего отрезка «кольца».

Таким образом, необходимые потоки выводятся из высокоскоростного потока без особых сложностей.

Приложение 2

Поперечное и продольное сечения кабеля типа ДПС

1. Центральный силовой элемент:

- диэлектрический (ДПС, ДАС, ДПН, ДПГ);

- стальной (СПС, САС, СПН, СПГ).

2. Оптическое волокно (от 2-х до 12-ти в каждом модуле)

3. Оптический модуль (от 1-го до 12-ти)

4. Алюминиевая лента с полимерным покрытием (ДАС, САС)

5. Внутренняя полиэтиленовая оболочка

6. Гидрофобный заполнитель

7. Кордель

8. Броня из стальных оцинкованных проволок

9. Наружная оболочка:

- полиэтиленовая (ДПС, СПС, ДАС, САС);

- из материала, не распространяющего горение (ДПН, СПН);

- из не содержащего галогены материала, не распространяющего горение (ДПГ, СП

Приложение 3

Технические параметры оптического волокна SMF кабеля ОКЛК-01.

ДПГ, СПГДлительно допустимая растягивающая нагрузка, кН7,0 ... 80,0Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см> 1,0Стойкость к изгибам на угол 90° (*)20 цикловСтойкость к осевым закручиваниям на угол ±360° на длине 4м10 цикловСтойкость к ударной нагрузке одиночного воздействия, Дж20Рабочий диапазон температур, C°-60 ... +70-40 ... +60 Низшая температура монтажа, C°-30-10Номинальный наружный диаметр, мм13,5 ... 24,0Максимальная масса, кг/км300 ... 1100Электрическое сопротивление наружной оболочки, МОм> 2000* Радиус изгиба - 20 номинальных наружных диаметров кабеля

Рабочая длина волны, нм

1310, 1550

Коэффициент затухания, дБ/нм, не более:

- на длине волны 1310 нм

0,34

- на длине волны 1550 нм

0,20

Удельная хроматическая дисперсия:

- на длине волны 1310 нм

<1,8

- на длине волны 1550 нм

17,5

Результирующая удельная полоса пропускания, МГц·км:

Дл=2 нм

Дл=4 нм

Дл=35 нм

- на длине волны 1310 нм

>120000

61000

6900

- на длине волны 1550 нм

12600

6300

720

Коэффициент хроматической дисперсии, пc/нм·км, не более: 1285-1330 нм

3,5

Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм2·км, не более: (1285-1330 нм)

0,092

Длина волны отсечки, нм, не более

1260

Диаметр модового поля, мкм;

- на длине волны 1310 нм

9,2±0,4

- на длине волны 1550 нм

10,35±0,08

Геометрия стекла:

- собственный изгиб волокна

>4,0 м

- диаметр отражающей оболочки

- неконцентричность сердцевины

125,0±1,0 мкм

<0,5 мкм

- некруглость оболочки

1,0 %

Параметр

Значение

Количество ОВ

2-144

Диаметр кабеля, мм

15.0-28.5

Вес, кг/м

300-1800

Допустимое раздавливающее усилие, Н/см, не менее

1000

Допустимое растягивающее усилие, кН

7.0-8.0

Диапазон рабочей температуры

400…+500

Приложение 4

Характеристики системы OptiX Metro 1050 компании HUAWEI.

Линейные размеры: 43629386 мм. Вес: 7 кг для стандартной конфигурации;

Эквивалентная емкость матрицы кросс-коммутации - 1616 VC-4, кросс-коннекция на уровне VC-12;

Максимальное количество интерфейсов - 80E1, 64T1, 6E3/T3, 3STM-4, 6STM-1, 2/4ATM (155M), 810/100 Mбит/с Ethernet. Также возможна установка интерфейсных плат SHDSL, N64K (V.35/X.21/FE1);

Оборудование может быть установлено: в стандартную 19-дюймовую стойку, стойку ETSI, компактную интегрированную стойку Huawei;

Возможна настенная и настольная установка;

Дальность передачи до 550 км.

Выбор данной транспортной платформы обуславливается ещё и тем, что она легко может быть модернизирована с уровня STM-1 в уровень STM-4, расширение количества потоков добавлением дополнительных трибутарных плат. Защита 1+1 блоков кросс-коммутации, синхронизации и питания. Малые габариты.

Для обеспечения резервирования OptiX Metro 1050 использует такие механизмы, как двухволоконная MSP, SNCP, DNI, MS, SPRing, а также кольца АТМ VP Ring, IP Ring ATM, виртуальная защита пути в совместно используемом волокне ('фирменная' разработка Huawei). Суть этого механизма заключается в том, что вся пропускная способность волокна делится на уровни VC-4 или VC-12 для формирования логических подсистем, которые отвечают за свой вид трафика. Таким образом, одно волокно может одновременно поддерживать различные режимы защиты для разных групп трафика.

Приложение 5

Таблица общих технических характеристик мультиплексоров STM-1.

Наименование показателей

SТM 1

Номинальная скорость скорость ,Мбит/с

155,520

Напряжение электропитания, В

40,5-75

Потребляемая мощность, Вт

70-160

Скорость входящих потоков, Мбит/с

2,048

Общее число первичных цифровых потоков

63

Линейный код

HDB 3

Окна прозрачности (диапазон длин волн), мкм

1,285-1,33

Уровень мощности передачи оптического сигнала Рпер, дБм

- 4

Минимальный уровень мощности приёма Рпр min, дБм

- 40

Энергетический потенциал, дБ

36

4ethernet 8 FXS/FXO V.35 RS232 к мультиплексору волокна Pcm E1 оптически (DAG1000-8S8O)

4ethernet 8 FXS/FXO V.35 RS232 к мультиплексору волокна Pcm E1 оптически (DAG1000-8S8O)

Описание Продукта

DAG series is a versatile IP-based voice and fax gateway, it is highly integrated router, NAT, DHCP server, phone gateway functionality. Market-leading voice quality, rich functionality, and lightweight, compact design.

DAG series is fully compatible with SIP industry standard, can be achieved with many other SIP compliant devices and software interoperability. In addition, it supports including G. 711A / U, G. 723.1 and G. 729AB voice codec.

Carrier and enterprise-class devices, both low-cost VoIP service while preserving the traditional PSTN network. Especially for new VoIP and traditional PSTN operators to seize market operators.

DAG series can be with the mainstream SIP proxy server(such as Asterisk, SIP registration server, etc. ) to implement docking. In this kind of environment, SIP server processing SIP registration and call control, DAG series access gateway can realize flow media conversion between the IP and PSTN.

1/2FXS/4FXS/4FXO, 8FXS/8FXO, 16FXS/16FXO multiple interfaces

Standard SIP V2.0, MGCP(option) protocol

Standard G. 723.1, G. 729A/B, G. 168, PCM A/U code

Call forwarding, Call hold, Caller ID, DND standard voice service

Busy tone, Power-down protection, Fault identification

Many users sharing ADSL lines

Приложение 6

Скелетная схема расстановки обслуживаемых регенерационных пунктов на магистрали

ref.by 2006—2019
contextus@mail.ru