Курсовая работа - Проектирование волоконно-оптической линии связи. Вариант 23

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Кафедра линий связи

Курсовая работа

Проектирование волоконно-оптической линии связи

Вариант 23

Москва 2009

Содержание

1. Введение......................................................................................................................................3

2. Задание.........................................................................................................................................5

3. Расчет нагрузки...........................................................................................................................7

4. Выбор системы передачи...........................................................................................................9

5. Выбор трассы линии...................................................................................................................9

6. Выбор типа кабеля.....................................................................................................................12

7. Расчет параметров кабеля и длины регенерационного участка............................................13

8. Выбор метода прокладки и определение механических усилий..........................................17

9. Упрощенный расчет грозозащиты магистральных оптических кабелей.............................22

10. Заключение...............................................................................................................................23

11. Список использованной литературы......................................................................................24

1. Введение

Волоконная оптика в настоящее время получила широкое развитие и находит применение в

различных областях науки и производства (связь, радиоэлектроника, энергетика,

термоядерный синтез, медицина, космос, машиностроение, летающие объекты,

вычислительные комплексы и т. д.). Темпы роста волоконной оптики и оптоэлектроники на

мировом рынке опережают все другие отрасли техники и составляют 40 % в год. В ряде

стран (Англия, Япония, Франция, Италия и др.) при строительстве сооружений связи

используются в основном оптические кабели (ОК). О масштабах развития волоконно-

оптических систем передачи (ВОСП) свидетельствуют объемы производства оптических

волокон в США. За последнее время ими изготовлено около 10 млн. км волокна. Такое

количество позволило бы сделать 250 витков вокруг всего земного шара.

Первые работы по освоению оптического диапазона волн для целей связи относятся к

началу 60-х годов. В качестве тракта передачи использовались приземные слои атмосферы

и световоды с периодической коррекцией расходимости и направления луча с помощью

системы линз и зеркал. Открытые (атмосферные) линии оказались подверженными

влиянию метеорологических условий и не обеспечивали необходимой надежности связи.

Линзовые световоды с дискретной коррекцией оказались весьма дорогостоящими,

требовали тщательной юстировки линз и сложных устройств автоматического управления

лучом. Они не нашли практического применения на сетях связи.

Создание высоконадежных оптических кабельных систем связи стало возможным в

результате разработки в начале 70-х годов оптических волокон с малыми потерями. Такие

волокна в значительной мере стимулировали разработку специализированного оборудования

и элементов линейного тракта ВОСП.

Область возможных применений волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) весьма широка

— от линии городской и сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли)

до систем связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе

оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи

информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого

назначения. Весьма перспективно применение оптических систем в кабельном телевидении,

которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности

информационного обслуживания абонентов.

В России и странах СНГ активно ведется строительство ВОЛС различного назначения:

городских, зоновых, магистральных. В 86 городах (Москва, Нижний Новгород, С.-

Петербург, Новосибирск, Тбилиси, Киев, Баку, Ташкент, Минск, Кишинев и др.) действуют

оптические соединительные линии между АТС с цифровыми системами передачи ИКМ-120.

Построен ряд зоновых линий внутриобластного назначения, например: Санкт-Петербург—

Сосновый бор, Уфа—Стерлитамак, Тула—Щекино, Воронеж—Павловск, Рязань—

Мосолово, Майкоп—Краснодар, Клин—Солнечногорск, Ростов—Азов, Курская область,

Минск—Смолевичи, Рига—Юрмала и др. Построена одномодовая магистраль Санкт-

Петербург—Минск протяженностью 1000 км на большое число каналов.

2. Задание

1. Рассчитать нагрузку, полагая, что кроме чисто телефонной нагрузки имеются: передача

данных, интернет и обмен телевизионными программами, причем число каналов передачи

данных n

пд

=1,2 n

тф

, число каналов интернета n

инт

=5 n

тф

, а 2 телевизионных канала занимают

полосу, эквивалентную n = 3200 телефонным каналам.

2. Выбрать систему передачи.

3. Выбрать трассу передачи из нескольких вариантов и обосновать этот выбор.

4. Выбрать тип кабеля, учитывая нагрузку, систему передачи, условия трассы и тип грунта.

5. Подсчитать затухание и дисперсию при заданных длинах волн.

6. Определить длину регенерационного участка при первой заданной длине волны.

7. Определить механические усилия при прокладке кабелеукладчиком, учитывая вес,

строительную длину кабеля и заданный коэффициент трения. Сравнить с нормой

(допустимой величиной).

8. Для кабеля с металлическими покровами:

- определить вероятное число повреждений кабеля от ударов молнии при заданных

параметрах грозодеятельности в соответствии с «Руководством по защите оптических

кабелей от ударов молнии» и выбрать защиту, если это необходимо;

Для кабеля без металла во внешних покровах:

- определить угол поворота плоскости поляризации φ света в волокне во время удара

молнии при заданных величинах I, а и ρ.

Исходные данные (вариант 23):

Трасса

Длины волн λ, мкм

Характеристики

грунта

Параметры

грозодеятельности

Курган (346)-

Омск (1134)

Δλ

тип

ρ,

Ом м

q T,

часов

а, м I, кА

1,31 1,54 1,615 0,3

ΙΙ-ΙΙΙ

530 0,42

3,1 42 5 70

где ρ — удельное сопротивление грунта;

f — коэффициент трения;

q — количество ударов молнии в 1 км

площади за грозовой сезон (в год) для данной

местности;

а — расстояние точки удара молнии в землю от кабеля (по поверхности земли);

Т — суммарная продолжительность гроз в часах в данной местности.

I — ток молнии в амперах.

3. Расчет нагрузки

Число каналов, связывающих оконечные пункты, в основном зависит от численности

населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во

взаимосвязи. Численность населения в любом областном центре может быть определена на

основании данных последней переписи населения. По данным переписи 2002 года население

города Курган составляет 346 000 человек, а города Омск — 1134 000 человек. При

проектировании будем учитывать прирост населения. Количество населения в заданном

пункте и тяготеющих к нему окрестностях с учетом среднего прироста населения равно:

⋅10.01P

, чел. ,

(1)

где Н

— население в период переписи;

Р — средний годовой прирост населения, 2-3 %;

t — время между годом планирования и годом переписи.

Приняв средний годовой прирост населения за 2 % и год перспективного планирования как

2014 год (на 5 лет вперед по сравнению с текущим временем), получаем:

- численность населения Омска составляет H

= 1 438 187 человек;

- численность населения Кургана составляет H

= 438 810 человек.

Количество абонентов определяется в зависимости от численности населения,

проживающего в зоне обслуживания. Принимая коэффициент оснащенности телефонными

аппаратами равным 0.5, количество абонентов в каждой зоне равно

m = 0.5 H

t .

(2)

Соответственно, в Омске m

= 719 094 абонента, в Кургане m

= 219 405 абонентов.

Расчет числа телефонных каналов производится по приближенной формуле (3):

тф

α⋅f

⋅y⋅m

⋅m

m

 β

, (3)

где m

и m

– количество абонентов в каждой зоне; y – удельная нагрузка, создаваемая одним

абонентом, у = 0.05 Эрл; α = 1.3, β = 5.6 и f

= 0.05 — постоянные коэффициенты,

соответствующие фиксированной доступности, заданным потерям и коэффициенту

тяготения.

Получаем n

тф

= 551.965 ≈ 552 канала.

Кроме телефонных каналов по кабельной линии организуют каналы и других видов связи. В

нормальных условиях общее число каналов n

об

равно:

об

= n

тф

+ n

пд

+ n

инт

+ n

тв

+Δn ≈ 2 n

тф

+ n

пд

+ n

инт

+ n

тв ,

(4)

где n

пд

— число каналов передачи данных;

инт

— число каналов интернета;

тв

— число телевизионных каналов;

Δn ≈ n

тф

- число каналов для телеграфной связи, проводного вещания, транзитных

каналов и т.д.

Потребности в передаче данных в настоящее время растут быстрее потребности в

телефонных каналах и n

пд

может быть принято 1,2 n

тф

. Рост потребности в интернет-связях

очень велик и может быть принят n

инт

= 5n

тф

. Также при проектировании предусмотрим два

двусторонних телевизионных канала, которыми обмениваются соседние области. Учитывая,

что один ТВ-канал занимает 1600 телефонных каналов, получаем общее число каналов:

об

= n

тф

+ n

пд

+ n

инт

+ n

тв

+Δn ≈ 2 n

тф

+ n

пд

+ n

инт

+ n

тв

= (2 + 1.2 + 5)n

тф

+ 2*1600 =

= 8.2n

тф

+ 3200. (5)

Согласно рекомендациям фирмы Corning при резком обострении ситуации, например, во

время стихийных бедствий и чрезвычайных обстоятельств, потребность в каналах связи резко

возрастает, поэтому необходимо учесть резервирование и возрастание потребности,

вследствие чего рассчитанную величину следует увеличить по крайней мере в 2 раза.

Окончательно получим:

об

= 16.4n

тф

+ 3200, (6)

об

= 12 252.8 ≈ 12 253.

4. Выбор системы передачи

Систему передачи будем выбирать на основе рассчитанного требуемого числа каналов n

об

Для обеспечения передачи 12 253 каналов выберем 2 отечественные системы передачи для

междугородней связи «Сопка-5» на 7680 каналов со скоростью 560 Мбит/с. Тогда из 15 360

каналов связи 3107 будут резервными.

5. Выбор трассы линии

Прокладка кабеля должна осуществляться вдоль автомобильных дорог, соединяющих

заданные города (Омск и Курган). Рассмотрим два маршрута, определенные с помощью

информационной системы АвтоТрансИнфо как самый быстрый и самый короткий:

Рисунок 1. Маршрут №1.

Описание этого маршрута, полученное с помощью системы АвтоТрансИнфо, представлено

ниже:

Еще один возможный маршрут и его описание: