Проектирование DWDM систем

0

Дипломная работа

Проектирование DWDM систем

Введение

 

Резко возрастающий уровень информатизации требует постоянного увеличения объема передаваемых данных. На современном, постиндустриальном этапе развития общества именно информация становиться одним из главных продуктов производства. Бурному росту телекоммуникационных технологий способствуют многие факторы: создание глобального информационного пространства, увеличение роли современных высокоскоростных средств связи, всеобщая компьютеризация и, как следствие, увеличение пользователей интернета,  создание обширных локальных и корпаративных сетей с использованием технологий Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Полностью удовлетворить спрос населения в условиях постоянного роста  потребностей в информационных продуктах и услугах не представляется возможным без использования волоконно-оптических систем передачи. Неоспоримыми преимуществами ВОСП являются высокая скорость и надежность, низкий показатель ошибок, защищенность от несанкционированного доступа, отсутствие влияния электромагнитных помех.

Оптоволоконные системы всего за несколько десятилетий эволюционировали от экспериментальных образцов стеклянных нитей - первых разработок 1960-ых годов, которым было сложно конкурировать с любыми доступными в те времена классическими электропроводными линиями ввиду отсутствия четко выработанного технологического процесса изготовления и недостаточного уровня развития лазерных технологий, до безоговорочного лидерства в сфере высокоскоростной кабельной передачи данных.

Интенсивное развитие данных технологий позволяет решать самые разнообразные задачи от построения мелких внутриобъектовых сетей различных конфигураций до организации протяженных линий междугородного и международного сообщения, а внедрение современных решений в области восстановления и усиления, передаваемых по оптическому волокну сигналов, предоставляет возможность строительства  магистралей связи на десятки тысяч километров. Огромный выбор видов волоконно-кабельной продукции с легкостью решает проблему прокладки линий связи в различных условиях: в зданиях, под землей, по дну океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах.

Постоянное увеличение прибыли от внедрения оптических линий связи увеличивает число компаний, предоставляющих услуги в этой сфере, а возрастание конкуренции между ними способствует появлению все более совершенных волоконно-оптических систем передачи. Ведущими разработчиками в данной области являются компании Huawei, Cisco, Lucent Technologies, Cornig, Alcatel, Fujikura.

Оптические системы находят применение в таких проектах как организация цифровых  кабельных телевизионных сетей, создание локально- вычислительных сетей, строительство национальных сетей крупнейших операторов связи, организация городской, внутризоновой и межрегиональной связи.  А благодаря особым специфическим свойствам таким  как электромагнитная совместимость, невоспламеняемость и малогабаритность, волоконная оптика удачно внедряется в бортовых космических, самолетных и корабельных системах а также в высокоточных измерительных приборах.

Нельзя не отметить огромное значение прогрессивной технологии плотного волоконного мультиплексирования с разделением по длине волны – DWDM  (Dense Wavelength Division Multiplexing). Данная технология позволяет многократно увеличить скорость передачи как уже эксплуатируемых волоконно-оптических линий связи, так и вновь проектируемых. Это возможность имеет огромное значение при  учете постоянно возрастающей потребности в увеличении объемов передаваемой информации. Высокий интерес к широкому внедрению многоканальных ВОСП объясняется тем, что при данном способе мультиплексирования удается повысить пропускную способность каждого отдельного оптического волокна в десятки и даже сотни раз без ущерба для качества передачи.

Целью данного дипломного проекта является разработка основных вопросов проектирования и строительства цифровой волоконно-оптической линии связи с использованием технологии спектрального разделения каналов DWDM между городами Казань и Самара.

 

 

 

1.Обоснование необходимости строительства кабельной оптической линии связи.

 

При учете стремительного роста населения и бурного развития информационных технологий, требующих резкого увеличения широкополосных средств доступа к информационным услугам, возникает необходимость организации все более и более высокоскоростных линий связи. Существующие в данные момент линии между городами Казань и Самара не предоставляют возможность полностью удовлетворить потребность в организации высокоскоростного обмена данными при неизменно высоком качестве передаваемой информации. Также необходимо учесть факт, что использование волоконных систем с применением технологии DWDM позволяет увеличивать скорость передачи в перспективе путем добавления новых длин волн при более плотном их мультиплексировании, при этом усложняя лишь оконечное оборудование и не организовывая прокладки новых кабелей. Таким образом, наиболее эффективным способом организации связи между городами Казань и Самара представляется именно строительство волоконно-оптической линии связи с использованием спектрального разделения каналов.

 

 

  1. Выбор трассы.

 

2.1. Основные требования к выбору трассы.

 

В данной главе происходит многокритериальный анализ возможных вариантов прокладки волоконно-оптической линии при учете особой специфики подобных проектов.

Организация связи с использованием волоконно-оптических кабелей связи имеет ряд принципиальных отличий от традиционных медножильных  кабелей. Особое внимание при проектировании трассы должно быть уделено   следующим факторам присущим исключительно ВОСП:

 

  • Повышенное влияние сварных и разъемных соединений на длину секции.
  • Большие строительные длины ВОК.
  • Различия в конструкции ВОК, которые сказываются на низкой перегрузочной способности, на характеристики возможного изгиба и допустимый диапазон температур.
  • Учет характера трассы и информации о местности.
  • Важность уровня подготовленности специалистов на этапах планирования процесса прокладки кабеля, непосредственно самой прокладки и последующего обслуживания.

 

Выбор оптимального варианта трассы кабельной линии и его оценку следует осуществлять исходя из основных условий:

 

  • Минимальной длины трассы;
  • Размещения трассы, как правило, в обход населенных пунктов;
  • Наименьшего числа пересечений с автомобильными, железными дорогами, с подземными сооружениями и с водными преградами выполнения наименьшего объема работ по строительству линейно-кабельных сооружений;
  • возможности максимального применения при строительстве машин, механизмов и кабелеукладочной техники;
  • минимальных затрат по защите кабелей от ударов молнии, всех видов опасных и мешающих электромагнитных влияний и коррозии;
  • обеспечения лучших условий эксплуатации линейных сооружений и надежной их работы.
  • в городах, рабочих,  дачных  поселках - преимущественно  на  пешеходной  части  улиц  (под  тротуарами).

 

Максимальные расстояния проектируемых трасс ВОЛС при параллельном прохождении или пересечении, подземных и наземных сооружений должны соответствовать нормам, приведённым в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1. Минимальное расстояние

проектируемых трасс ВОЛС до подземных и наземных сооружений.

 

Наименование сооружений

Минимальное расстояние до кабеля, м

1

 

2

 

3

4

 

5

 

 

 

 

 

6

 

 

 

7

 

8

9

От красных линий домов в городах и посёлках городского типа.

Теплосеть, газопровод низкого давления (0.05 кГс/кв.см), водопровод диаметром свыше 300 мм.

Газопровод высокого давления (до 55 кГс/кв.см). Водопровод диаметром до 300 мм, силовые кабели.

 Мосты магистральных автомобильных и железных дорог общегосударственного значения:

• через внутренние водные пути, через судоходные реки, каналы и водохранилища,

• через сплавные реки,

• через не сплавные и несудоходные реки.

Мосты автомобильных и железных дорог областного, местного и прочего значений:

• через судоходные реки и каналы,

• через остальные реки.

Железные и автомобильные дороги (от края подошвы насыпи).

Трамвайные пути (от ближайшего рельса)

Заземлители молниеотводов воздушных линий связи.

 

1.5

 

1.0

10.0

0.5

 

(ниже по течению)

 

1000

 

300

50-100

 

(ниже по течению)

200

50-100

 

5.0

2

25.0

 

Таблица 2.2. Минимальное расстояние от кабеля связи (при пересечении).  

№ п/п

Наименование сооружение.

Минимальное расстояние, м.

В числителе - кабель в грунте, в знаменателе - в трубе.

1

2

3

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Водопровод.

 Канализация.

 Газопроводы и нефтепроводы.

Теплопроводы.

Блок кабельной канализации.

Силовые кабели.

Железные и автомобильные дороги.

0.25/0.15 (выше трубы)

0.25/0.15(выше трубы)

0.15/0.15

0.25/0.15 (ниже сооружения)

0.1 (ниже бл. трубы)

0.5/0.25

-/0.8 (ниже дна кювета)

 

 

        

       Города Казань и Самара, крупные экономические и хозяйственные центры юга России. Республику Татарстан со столицей Казанью и Самарскую область связывает разветвленная сеть автомобильных дорог. При реализации проекта,  прокладку кабеля планируется осуществлять именно вдоль асфальтированных дорог, что дает ряд преимуществ по сравнению с другими вариантами:

 

  • Удобство доставки основных крупногабаритных и сопутствующих строительных материалов.
  • Уменьшение транспортных расходов в связи с использованием для перемещения грузов асфальтированных дорог.
  • Удобство погрузочно-разгрузочных работ и складирования материалов ввиду наличия вдоль федеральных шоссейных дорог большого количества ровных площадок.
  • Удобство и высокая точность в определении текущей длины кабеля при возможном последующем ремонте.

 

Необходимо рассмотреть ряд вариантов возможного прохождения магистрали связи,  наиболее выгодными для строительства представляются следующие варианты:

 

  • Прокладка кабеля вдоль федеральных трасс с национальной нумерацией Р241, М5.
  • Прокладка кабеля вдоль федеральных трасс с национальной нумерацией Р239,  Р240,  Р178.

 

Рассмотрим наиболее влияющие на окончательный выбор трассы  факторы, сведенные в таблицу 2.3:

Таблица 2.3. Сравнение вариантов трасс прокладки.

№

Наименование

Ед. Изм.

1 вариант

2 вариант

1

Протяженность трассы

КМ

401

327

2

Переход через ЭЖД

ПЕРЕХОДЫ

4

2

3

Переход через автотрассы

ПЕРЕХОДЫ

37

41

4

Пересечение с реками

ПЕРЕХОДЫ

13

16

Анализируя перечисленные факторы, можно сделать вывод, что предпочтительнее для строительства второй вариант магистрали. Во-первых значительно меньшая общая длина трассы позволит резко сократить затраты на приобретение кабельной продукции и на работы по прокладке, стоит учесть что эта статья расходов в окончательном бюджете является основной. Во-вторых, при использовании второго варианта вдвое сокращается число переходов через железные дороги. Прокладка кабеля под железнодорожным полотном сопряжена со значительным проблемами: гораздо более сложный процесс согласования с государственными структурами, необходимость точного соблюдения отступов от полотна и глубины залегания кабеля, работа вблизи высоковольтных линий электропередачи.

Вместе с тем, первый вариант предполагает меньшее количество пересечений с асфальтированными автомобильными дорогами, хотя современная технология прокладки волоконно-оптического кабеля методом прокола помогает существенно минимизировать трудоемкость и временные затраты на подобные операции.  Также, число переходов через реки и прочие водоёмы при выборе первого варианта меньше, но с учетом того обстоятельства, что строительство будет проходить вдоль автомобильных дорог федерального значения, то преодоление водных преград предполагается осуществлять с использованием опор моста, без прокладки по дну. Использование опор моста влечет за собой ряд сложностей, необходимо учитывать обстоятельства воздействия совершенно иных, нежели в грунте,  воздействий окружающей среды: ветер, оледенение. Существенное значение имеет возникновение излишнего механического воздействия, возникающего при применении тяжелого кабеля. Негативный эффект от данных факторов предполагается частично компенсировать использованием ПВП труб и уменьшением длины пролета.

 

Далее приведены подробные таблицы с описанием выбранной трассы прокладки кабеля: таблица 2.4 и таблица 2.5.

Таблица 2.4. Примерный маршрут прохождения трассы.

№

 

 

Населенный пункт

Расстояние, км

Респ. Татарстан

1

Казань

0

2

Обухово

18

3

Каипы

23

4

Егорово

25

5

Смолдеярово

40

6

Чирпы

44

7

Именьково

46

8

Полянка

52

9

Камский

63

10

Мокрые Курнали

80

11

Бутлеровка

84

12

Левашево

97

13

Гурьевка

105

14

Каргополь

114

15

Базарные Матаки

124

16

Сред. Биктимирово

128

17

Нижн. Качеево

152

18

Юхмачи

158

19

Аппаково

168

Ульяновская обл.

20

Боровка

173

21

Старая Сахча

182

22

Ивановка

194

23

Старая Бесовка

196

24

Александровка

200

25

Ст. Якушка

206

26

Новая Бесовка

 

Самарская обл.

27

Борма

232

28

Кругловка

238

29

Елховка

250

30

Калиновка

263

31

Украинка

270

32

Старый Буян

274

33

Заглядовка

280

34

Екатериновка

284

35

Красный Яр

286

35

Белозерка

303

36

Самара

327

Таблица 2.4. Подробное описание выбранной трассы.

№

Наименование

Ед. изм.

Кол-во

1. Характеристика местности

1

Общая протяженность трассы

км

327

окрытая местность

км

323

лесистая местность

км

4

заболоченная местность

км

0

пересеченная местность

км

0

2

Населенные пункты

шт.

36

с населением более 1 млн.

шт.

2

с населением от 300 тыс. до 1 млн.

шт.

4

с населением от 100 тыс. до 300 тыс.

шт.

5

с населением от 30 тыс. до 100 тыс.

шт.

5

с населением от 10 тыс. до 30 тыс.

шт.

8

с населением менее 10 тыс.

шт.

12

3

Переходы:

шт.

59

через ЭЖД

шт.

2

через шоссейные дороги

шт.

41

через несудоходные реки

шт.

12

1.  река Безымянная

шт.

5

2.  река Синец

шт.

2

3.  река  Шурапка

шт.

1

4.  река  Актай

шт.

3

5.  река  Саламанка

шт.

1

через судоходные реки

шт.

4

1.  река Меша

шт.

1

2.  река Ата

шт.

1

3.  река  Бол. Черемшан

шт.

1

4.  Куйбышевское вдх.

шт.

1

2. Способ прокладки кабеля

1

Прокладка кабелеукладчиком

км

297

в грунте 1 категории

км

297

в грунте 2 категории

км

0

2

Прокладка ручным способом

км

20

3

Прокладка в кабельной канализации

км

0

4

Прокладка через судоходные реки

км

10

5

Прокладка на переходах через дороги

прокол

41

6

Прокладка на переходах через ЭЖД

прокол

2

 

 

 

 

Большое значение при выборе трассы имеют также климатические условия местности и категория грунта.

При прокладке кабеля грунт классифицируется на четыре категории по возрастанию трудоемкости и сложности работ. К грунтам 1 категории относятся все равнинные, слабо пересеченные местности (суглинок, супесок, чернозем и пр.), ко 2 категории относятся сильно заболоченные местности и тяжелые глинистые грунты, к грунтам 3 и 4 категорий относятся каменистые, скалистые местности.

Проектируемая магистраль связи будет проходить через Республику Татарстан, Ульяновскую и Самарскую область, в соответствии с этим определяется категория грунта и климат данной местности. Данные приведены в таблице 2.5.

 

Таблица 2.5. Характеристики местности.

Район строительства

Тип грунта

Климатические условия

Респ. Татарстан

Преобладают серые лесные и выщелоченные чернозёмные почвы

Климат умеренно-континентальный. Иногда случаются засухи. Средняя температура января (самый холодный месяц) −16 °C, июля (самый теплый месяц) +19 °C. Среднее количество осадков от 460 до 520 мм

Ульяновская обл.

Преимущественно чернозёмные почвы

Климат умеренно континентальный, с холодной зимой и жарким летом. Средняя температура января −11 °C, июля +19 °C. За год в среднем  выпадает 480 мм осадков. В регионе нередки засухи.

Самарская обл.

Чернозёмные почвы

Климат континентальный, засушливый; средняя температура января —13 градусов, средняя температура июля +21 градус; количество осадков — 400 мм в год.

 

Согласно данным в приведенной таблице, прокладка будет осуществляться только в грунте первой категории, наиболее выгодном с точки зрения трудоемкости и уменьшения затрат. Континентальный и умеренно континентальный климат на рассматриваемой территории  влечет за собой отсутствие или значительное уменьшение влияния на кабель явления промерзания почвы. Не большое среднестатистическое количество осадков и засушливость приводит к тому, что кабель будет находится преимущественно в сухом грунте и  избегать негативного влияния высокой влажности.

       Строительство ВОЛС планируется вести  по левой стороне от автомобильной дороге относительно направления Казань – Самара, на 134 километре магистрали планируется переход на правую сторону, и дальнейшая прокладка кабеля будет вестись по правой стороне вплоть до города Самара. Благодаря такому расположению кабеля удастся заметно сократить число пересечений проектируемой линии связи с шоссейными асфальтированными дорогами.

Согласно расчету максимальной длины регенерационного участка, приведенному далее в главе 7 дипломного проекта, необходима организация  одного необслуживаемого промежуточного усилительного пункта.

Исходя из удобства строительства и последующего электроснабжения, подобные пункты по возможности размещаются в городах. Строительство данного усилительного пункта планируется провести в населенном пункте Аппаково, расположенного на территории республики Татарстан. При таком размещении удаленность усилителя от регенератора в оконечных пунктах будет составлять: 168 километров от оконечного пункта в городе Казань и 159 километром от оконечного пункта в городе Самара, что полностью соответствует требованиям к максимальной длине элементарного кабельного участка.

 

Рис. 2.1. Схематический маршрут прохождения проектируемой  магистрали связи Казань – Самара.

 

 

 

  1. Выбор системы передачи.

 

Правильный выбор системы передачи для организации волоконно-оптической линии связи имеет огромное значение. Выбранное оборудование должно полностью удовлетворять требованиям по качеству передаваемой информации. Следует учесть, что города Казань и Самара, между которыми планируется строительство ВОЛС, являются крупными городами с более чем миллионным населением, важнейшими экономическими и политическими центрами юга России, и как следствие, вопрос о надежности системы связи, бесперебойности и высокой скорости передачи информации стоит наиболее остро и должен иметь одно из решающих значений при окончательном выборе.

 

3.1. Системы передачи, используемые в сетях связи РФ.

 

Для организации передачи данных по оптическому волокну на дальние расстояния применяются системы связи, использующие технологии SDH и DWDM.

 SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – это технология транспортных телекоммуникационных сетей, позволяющая организовывать передачу данных по оптическому волокну с максимальной скоростью до 40 Гбит/с.

Система SDH обеспечивает стандартные уровни информационных структур, то есть набор стандартных скоростей. Базовый уровень скорости — STM-1 155,52 Mбит/с. Цифровые скорости более высоких уровней, таких как 622 Мбит/с (STM-4), 2.5 Гбит/с (STM-16) и 10 Гбит/с (STM-64), могут быть сформированными при помощи низкоскоростных информационных модулей (STM-1) посредством побайтового мультиплексирования.

Стандартизация интерфейсов определяет возможность соединения различного оборудования от разных производителей. Система SDH обеспечивает универсальные стандарты для сетевых узловых интерфейсов, включая стандарты на уровне цифровых скоростей, структуру фрейма, метод мультиплексирования, линейные интерфейсы, мониторинг и управление. Поэтому SDH оборудование от разных производителей может легко соединяться и устанавливаться в одной линии, что наилучшим образом демонстрирует системную совместимость.            SDH имеет высокую совместимость. Это означает, что сеть передачи SDH и существующая сеть PDH могут работать совместно, пока идет установление сети передачи SDH. Сеть SDH может быть использована для передачи услуг PDH, а также сигналов других иерархий, таких как ATM, Ethernet.

Базовый транспортный модуль (STM-1) может размещать и три типа сигналов PDH, и сигналы ATM, FDDI. Это обуславливает двустороннюю совместимость и гарантирует бесперебойный переход от сети PDH к сети SDH и от SDH к АТМ. Для размещения сигналов этих иерархий SDH мультиплексирует низкоскоростные сигналы различных иерархий в структуру фрейма STM-1 сигнала на границе сети (стартовая точка — точка ввода) и затем демультиплексирует их на границе сети (конечная точка — точка вывода). Таким образом, цифровые сигналы различных иерархий могут быть переданы по сети передачи SDH.

Главным недостатком при использовании PDH технологии для реализации проектируемой магистрали связи является недостаточно высокая скорость и необходимость использования для каждого передаваемого транспортного модуля STM  отдельного волоконного световода, что приводит к необходимости применения кабелей со значительно большим количеством волокон.

Суть же технологии оптического уплотнения DWDM заключается в возможности организации множества раздельных сигналов SDH по одному волокну, а, следовательно, многократном увеличении пропускной способности линии связи.

 

Рис. 3.1. Различия в организации SDH и DWDM сетей.

 

Передаваемый по технологии DWDM световой поток, состоит из различных длин волн. То есть по одному волокну можно передавать более сотни стандартных каналов.

 

Рис. 3.2. Спектральное уплотнение оптических каналов.

 

Так, современная аппаратура, используемая при построении DWDM-сети, в максимальной конфигурации позволяет задействовать до 160 длин волн, а благодаря технологии расширенного С-диапазона можно увеличить емкость оптического волокна еще на 20%, до 192 длин волн.

Принципиальная схема DWDM достаточно проста. Для того чтобы организовать в одном волокне несколько оптических каналов, меняют оптическую длину волны для каждого компонентного SDH сигнала. Далее такие сигналы смешиваются при помощи мультиплексора и передаются в оптическую линию. В конечном пункте происходит обратная операция - сигналы SDH выделяются из группового сигнала и передаются потребителю.

 

Рис. 3.3. Мультиплексирование оптических каналов.

 

Для того, чтобы передавать по одному волокну множество волновых потоков, технология DWDM обеспечена оборудованием особой точности. Так, погрешность длины волны, которую обеспечивает стандартный лазер, применяемый в телекоммуникациях, примерно в сто раз больше, чем требуется в системе DWDM.

По мере прохождения по оптическому волокну сигнал постепенно затухает. Для того чтобы его усилить, используются оптические усилители. Это позволяет передавать данные на расстояния до 4000 км без перевода оптического сигнала в электрический (для сравнения, в SDH это расстояние не превышает 200 км).

 

 

Рис. 3.4. Схема передачи DWDM сигнала.

Технология DWDM обладает преимуществом, как с точки зрения пропускной способности, так и возможности дальнейшего умощнения сети:

  • DWDM является стабильной платформой для предоставления услуг, а возможность значительного расширения емкости делают сеть удобной для пользователя;
  • Технология обеспечивает передачу трафика широкого спектра решений, от систем IP до оборудования SDH и других;
  • Существуют большие возможности для масштабирования сети.
  • DWDM-технология позволяет сети совмещать гибкость управления относительно низкоскоростными каналами на периферии со скоростной передачей гигабитных потоков в основных магистралях.

Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.

 

 

 

3.2. Характеристики промышленных систем WDM.

 

В настоящее время еще используются системы WDM первого поколения, мультиплексирующие 2 канала с несущими 1310 нм и 1550 нм. Эти системы, как уже упоминалось, являются опциями, доступными при поставке ряда коммерческих систем SONET/SDH. Используется сейчас и некоторое количество 4-8-канальных систем. Их можно условно отнести к системам второго поколения. Бурное развитие систем WDM/DWDM началось, когда были разработаны системы третьего поколения, основанные на стандартном канальном плане и имеющие 16 каналов и больше. В настоящее время начался этап их повсеместного внедрения.

Если сравнить список производителей оборудования WDM и SDH, то его можно разделить на две группы: традиционные производители систем PDH/SDH и сопутствующего оборудования (Alcatel, ECI, Ericsson, Lucent, NEC, Nokia, Nortel, Pirelli (приобретена компанией Cisco), Siemens) и остальные (ADVA, Cambrian (приобретена компанией Nortel), Ciena, Eonyx, IBM, Osicom) — новые производители. Первые разрабатывали системы WDM как транспортные средства применительно к WAN, для использования их совместно с системами SDH/SONET, эти компании разрабатывают системы способные работать с с плотным частотным планом и разносом между несущими в 50ГГц, производимое ими оборудование по длине покрываемой дистанции достигает 2000 км; вторые — как транспортные средства для LAN (в лучшем случае, для MAN).

Большинством производителей аппаратуры WDM и DWDM освоены промышленный выпуск и поставка аппаратуры с числом оптических каналов от N = 16/32 до N = 40/80 и выше, для аппаратуры SDH со скоростью передачи на уровне STM-64 (10 Гбит/с) и STM-16 (2,4 Гбит/с). Поскольку аппаратура систем WDM/DWDM вносит значительные потери в линейный тракт транспортной магистрали (суммарно до 14-18 дБ на обеих сторонах для одного оптического канала), то ее применение без оптических усилителей возможно для относительно коротких линий — порядка нескольких десятков километров.

В настоящее время освоен промышленный выпуск систем DWDM со 160 (Nortel, Lucent, Siemens) и 256 (Alcatel) оптическими каналами и скоростью передачи 10 и 2,4 Гбит/с, что позволяет довести суммарную полосу пропускания в одном ОВ до 1,6 и 0,625 Тбит/с соответственно. Рядом телекоммуникационных компаний ведется активная разработка аппаратуры, дающей возможностьСовсем превышения барьера 10 Тбит/с в суммарной скорости передачи по одному оптическому волокну.

Настоящий этап развития волоконно-оптических систем связи характеризуется как этап поиска путей повышения эффективности систем передачи. Выполнение данной задачи происходит за счет снижения стоимости строящихся систем в основном регионального, городского масштаба и локальных ВОСП. Учитывая массовость этих дешевых и эффективных ВОСП, можно обеспечить большую загрузку магистральных DWDM-систем.

Чтобы обеспечить взаимную совместимость оборудования различных производителей было предложено стандартизировать номинальный ряд оптических несущих, т.е. создать канальный или частотный план. Эту задачу решил сектор стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ), разработав стандарт ITU — Rec. G.692. Первоначально в основу проекта стандарта был положен канальный план с равномерным расположением несущих частот каналов, с их разносом на 0,1 ТГц (100 ГГц). Выбранному спектральному диапазону длин волн, от 1528,77 нм до 1569,59 нм, соответствует область частот шириной 5,1 ТГц. При выборе постоянного шага равного 100 ГГц, в этом диапазоне можно максимально разместить 51 канал. При этом шаг по длине волны получается разным — от 0,78 нм до 0,821 нм (или в среднем 0,8 нм).

Однако в дальнейшем выяснилось, что целый ряд производителей разработал оборудование, способное формировать и выделять оптические несущие, отстоящие друг от друга на 50 ГГц (0,4 нм). В то же время, для многих приложений не требуется такого плотного заполнения рабочего диапазона и расстояние между каналами можно увеличить до 200 и даже 400 ГГц. Таким образом, окончательная версия стандарта ITU G.692 разрешает расстановку каналов с шагом 50, 100, 200 и 400 ГГц (соответственно 0,4; 0,8; 1,6 и 3,2 нм по длине волны). При шаге в 0,4 нм в диапазоне 1529 — 1565 нм удается разместить до 102 каналов.

Проблему увеличения числа каналов в одном волокне можно решить, в первую очередь, за счет расширения рабочего диапазона "вправо" до 1612 нм. Это так называемое 4-ое окно прозрачности кварцевого волокна. Правда, при этом потребуются сверхширокополосные оптические усилители с полосой 10,2 ТГц (84 нм). Это могут быть усилители с использованием мощных источников накачки или тулиевые усилители (TDFFA), работающие в диапазоне 1460 нм и 1650 нм.

 

3.3. Характеристика используемой системы передачи.

 

Для реализации проектируемой волоконно-оптической линии связи предполагается использовать в качестве оборудования оконечных станций мультисервисную платформу магистральных сетей DWDM «ПУСК». Данная аппаратура производится компанией ООО НТО «ИРЭ-Полюс». Компания является одним из ведущим отечественных разработчиков в сфере производста высокоэффективных волоконных лазеров и усилителей, оптических компонентов, узлов, модулей, приборов, подсистем и систем.

Данный выбор продиктован тем, что при всех прочих равных возможностях предоставляемых аппаратурой «ПУСК» и аппаратурой сторонних производителей, мультисервисная платформа «ПУСК» является наиболее экономичным вариантом в плане материальных затрат.

 

Рис.3.5. Внешний вид аппаратуры «ПУСК»

 

Далее приведены возможности и преимущества оборудования «ПУСК».

Мультисервисная DWDM платформа «ПУСК» предназначена для построения магистральных и зоновых DWDM сетей, обеспечивает увеличение пропускной способности сети и интеграцию различных типов оборудования и протоколов передачи.

Аппаратура обладает следующими возможностями и преимуществами:

  • Передача SDH от STM-1 до STM-64, Ethernet, ATM на скоростях до 10 Гбит/с.
  • Организация до 8 DWDM каналов в 1 блоке.
  • Расширение до 160 DWDM каналов.
  • Длина пролета до 300 км регенерационные участки до 2000 км.
  • Транспондеры с оптическим усилителем для настройки мощности.
  • Оптическая коммутация сигнала.
  • Наличие в комплектации Рамановского малошумящего предусилителя.
  • Лучшая цена среди DWDM систем.

Мультисервисная DWDM платформа «ПУСК» имеет сертификат министерства связи и информатизации РФ и полностью лицензирована для использования на территории России.

ПУСК» предназначен для передачи трафика с помощью технологии спектрального уплотнения каналов (DWDM). Оборудование «ПУСК полностью прозрачно для протоколов физического уровня и позволяет осуществлять передачу SDH от STM‑1 до STM-64, а также Ethernet, ATM, PDH, Fiber Channel, ESCON/FICON, FDDI на скоростях от 0,1 до 10 Гбит/с.

«ПУСК» имеет спектр применения от городских до сверхдлинных расстояний. Мощные эрбиевые и рамановские оптические усилители позволяют организовывать пролеты до 300 км без промежуточных устройств. Использование каскадов линейных усилителей и компенсаторов дисперсии позволяет передавать сигналы до 2000 км без регенерации. 

Оборудование «ПУСК» построено по модульному принципу, Вы можете наращивать число спектральных каналов до 8 в одном блоке. Возможна установка нескольких  блоков «ПУСК» в единую сеть для расширения до 160 каналов DWDM в C+L диапазоне.  

Все элементы системы – оптические транспондеры, волоконно-оптические усилители, блок управления или дублированные блоки питания, – могут быть заменены в горячем режиме без выключения оборудования и потери трафика. Наличие блоков оптической коммутации позволяет создавать сети с резервированием 1+1 и кольцевыми схемами.

Транспондеры со встроенными оптическими усилителями обеспечивают цифровую настройку уровней DWDM каналов, что особенно важно в разветвленных сетях.

Мощность, гибкость и надежность в сочетании с привлекательной ценой делают «ПУСК» лучшим решением от городских до магистралей сетей.

Рис.3.6. Применение DWDM платформы «ПУСК»

Модификации системы:

  • 100 км (до 40 км по одному волокну) без предусилителей.
  • 250 км, c оптическими усилителями и предусилителями.
  • 300 км, c рамановскими усилителями.
  • 2000 км, каскад усилителей и компенсация дисперсии.

Состав оборудования:

  • Транспондеры для скоростей от 0.1 до 2.5 Гбит/c (10  Гбит/c).
  • Встроенные в транспондеры усилители мощностью до 17 дБм.
  • Оптический усилитель передачи мощностью от 17 до 30 дБм.
  • Рамановский предусилитель мощностью до 30 дБм.
  • Низкошумящий EDFA предусилитель с NF < 4,5 дБ.
  • Мультиплексоры/демультиплексоры с интервалом 50/100/200 ГГц  по ITU-T.
  • Мультиплексоры OADM для вывода 1,2 или 4 спектральных  каналов.

Система управления:

  • Сетевое управление SNMP, HTTP, локальный терминал  RS-232.
  • Транспондер служебного канала Fast Ethernet.
  • Мониторинг потерь по активным волокнам.

Общие параметры:

  • Дублированные блоки питания 36 - 72/220 В, энергопотребление 165 Вт.
  • Корпус для установки в 19”стойку высотой 6U.
  • Габариты ширина * высота * длина - 483x265x310 мм.
  • Оптические разъемы LC/APC, SC/APC, E2000/APC.
  • Тип волокон: одномодовые SM G.652 или NZDS G.655.
  • Коэффициент ошибок BER не хуже 10^(-12).

В дипломном проекте предполагается задействовать 5 стандартных блоков в качестве единого комплекса оконечной аппаратуры, для достижения желаемой скорости в 400Гбит/с при использовании 40 оптических каналов.

Блоки планируется приобретать в следующей комплектации:

 

  • Транспондеры для скоростей 10  Гбит/c.
  • Встроенные в транспондеры усилители мощностью 17 дБм
  • Оптический усилитель передачи мощностью от 17 дБм.
  • Мультиплексоры/демультиплексоры с интервалом 50 ГГц согласно рекомендации МСЭ-Т G.692.

 

 

 

  1. Выбор кабеля.

 

Оптический кабель представляет собой совокупность волоконных световодов, заключенных в общую влагозащитную оболочку, поверх которой в зависимости от условий эксплуатации могут быть наложены защитные покровы. Основной задачей ОК является обеспечение требуемого качества передачи при соответствующих условиях эксплуатации.

Конструкции ОК в основном определяются назначением и областью их применения.

По условиям прокладки и эксплуатации оптические кабели подразделяются на:

  • Кабели внутренней прокладки.
  • Кабели наружной прокладки.
  • Специальные кабели.

Кабели наружной прокладки применяются на любых (сельских, городских, Зоновых и магистральных) линиях связи и по условиям прокладки их можно разделить на воздушные, подземные и подводные.

При строительстве ВОЛС между городами Казань и Самара предполагается подземная прокладка кабеля. Условия прокладки, категория грунта, климатические условия рассмотрены ранее в главе, посвященной выбору оптимальной трассы. Необходимо подобрать оптоволоконный  кабель, предполагающий прокладку в грунте с использованием кабелеукладчика.

Ниже приведена таблица 4.1. с наименованием всех кабелей пригодных для прокладки в грунт любой категории и производимых на территории Российской федерации.

 

 

 

 

Таблица 4.1. Оптические кабели.

ОК для прокладки в грунте

ЗАО «МКФ»

ОМЗКГМ
4...144
(7,0) / (20,0)

ОМЗКГЦ
2...24
(4,0) / (7,0) / (8,0) / (20,0) / (80,0)

Эликс

ДПС
...
(7,0) / (20,0) / (80,0)

Электро-провод

ОКБ-М6Т, ОКБ-М6П
4...72
(10,0)

Евро-Кабель

ОГД, ОГМ
2...288
(7,0) - (20,0)

ОГЦ
2...24
(7,0) - (20,0)

Саранск-Оптик-Кабель

ОКБ
2...144
(7,0) / (20,0)

ОКБ-Т
2...144
(7,0) / (10,0)

Трансвок

ОКБ
2...144
(7,0) / (20,0)

ОПТЭН

ДПС, СПС
2...144
(7,0) - (80,0)

ТОС, ТОН, ТОГ
2...16
(3,0) - (12,0)

Севкабель Оптик

ДАС, ДАУ, ДПС, ДПУ
2...216
(7,0) - (20,0)

ОПС, ОПУ
2...48
(1,0)

ОКС 01

ДПС
2...288
(11,0) / (15,0) /(20,0) / (25,0)

ОПС, ДАУ
2...24
(7,0) - (20,0)

СОКК

ОКЛК
4...144
(7,0) / (20,0) / (80,0)

ОФС 01

ДКП, СКП
2...144
(3,0) - (80,0)

 

 

 

 

 

Основными различающими особенностями для данных кабелей являются следующие факторы:

 

  • Конструкция кабеля.
  • Тип внешней оболочки.
  • Число оптических модулей и количество волокон в них.
  • Тип используемых оптических волокон.
  • Наличие или отсутствие металлических элементов.
  • Тип бронирования
  • Применяемые силовые элементы
  • Наличие дополнительной оболочки.

 

Все эти факторы оказывают влияния на условия хранения, прокладку, монтаж и последующую эксплуатацию. Также при выборе кабеля стоит уделить внимание на следующие особенности:

 

  • Наличие или отсутствие горючих материалов в конструкции.
  • Максимальный допустимый радиус изгиба.
  • Максимальная растягивающая нагрузка.
  • Номинальный вес.
  • Номинальный внешний диаметр.

 

Для дипломного проекта предполагается использовать кабель ОМЗКГМ производства ЗАО «Москабель – Фуджикура». Данный  кабель пригоден для прокладки в грунт любой категории, оптимален по ценовым параметрам и довольно часто применяется для реализации подобных проектов.

Далее приведены основные характеристики кабеля ОМЗКГМ с иллюстрацией разреза и наименованием составных элементов.

 

ОМЗКГМ

КАБЕЛИ ОПТИЧЕСКИЕ ОМЗКГМ ДЛЯ ПРОКЛАДКИ В ГРУНТЕ

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

 

Кабель оптический магистральный и внутризоновый многомодульный с центральным силовым элементом (ЦСЭ) из стеклопластикового стержня или стального троса, вокруг которого скручены модули (ОМ), содержащие до 12 оптических волокон (ОВ) каждый, и кордели, с оболочкой из полиэтилена (ПЭ), броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным шлангом из ПЭ.

 

Применение:


Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки..

Сертификаты:
Сертификат пожарной безопасности № ССПБ.RU.ОП004.В.00427 (ОМЗКГМН)

В кабелях используются оптические волокна в соответствии с Рекомендациями ITU-Т G.651, G.652В, G.652D, G.655.

По требованию заказчика кабели изготавливаются в оболочке из негорючего материала, с низким газодымовыделением (типа LS) и не содержащего галогенов (типа HF).

 

 

Таблица 4.2. Технические характеристики кабеля ОМЗКГМ.

 

Вид кабеля

Количество ОВ в кабеле

Количество ОВ в модуле

Номинальный расчётный диаметр кабеля, мм

Расчётная масса кабеля, кг/км

Растягивающее усилие, кН

Раздавливающее усилие, Н/1см

Минимальный радиус изгиба кабеля, мм
 

 ОМЗКГМ(Н)-…-01-…-4…144-(7,0)

до 20

до 4

14,0

до 330

7,0

600-1000

280

до 40

до 8

14,8

до 366

7,0

600-1000

300

до 64

до 8

18,3

до 602

7,0

600-1000

324

до 144

до 12

23,6

до 1077

7,0

600-1000

472
 

 ОМЗКГМ(Н)-…-02-…-4…144-(7,0)

до 32

до 4

14,9

до 382

7,0

600-1000

300

до 64

до 8

18,2

до 614

7,0

600-1000

370

до 144

до 12

23,5

до 1089

7,0

600-1000

470
 

 ОМЗКГМ-…-01-…-4…144-(20,0)

до 20

до 4

19,2

до 732

20,0

800-1000

385

до 40

до 8

19,2

до 737

20,0

800-1000

385

до 64

до 8

20,5

до 819

20,0

800-1000

410

до 144

до 12

25,4

до 1333

20,0

800-1000

490

 

Температура эксплуатации кабеля: от - 40°С до +60°C

 

Структура маркировки выбранного кабеля ОМЗКГМ соответствует ТУ 16.К87-001-00.

Таблица 4.3. Маркировка кабеля.

ОМЗКГМ

- 10

- 01

- 0,22

- 16

- (7,0)

 

 

 

 

 

Допустимое растягива-
ющее усилие, (кН)

 

 

 

 

Количество оптических волокон (ОВ)

 

 

 

Коэффициент затухания:
0,22 дБ/км на длине волны 1550 нм;
0,35 дБ/км на длине волны 1310 нм;
0,70 дБ/км на длине волны 1310 нм;

 

 

Номер разработки: для кабелей с индексом М и МН
01 - центральный силовой элемент (ЦСЭ) из стеклопластика;
02 - из стального троса;
03 - из стальной проволоки;

 

Диаметр модового поля, сердцевины:
10 - для одномодового ОВ с несмещенной дисперсией;
10А - для одномодового ОВ с низким пиком воды и расширенной рабочей полосой длин волн;
9,5 - для одномодового ОВ с ненулевой смещенной дисперсией;
50 - для многомодового ОВ;
62,5 - для многомодового ОВ;

Обозначение назначения кабеля, условий прокладки и конструктивных особенностей:
ОМЗКГМ: О - Оптический кабель, М - Магистральный, 3 - Зоновый, К - Канализация, Г - Грунт, М - Многомодульной конструкции.
ОМЗКГЦ: О - Оптический кабель, М - Магистральный, 3 - Зоновый, К - Канализация, Г - Грунт, Ц - Одномодульной конструкции с центральной трубкой.
ОКСТМН: ОК - Оптический кабель, СТ - Стальная гофрированная броня, М - Многомодульной конструкции, Н - Негорючая оболочка
ОКСТЦ: ОК - Оптический кабель, СТ - Стальная гофрированная броня, Ц - Одномодульной конструкции с центральной трубкой.
ОККТМ: ОК - Оптический кабель, К - Канализация, Т - Трубы пластмассовые, М - Многомодульной конструкции.
ОККТЦ: ОК - Оптический кабель, К - Канализация, Т - Трубы пластмассовые, Ц - Одномодульной конструкции с центральной трубкой.
ОКСНМ: ОК - Оптический кабель, С - Самонесущий, Н - Неметаллический, М - Многомодульной конструкции.

 

Принимая во внимание данный способ маркировки полное наименование выбранного кабеля будет выглядеть следующим образом ОМЗКГМ-9,5-01-0,20-48-(7,0).

Предполагается использовать кабель с 48-ю оптическими волокнами (6 модулей), данное количество учитывает как рабочие, так и  незадействованные волокна.

Для систем со спектральным уплотнением наиболее подходящими являются волокна соответствующие рекомендации ITU-T G.655. Эта рекомендация описывает одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией, для которых абсолютное значение хроматической дисперсии меньше, чем некоторое малое ненулевое значение во всем диапазоне рабочих длин волн. В соответствии с этим,  в кабеле будут использованы волокна соответствующие волокну с атрибутами типа «С» согласно рекомендации ITU-T G.655.

 Далее приведены параметры выбранного волокна (таблица 4.3), а также других одномодовых волокон, использование которых в данном проекте возможно. Все данные взяты с официального сайта производителя используемого кабеля ЗАО «Москабель – Фуджикура»

 

Таблица 4.4. Параметры одномодовых оптических волокон

 

Параметры

Единица измерения

    Значение для ОВ типа
     E            LWP           C

Коэффициент затухания

дБ/км

на волне 1310 нм

0,35

0,35

-

на волне 1383 нм

-

0,35

-

на волне 1550 нм

0,22

0,22

0,20

Длина волны нулевой дисперсии

нм

1301-1325

1302-1322

-

Хроматическая дисперсия

пс/нмoкм

на волне 1285-1330нм

3,5

3,5

-

на волне 1550нм

18

18

-

на волне 1530-1565нм

-

-

1,0-6,0

Наклон кривой дисперсии в нулевой точке

пс/км*нм^2

0,092

0,092

-

Длина волны отсечки

нм

1100-1330

1260

-

Поляризационная модовая дисперсия

пс/км^1/2

-

-

0,5
  1. Схема организации связи.

5.1 Расчет длины элементарного кабельного участка.

 

         В данном разделе дипломного проекта описаны основные принципы проведения расчета длин участков ВОЛП на базе многоканальных ВОСП со спектральным разделением и использованием оптических усилителей. Современные способы организации длинных магистральных линий связи на основе технологии DWDM, предполагают передачу оптического сигнала на тысячи километров без его  полного восстановление в промежуточных пунктах.

Расчет производится по двум критериям: максимальное перекрываемое затуханию и максимально допустимая дисперсия.

 

5.1.1. Расчет длины по перекрываемому затуханию

 

Расчет по первому критерию производится по формуле для максимальной длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) ВОЛП на  базе ВОСП со спектральным разделением каналов (ВОСП-СР) с применением цепочки промежуточных оптических усилителей в пределах участка (секции регенерации). Под ЭКУ следует понимать кабельный пассивный участок, не содержащий активных элементов – оптических усилителей или регенераторов. Обозначим длину ЭКУ через LЭКУ  и проведем следующие вычисления.

 

В данной формуле введены следующие обозначения:

 

 , дБм – Уровень оптической мощности на передаче. Для выбранного типа аппаратуры – Мультисервисная платформа для построения магистралтьных и зоновых сетей «ПУСК», завод-изготовитель «ИРЭ-Полюс», а также предприятие-поставщик продукции в спецификации приводят следующие значения: PS  = 17дБм. Данное значение получено путем сложения мощности лазера и встроенного в каждый транспондер усилителя мощности.

 

 , дБм – Мощность оптического усилителя передачи (БУСТЕР), данный усилитель в различных конфигурациях, в зависимости от комплектации применяемого оборудования, может включаться в его состав сразу  после оптического мультиплексора для компенсации потерь в пассивном оборудовании. Применение подобных усилителей свойственно системам передачи со спектральным разделением каналов DWDM, в которых расщепление и объединение оптических транспондеров происходит с заметным ослаблением сигнала. В зависимости от требований к уровню передачи и от количества используемых спектральных несущих значение параметра КУС ПЕР для используемой аппаратуры можно выбрать из дискретного набора значений 17 дБ, 20дБ, 23дБ, 27дБ, 30дБ, 33дБ, каждому из которых соответствует определенная модель усилителя. Примем значение , что соответствует использованию усилителя модели     EAU-100-B3-C2-MMP-Wxx с мощностью в 100 мВт и предназначенного для работы в С2-диапазоне (1535÷1564 нм).

 

 – Количество оптических каналов.  Используемая в данном проекте аппаратура DWDM в минимальной комплектации обеспечивает мультиплексирование 8 оптических каналов с разнесением несущих 100 ГГц, учитывая удобную модульную структуру оборудования, имеются широкие возможности по увеличению скорости передачи. В данном проекте на первом этапе эксплуатации системы предполагается  обеспечение трафика в 400Гбит/с, что при скорости 10Гбит/с в каждом оптическом канале, достигается использованием 5 модулей оконечной аппаратуры. Итоговое значение количества оптических каналов в одном волокне при такой конфигурации составит . Слагаемое  в формуле вводится для учета потерь в оптических фильтрах при мультиплексировании.

 

 , дБм –  Усиленное спонтанное излучение приведенное ко входу оптического усилителя, определяется по формуле:

 

   , дБм

 

 , (Вт*с2) – постоянная Планка, имеет значение

 

 ,  – скорость света в вакууме, при расчетах в системах WDM обычно используют более точную оценку скорости света .

 

 , Гц – полоса частот цифрового сигнала передаваемого по оптическому каналу, при расчетах определяется, как тактовая частота цифрового сигнала , при учете того, что скорость передачи в каждом оптическом канале достигает величины 10Гбит/с, полосу частот необходимо принимать равной .

 

 , нм – длина волны в третьем окне прозрачности (1529…1565), при расчетах выбирается центральная длина волны в данном диапазоне .

В итоге, после подстановки в формулу для расчета усиленного спонтанного излучения  соответствующих значений, будет получен результат:

 

дБм

 

 , дБ – системный запас ВОЛП. Системный запас учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменение характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОЛП исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора. Также данный запас возможно использовать при учете того обстоятельства, что некоторые активные элементы (СИД и т.д.) имеют тенденцию ухудшения характеристик со временем. Предписания по выбору данного запаса имеются в рекомендации G.957 ITU-T.

Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2 дБ (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6 дБ (наихудшие условия эксплуатации). Примем в расчетах наихудший из возможных вариантов дБ.

 

 , дБ – Запас на дополнительные потери за счет дисперсии и нелинейных искажений в оптическом волокне, выбирается из диапазона от 1 до 3 дБ.  Примем в расчетах наихудший из возможных вариантов дБ.

 

 , дБ – минимально допустимое отношение мощности оптического сигнала к мощности оптического шума на входе приемника используемой волоконно-оптической системы передачи. Исходя из характеристик аппаратуры величина данного параметра выбирается следующей:  дБ.

 

 – количество элементарных кабельных участков на одной регенерационной секции ВОСП. Исходя из тех фактов, что общая длина линии связи является известной и составляет 327 км, а также что оконечное оборудование, с помощью которого предстоит реализовать данный проект, позволяет передавать оптический сигнал без промежуточного полного восстановления на расстояния до 2000 км, то возможно предположить и использовать в расчетах, что вся трасса будет состоять из двух ЭКУ. Если в результате предварительного расчета полученная длина кабельного участка между двумя активными элементами не будет удовлетворять требованиям, то есть произведение величины ЭКУ на предположенное количество данных участков не составит всей прокладываемой трассы, то необходимо скорректировать расчет, соответственно изменяя значения параметра  . Для проведения расчета примем значение

 

 , дБ/км – коэффициент затухания, представляет собой ослабление света при прохождении одного километра волокна. В соответствии с рекомендацией G.655 международного союза электросвязи, описывающей основные характеристики одномодового волокна с ненулевым дисперсионным смещением, значение этго параметра не должно превыщать значения 0,35 дБ на длине волны 1550 нм. Выбранный для строительства проектируемой ВОЛС кабель «ОМЗКГМ», производства компании ЗАО «Москабель – Фуджикура» содержат волокна FutureGuide™-LA G.655, которые по своим параметрам, заявленным производителем в спецификации, полностью соответствуют волокнам типа «С» из данной рекомендации, и имеют коэффициент затухания равный дБ/км.

 

 , дБ – затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя. Вносимые потери применяемых, наиболее популярных миниатюрных оптических разъемов изменяются в диапазоне от 0,3 до 0,6 дБ. При строительстве ВОЛС предполагается использовать оптические разъемы типа «MT-RJ». Малый форм-фактор позволяет реализовать большую плотность упаковки на коммутационной панели и плотную схему упаковке на стойке. Вносимые потери составляют около  дБ.

 Ниже приведен ряд преимуществ данной модели коннектора.  Разъем «MT-RJ» (Mass Termination) является дуплексным – предназначен для подключения сразу двух волокон. Конструктивной особенностью разъема является наличие в литом корпусе коннектора двух металлических направляющих, которые при стыковке двух коннекторов устанавливаются в соответствующие гнезда. Таким образом осуществляется позиционирование коннекторов и центрирование осей волокон. При сборке разъема типа «MT-RJ» эпоксидный клей для вклейки волокон не используется и не требуется полировка наконечника с ОВ, так как в его конструкции пременяется не одно волоконный, а двухволоконный МТ-наконечник с механически закрепляемым по технологии CoreLink (предварительно отполированным) ОВ. Использование единого наконечника для обоих волокон позволяет не только уменьшить габариты выбранного разъема, но заметно снизить его стоимость.  

Далее приведена сравнительная таблица наиболее используемых миниатюрных разъемов.

 

 , дБ –  среднее значение затухания мощности оптического излучения неразъемного оптического соединителя на стыке между строительными длинами кабеля. Сварное соединение наиболее широко используется для постоянного соединения одномодового волокна (в отдельных случаях возможно применение механического соединения). Получения хорошего сварного сростка значительно упрощается с каждым годом,  учитываю постоянный прогресс сварочного оборудования, процедур и практики сварки, в дополнение к постоянному улучшению контроля за геометрией волокна в процессе производства. В результате типичный диапазон достигаемых вносимых потерь составляет 0,04 – 0,1 дБ для одномодовых волокон. Величина этого затухания во многом зависит от квалификации персонала, типа сварочного оборудования и качества оптического волокна (возможные несовпадения в диаметрах сердцевин). В расчете будет использоваться значение  дБ.

 

 , км – среднее значение строительной длины кабеля.  Оптические кабели поставляются на деревянных барабанах в зависимости от заказываемой строительной длины.  Упаковка барабанов обшивкой из деревянных досок обеспечивает надежную защиту кабеля при транспортировке и хранении.

Приведенные далее таблицы типов барабанов и стандартно используемых строительных длин кабеля позволят  определить оптимальную загрузку транспортных средств. Все данные взяты с официального сайта компании-производителя кабеля ЗАО «Москабель – Фуджикура».

                                                                                                                

 

                                                                        Рис. 5.1  Кабельный  барабан.         

       

 

Тип барабана

Габариты, (мм)

Масса барабана с обшивкой, (кг)

А

B

C

D

E

12а

1220

880

650

710

70

151

14

1400

880

750

710

70

217

16a

1600

980

800

800

80

295

17a

1700

1120

900

900

80

367

18a

1800

1140

900

900

80

494

20a

2000

1310

1000

1060

80

725

Таблица 5.1 Типы кабельных барабанов.

 

 

Таблица 5.2. Выпускаемые строительные длины.

Марка кабеля

Количество оптических волокон в кабеле

Диаметр кабеля, (мм)

Тип барабана

12а

14

16a

17а

18а

20a

Длина кабеля на барабане, (м)

ОМЗКГМ-10-01-0,22-4…144-(7,0)

до 24

13,9

2430

3240

4700

6200

7310

11600

до 48

14,8

2150

2900

4150

5550

6550

10600

до 72

17,2

1600

2130

3300

4110

4840

7500

ОМЗКГМ-10-02-0,22-4…144-(7,0)

до 32

14,9

2110

2810

4100

5410

6370

10000

до 64

18,2

1430

1910

2750

3670

4320

6150

ОМЗКГМ-10-01-0,22-4…40-(20,0)

до 40

19,1

1280

1710

2500

3290

3880

5970

 

 

При строительстве ВОЛС предполагается использовать кабель с 48 оптическими волокнами и барабаном типа «18а», что определяет  строительную длину кабеля км. При данных соотношениях длины  и размеров барабана удается достигнуть компромисса в плане удобства транспортировки и прокладки, а также снижения суммарной величины потерь в сварных соединениях за счет уменьшения общего количества строительных длин, необходимых для организации всей линии связи.

 

В результате подстановки всех описанных выше величин в формулу по расчету длины элементарного кабельного участка получим следующее значение:

 

 км

 

Данный расчет учитывает накопление оптических шумов за счет промежуточных оптических усилителей и предполагает одинаковость протяженностей ЭКУ на участке регенерации, уровней мощности оптического излучения и значения  на входах приемников ВОСП всех оптических каналов, а также условие, что коэффициент усиления промежуточного усилителя значительно превышает усиление усилителя мощности на передаче.

Полученное значение длины ЭКУ является достаточным при условии предварительно выбранного ранее общего количества кабельных участков на регенерационной секции. Исходя из этого значения, определяется требуемое количество промежуточных линейных усилителей. В нашем случае является достаточным применение лишь одного усилителя типа EDFA (усилители на волокне легированном эрбием).

 В соответствии с требованием одинаковости  протяженностей ЭКУ на участке регенерации, необслуживаемый усилительный пункт необходимо расположить приблизительно в средней точке проектируемой магистрали.

 

 

 

 

5.1.2. Расчет по максимально допустимой дисперсии.

 

Расчет допустимой дисперсии в ОВ производиться по нижеследующей методике.

Исходным параметром является допустимое уширение оптических  импульсов , пс,  по отношению к тактовому интервалу цифрового сигнала для данной скорости передачи. Дисперсионное уширение оказывает заметное негативное воздействие на качество передаваемой информации. Оно влияет на характеристики приемника по двум причинам.

Первая заключается в том, что уширение импульса может распространить его действие на соседний битовый интервал и привести к межсимвольной интерференции.

Вторая причина в том, что пиковая энергия импульса уменьшается в результате уширения в целом. В результате зачастую приходиться увеличивать уровень входного сигнала на приемной стороне, чтобы компенсировать влияние этого фактора.

В соответствии с рекомендацией ITU-T G.663 вводиться следующая примерная оценка этих явлений – ухудшение показателей системы в среднем на 1 дБ происходит при полной дисперсии примерно 0,4Т, где Т – один битовый период. В соответствии с приведенными данными можно ввести приемлемое значение для максимально допустимого ухудшения качества системы.

Учитывая, что скорость передачи данных в каждом оптическом канале равняется B = 10Гбит/с = 10000000000бит/с , то время отводимое на передачу одного бита информации вычисляется как:

 

 

При данной величине тактового интервала допустимое уширение импульса будет равняться:

 

 

 По известной длине регенерационной секции , которая составляет всю длину проектируемой трассы, что следует условия того, что полное восстановление сигнала производиться только в оконечных пунктах, а в промежуточных осуществляется лишь усиление, определяется суммарная вносимая дисперсия по следующему выражению:

 

 , пс

 

В данной формуле введены следующие обозначения:

 , км –  длина регенерационной секции.

 

 – коэффициент хроматической дисперсии оптического  волокна пс/нм/км для максимальной длины волны рабочего диапазона, представляет собой уширение в пикосекундах, происходящее в импульсе шириной один нанометр при прохождении одного километра волокна. 

Хроматическая дисперсия возникает из-за наличия зависимости показателя преломления материала, из которого сформирован волновод, от длины волны. Влияние данного вида дисперсии становиться особенно заметным при переходе на очень высокие скорости передачи (более 1 Гбит/с), при этом битовый период, а следовательно и битовый интервал, становиться настолько мал, что даже при использовании DFB-лазера с его очень узкой спектральной линией, наблюдается эта форма материальной дисперсии.

 В соответствии с рекомендацией G.655 ITU-T, для волокон типа «С», коэффициэнт хроматической дисперсии нормируется в диапазоне длин волн 1530 – 1565 нм, и должен быть не менее 1 пс/нм/км и не более 10 пс/нм/км, при этом разница между максимальной и минимальной не должна превышать 5 пс/нм/км, знак дисперсии может быть как положительным так и отрицательным.

В применяемом для реализации ВОЛС кабеле «ОМЗКГМ» используются волокна полностью соответствующие требованием данной рекомендации. В официальной спецификации от производителя приводятся следующие  значения  хроматической дисперсии:

 

 

 – коэффициент поляризационно-модовой дисперсии. 

В одномодовом волокне присутствует лишь одна мода. Однако если учитывать поляризацию, то в одномодовом волокне присутствует две моды. В идеальном случае при использовании волокна с точной геометрией моды можно считать взаимно ортоганальными, а их поляризацию линейной. Также в этом случае можно говорить об оси быстрого распространения (для доминантной моды) и об оси медленного распространения. Неидеальность любого волокна объясняется многими факторами: ряд напряженных состояний возникающих в волокне в процессе производства (вытягивание сердечника и оболочки из заготовки), механическое действие процесса намотки волокна на оправу, вызывающее ассиметричное напряжение, другие напряжения при окончательной прокладки кабеля. Все эти действия приводят к деформации, нарушения округлости волокна или концентричности сердцевины относительно оболочки, к удлинениям или изгибам волокна, в результате чего происходят изменения в ориентации модовых осей, относительной скорости распространения света по каждой из осей, обмену мощностями между состояниями поляризации, что и является основным источником поляризационной модовой дисперсии. Единственный действенный способ по уменьшению данной дисперсии заключается в ужесточение контроля на этапе производства волокна.

В рекомендации международного союза электросвязи G.655, максимальное допустимое значение поляризационной модомой дисперсии устанавливается на уровне не более .

Используемое волокно также имеет величину дисперсии данного вида в пределах .

 

 , нм – Результирующая ширина спектра оптического сигнала, распространяющегося по оптическому волокну, в первом приближении вычисляется по формуле:

 

 

В выражении используются следующие обозначения:

 

 , нм – Ширина спектра модулируемого источника оптического излучения на уровне -20дБ.

 По данным производителя оконечной DWDM аппаратуры, используемой в проекте, источником сигнала в этих системах является полупроводниковый лазер с распределенной обратной связью «DFB».

Данный тип лазеров имеет самую узкую спектральную линию излучения среди всех широко распространенных типов лазеров на рынке. При нормальных условиях эксплуатации от типовых DFB лазеров можно ожидать ширину полосы излучения на уровне около 0,2 нм. Стоит также учитывать, что подобные лазеры – очень дорогостоящие устройства, при этом на практике почти всегда используются именно эти лазеры для работы с длинными и сверхдлинными пролетами секций ВОСП. Для уверенности в оптимальной работе DFB лазера, они часто дополнительно укомплектовываются сложными компонентами, как например системами мониторинга текущего состояния и термоэлектрическими охладителями.

В расчетах будет использовано следующее значение ширины спектра излучения полученное из характеристик применяемого оконечного оборудования .

 

 , нм – Ширина спектра цифрового сигнала, связанная с его скоростью передачи, определяется как:

 

 , нм

 

В данном выражении введены следующие обозначения:

 

 , нм – центральная длина волны модулируемого источника излучения, определим данную величину как центральную длину волны из используемого диапазона 1535÷1564 нм, в соответствии с этим примем следующее значение нм.

 

  ,  – скорость света в вакууме, при расчетах в системах WDM обычно используют более точную оценку скорости света

 

 , Гбит/с – скорость передачи данных в каждом отдельном оптическом канале, выбрана на уровне транспортного модуля STM-64, согласно синхронной цифровой иерархии и составляет Гбит/с.

 

 – коэффициент значение, которого варьируется в зависимости от выбранного линейного оптического кода. 

Выбор формата крайне важен при проектировании ВОСП, и при этом существует немало компромиссных вариантов. Например, формат RZ помогает избавиться от случайного смещения базового уровня. Для выделения сигнала синхронизации в синхронных системах связи, RZ является наиболее предпочтительным, благодаря возможности самосинхронизации. Однако он требует вдвое большей полосы пропускания по сравнению с форматом кода NRZ. Используя формат NRZ, можно поддерживать наибольшую мощность в расчете на бит информации, при условии, что допускается случайное смещение базового уровня. Достижение такой мощности особенно желательно при использовании в качестве источников СИД. С другой стороны, ЛД-источники позволяют достигать высокого уровня мощности за короткий интервал, продляя тем самым работоспособность ЛД и делая формат RZ более привлекательным.

Увеличение срока службы при коротком цикле может быть хорошим компромиссом для систем с высокими скоростями модуляции, используемыми в результате требований увеличить ширину полосы пропускания ВОСП. Системы с RZ кодом требуют как минимум вдвое большей полосы пропускания канала, чем системы с кодом NRZ пр той же скорости передачи данных. Это вызвано тем, что системы с кодом RZ используют много больше переходов в единицу времени при той же самой двоичной последовательности, чем системы NRZ.

В соответствии с вышеприведенными данными этот коэффициент устанавливается в диапазоне от 0,33 до 0,67 при использовании сигналов с RZ кодом и равняется 1 при использовании кода NRZ.

В проектируемой системе планируется использовать  NRZ код в качестве основного линейного кода, следовательно коэффициент  принимает значении =1 для последующих расчетов.

Проведем расчет ширины спектра цифрового сигнала:

 

 

Проведем расчет результирующей ширины спектра оптического сигнала:

 

 

Теперь, когда определены все необходимые величины, произведем расчет общей вносимой дисперсии:

 

 

Так как не выполняется условие , то становиться необходимым применение компенсаторов дисперсии. При этом величина компенсируемой дисперсии определяется как разность:

 

 

Следует учесть что обычно проводится возможно меньшая компенсация дисперсии, так как при этом компенсатор будет вносить меньшие потери

Хроматическая дисперсия накапливается в значительной степени линейно с ростом пути, пройденного в волокне. Это значительно облегчает её компенсацию. Осуществления компенсации происходит путем добавления к работающей линии передачи волокна с большой дисперсией, коэффициент которой имеет противоположный знак, а величина примерно равна той, что накопилась в работающей линии. Применяемые для этих целей специальные волокна  могут иметь дисперсионный коэффициент на уровне –200 пс/нм/км, при этом длина DCF должна быть как можно короче.

При использовании DCF в неминуемо возникает ряд проблем.

 Во-первых, специальное волокно, используемое в  DCF, вносит значительно большие потери, чем работающее волокно. Эти потери составляют от 0,4 до 1 дБ/км и добавляются к общим потерям линии передачи.

Во-вторых, требуется значительные длины DCF для компенсации дисперсии на больших пролетах.

В-третьих, использование DCF приводит к возрастанию уровня нелинейных эффектов.

Выбор требуемого модуля DCF для реализации данного проекта будет производиться из продукции, предоставляемой производителем оконечного оборудования, компании «ИРЭ-Полюс». Для компенсации все величины излишней дисперсии достаточно применение одного модуля типа DCU-N330-R1-SM-C, позволяющего компенсировать уширения до -330 пс/нм/км. Установка данного модуля предусмотрена в приемной части аппаратуры, следовательно, компенсация будет осуществляться лишь в оконечных пунктах. Ниже приведена таблица с параметрами типовых выпускаемых компанией «ИРЭ-Полюс» модулей DCF.

 

Таблица 5.3 Компенсаторы дисперсии.

Компенсаторы дисперсии

Компенсатор дисперсии DCU-330

Компенсация до -330 пс/нм/км

DCU-N330-R1-SM-C

138 591,00р.

Компенсатор дисперсии DCU-660

Компенсация до -600 пс/нм/км

DCU-N660-R1-SM-C

211 410,00р.

Компенсатор дисперсии DCU-990

Компенсация до -990 пс/нм/км

DCU-N990-R1-SM-C

305 370,00р.

Компенсатор дисперсии DCU-1320

Компенсация до -1320 пс/нм/км

DCU-N1320-R1-SM-C

350 001,00р.

Компенсатор дисперсии DCU-1650

Компенсация до -1650 пс/нм/км

DCU-N1650-R1-SM-C

427 518,00р.

 

Введем величину потерь вносимых компенсатором дисперсии DCU-N330-R1-SM-C. В соответствии со спецификацией суммарная величина вносимого затухания данным компенсирующим устройством равняется =5 дБ.

Полученное значение необходимо распределить на количество промежуточных усилителей, равное . Обозначим  , дБ – часть затухания компенсатора, приходящееся на каждый линейный усилитель.

 

дБ

 

Так как в проектируемой ВОЛС предполагается использовать лишь один промежуточный усилительный пункт, то вся нагрузка по компенсации дополнительного затухания за счет применения DCF модуля приходится на один усилитель.

Необходимо проверить выполнение неравенства:

 

 

При его выполнении не требуется изменения длины элементарного кабельного участка, полученного при расчете по максимально допустимому затуханию.

 ,дБ – Затухание элементарного кабельного участка, вычисляется как произведение длины ЭКУ на коэффициент затухания оптического волокна:

 

 = LЭКУ· , дБ

 = 189,3 · 0,2

 = 37,9 дБ

 

 , дБ – Значение уровня выходной мощности промежуточного оптического усилителя.

Для усиления в полосе размещения WDM каналов в основном используются усилители на легированном эрбием волокне – EDFA. В настоящее время данный тип ОУ является доминирующим на рынке. Главное преимущество таких усилителей над регенераторами заключается в том, что в многоканальной WDM системе на каждый канал требуется отдельный регенератор, тогда как на всю систему необходим лишь один усилитель. В простейшей конфигурации EDFA усилитель состоит из мультиплексора с разделением по длине волны, выполняющего функцию объединения светового сигнала накачки с  рабочим оптическим сигналом. Объединяясь, эти два сигнала проходят через активную область (волокно), где и происходит фактическое усиление сигнала. Активная область состоит из специально приготовленного оптического волокна, которое в определенной степени легировано эрбием, редкоземельным элементом.

 

При строительстве ВОЛС предполагается использовать эрбиевый оптический усилитель EAU-500-M1 производства компании «ИРЭ – Полюс». Данный оптический линейный усилитель с мощностью 500 мВт позволяет достичь выходного уровня в пределах величины   = 27 дБм.

 

 , дБ  – минимально допустимый уровень входной мощности оптического усилителя.

Усиление оптического сигнала существенно зависит от уровня входного сигнала. Необходимо учитывать, что усилитель демонстрирует большее усиление для слабых входных сигналов. Для достижения наилучших показателей в работе ОУ следует принять значение минимального входного уровня  = -20 дБм.

Ниже приведена таблица с указанием основных характеристик выбранного ОУ, а также схожих моделей из данной линейки усилителей:

 

Таблица 5.4 Технические характеристики оптических усилителей.

Характеристика

Единицы

EAU-60 M1

EAU-100 M1

EAU-200 M1

EAU-500 M1

EAU-1000 M1

EAU-2000 M1

 

Максимальная мощность

дБм

18

20

23

27

30

33

 

Число выходных портов

 -

1

2

4

8

16

32

 

Разброс мощности по портам

дБ

-

0.2

0.3

0.4

0.6

0.8

 

Спектральный диапозон

нм

1535-1565

 

Неравномерность по спектру

дБ

< 2

 

Шум фактор, при Рвх =
0дБм/ +5дБм

дБ

< 4,5/ < 5,5

 

Нелинейные характеристики
CSO
CTB

дБк


-75
-80

 

PMD

псек

< 0.9

 

Поляризационная зависимость усиления

дБ

< 0.3

 

Коэффициент отражения от входа и выхода

дБ

> 45

 

Оптические разъемы

 -

FC/APC SC/APC и другие по заказу

 

Оптическая изоляция

дБ

> 35

 

Рабочая температура

°С

-10…+50

 

Температура хранения

°С

-40…+70

 

Влажность

%

< 95

 

Корпус

 -

19”, 2U

 

Потребляемая мощность
DC 42-72 В
AC 220 В

Вт

      
15
25

       
15
25

       
20
25

       
25
30

         
30
35

         
45
50

  
 

 

Определив все требуемые величины,  проверим выполнение неравенства:

 

 

Выполнение данного неравенства свидетельствует о правильности выбранной при расчете по перекрываемому затуханию длины элементарного кабельного участка и о достаточности величины усиления промежуточного усилителя.

 

Результат всех расчетов можно свести в таблицу с основными характеристиками проектируемой ВОЛС:

Таблица. 5.5 Сводная таблица результатов расчета.

Длина  регенерационной секции

327 км

Максимальная длина ЭКУ

189,3 км

Затухание сигнала в пределах ЭКУ

37,9 дБ

Выходная мощность ОУ

+27 дБм

Суммарная величина дисперсии

377,8 пс

Компенсируемая дисперсия

-330 пс

Величина допустимой дисперсии

40 пс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Строительно-монтажные работы.

 

Строительство проектируемой волоконно-оптической линии связи предполагается  проводить преимущественно механизированным, бестраншейным способом с применением кабелеукладочного комплекса  КВГ - 2.

 

 

7.1. Подготовка к строительству.


Подготовка к прокладке оптического кабеля включает:

  • Изучение проектной документации;
    • Изучение трассы в натуре и условий производства работ;
    • Подготовку механизмов;
    • Подготовку автотранспорта;
    • Подготовку измерительной аппаратуры;
    • Определение потребности в    рабочей    силе,    необходимых материалах, приспособлениях и устройствах.

 

До начала строительно-монтажных работ их руководителю должны быть переданы:

 

  • план работы с указанием сроков их начала и окончания по регенерационным участкам;
  • проектно-сметная документация на линейно-кабельные сооружения;
  • график сдачи в монтаж кабеля по регенерационным участкам;
  • расчет потребной рабочей силы по специальностям и фонд заработной платы в процентах от сметной стоимости;
  • расчет потребного автотранспорта, источники получения ГСМ;
  • ведомость потребного материала на весь объем работ согласно плану;
  • ведомости потребного инструмента, оборудования и измерительной аппаратуры, а также оборудования по технике безопасности и инвентаря;
  • единые и местные нормы времени и расценки;
  • нормы расхода материалов;
  • технологическая документация (инструкции, технологические карты);
  • журналы производства работ;
  • бланки исполнительной и отчетной документации;
  • укладочная ведомость строительных длин;
  • протокол входного контроля и паспорта на кабель.

 

Все барабаны с оптическим кабелем, поступившие на кабельную площадку, проверяются на отсутствие механических повреждений и соответствие маркировки строительной длины, указанной в паспорте, маркировке, указанной на барабане. При наличии незначительных повреждений они должны быть тут же устранены. При более серьезных повреждениях, которые могли бы повлиять на эксплуатационную надежность или выход кабеля из строя во время прокладки, вопрос о возможности использования этого кабеля должны решаться с представителем заказчика.

В пригодных для прокладки кабеля условиях измеряют затухания оптических волокон. Результаты проверок и измерений заносятся в протокол входного контроля.

В случае обрыва хотя бы одного волокна или увеличение его затухания более чем на 0,ЗдБ по сравнению с, паспортными данными составляется акт с участием (при необходимости) завода-изготовителя и строительная длина возвращается на завод-изготовитель с предъявлением ему рекламаций.

На строительной площадке производится группирование строительных длин кабеля по их размерам и типу. Регенерационный участок должен состоять только из одного типа кабеля, а строительные длины подбираются таким образом, чтобы имеющиеся на трассе пересечения приходились, по возможности, ближе к их концу.

При подборе следует учитывать, что длина нахлеста кабеля от центра соединительной муфты должна составлять 14,5-15,0м.

По результатам группирования для каждого регенерационного участка составляют укладочную ведомость.

Укладочную ведомость вместе с протоколом входного контроля и паспортами на кабель передают руководителю строительно-монтажных работ.

Оптические кабели могут поставляться промышленностью на барабанах различных габаритов. При прокладке кабеля предполагается использовать барабаны типа «18А», размеры и соответствующая длина кабеля для которых приведены в главе №5 данного дипломного проекта. Барабаны с кабелем транспортируются к месту прокладки на специально оборудованных бортовых автомашинах с прицепами или без них. Погрузка и выгрузка барабанов производится автомобильными кранами при помощи покатей.

Категорически запрещается при выгрузке барабанов с кабелем сбрасывать их с автомашины или свободно, без притормаживания, скатывать по покатам. Перемещение барабанов с кабелем на короткие расстояния можно осуществлять перекатыванием в направлении, указанном стрелкой на щеке барабана. Запрещается также перевозка барабанов, установленных на щеки. При такой транспортировке намотка и сам кабель деформируются, витки перепутываются, что в дальнейшем затрудняет размотку и может привести к повреждению кабеля в процессе прокладки.

Погрузке и перевозке на трассу подлежат только исправные барабаны. Если отремонтировать барабан на месте невозможно, то кабель с него перематывается на исправный барабан плотными и ровными витками. Не допускается перемотка с барабана на барабан, установленного на щеки.

 

 

7.2.  Прокладка оптического кабеля в грунт.

 

Оптические кабели прокладываются в грунтах всех категорий, кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям. Способы прокладки ОК через болота и водные преграды должны определяться отдельными проектными решениями.

При прокладке ОК в грунт применяются обычные методы прокладки, применяемые для электрических кабелей связи. Прокладка может осуществляться ручным способом в ранее отрытую траншею или бестраншейным способом с помощью ножевых кабелеукладчиков. Если используются ЗПТ, то сначала одним из указанных способов укладываются в грунт ЗПТ, а затем в них затягиваются ОК. Возможна прокладка ЗПТ с заранее уложенным в них кабелем. Непосредственно в грунт укладываются ОК, имеющие ленточную броню или броню из стальных проволок. Прокладка ОК в грунт должна осуществляться при температуре окружающего воздуха не ниже 10°С.

При более низких температурах (но не ниже 30°С) кабель необходимо выдержать в течение двух суток в отапливаемом помещении и обеспечить прогрев его на барабане непосредственно перед прокладкой.

При любом варианте прокладки кабеля в грунт проводятся земляные работы, к которым относятся:

  • Рыхление грунта, рытье и засыпка траншей и котлованов;
  • Устройство бестраншейным способом горизонтальных скважин через автомобильные, железные дороги и другие коммуникации для прокладки ОК;
  • Планировка трассы перед рытьем траншей механизмами и прокладкой ОК или ЗПТ кабелеукладчиками;
  • Рекультивация нарушенного слоя грунта.

 

Земляные работы выполняются в соответствии с требованиями руководств по строительству линейных сооружений сетей связи. Работы по прокладке ОК в местах пересечения ими охранных зон магистральных трубопроводов газовой и нефтяной промышленности, электрических сетей должны выполняться с учетом требований соответствующих Инструкций по производству земляных работ в охранных зонах указанных коммуникаций.

Производство земляных работ в пределах охранных зон различных коммуникаций допускается только при наличии письменного разрешения организации, эксплуатирующей эти коммуникации и в присутствии их представителей.

При производстве земляных работ следует выполнять (кроме требований руководств по строительству линейных сооружений сетей связи) также требования действующих СНиПна земляные работы, правил охраны линий связи и других норм.

 

 

  • Прокладка оптического кабеля в открытую траншею.

 

При прокладке ОК в отрытую траншею максимальное внимание должно быть уделено ограничению минимального радиуса изгиба ОК, подготовке грунтовой или песчаной постели и засыпке.

Перед прокладкой ОК в отрытую траншею дно ее должно быть выровнено и очищено от камней, строительного мусора и других предметов, которые могут повредить ОК после засыпки траншеи. В скалистых грунтах перед прокладкой ОК дно траншей должно быть очищено от острых выступов и крупного щебня, под кабелем и над ним должен быть уложен защитный слой мягкого грунта или песка толщиной не менее 10 см.

Размотку кабеля и прокладку в отрытую траншею, как правило, производят с помощью специальных механизмов.

 

Прокладку кабеля в подготовленную траншею выполняют одним из следующих способов, применение которых зависит от условий трассы:

 

  • Укладка кабеля в траншею или на ее бровку с барабана, установленного в кузове автомобиля или на кабельном транспортере, который передвигается вдоль траншеи;
  • Вынос всей строительной длины ОК вдоль траншеи на руках.

 

В обоих вариантах при сматывании кабеля барабан должен равномерно вращаться специальными механизмами или вручную. Вращение барабана за счет тяги кабеля не допускается. Скорость вращения барабана должна постоянно согласовываться со скоростью прокладки кабеля по трассе. Не допускается сматывание кабеля с барабана петлями, вовремя размотки следят, чтобы перехлестнувшиеся витки не вызывали резких перегибов и рывков при сходе с барабана.

При прокладке кабеля с движущейся автомашины рабочие, идущие вслед за машиной, принимают сматываемый с барабана ОК и укладывают его на дно траншей или ее бровку, с последующей укладкой ОК в траншею. Скорость движения автомашины вдоль траншеи не должна превышать 1 км/час.

Если рельеф местности и дорожные условия не позволяют использовать технику, прокладка производится с выноской вручную всей строительной длины вдоль траншеи и последующим спуском кабеля в траншею. Необходимое число рабочих определяется из расчета нагрузки на одного рабочего не более 35 кг массы кабеля. Расстояние между рабочими должно быть таким, чтобы кабель при выноске не волочился по земле.

При недостаточном количестве рабочих применяют способ "петли". Барабан в этом случае устанавливают посредине или в другой, заранее отмеренной точке трассы.

ОК должен укладываться посредине дна траншеи без натяжения и плотно прилегать к дну траншеи. При прокладке нескольких кабелей в одной траншее их следует располагать параллельно с расстоянием между ними не менее 50 мм без перекрещивания.

 

 

  • Прокладка кабеля бестраншейным способом.

 

Бестраншейный способ прокладки кабеля с помощью кабелеукладчика, благодаря высокой производительности и эффективности, является основным. При проведении работ по строительству проектируемой ВОЛС данный способ прокладки будет использоваться практически на всей протяженности трассы.

Прокладку ВОК бестраншейным способом производят с помощью специальных кабелеукладчиков, рабочие органы которых прорезают в грунте узкую щель, укладывают кабель на заданную глубину, обеспечивая требуемый радиус изгиба кабеля при выходе из кассеты и исключая его повреждения в процессе прокладки.

При строительстве будет использоваться кабелеукладчик КВГ-2.


 

 


Таблица 7.1. Технические характеристики кабелеукладчиков.

Тип кабелеукладчика

КВГ-1

КВГ-2

Категория разрабатываемого грунта

1-4

1-4

Глубина прокладки, до мм

1500

1500

Диаметр прокладываемого кабеля, до мм

80

80

Диаметр прокладываемых труб, мм

32,40,50,63

32,40,50,63

Скорость прокладки кабеля, км/ч

0,4 - 1,5

0 - 2,5

Диаметр, мм / количество размещаемых барабанов, шт.

2250 мм / 2 шт

2500 мм / 1 шт

Полная масса барабанов, кг

4000

4000

Величина смещения рабочего органа, мм

-

1140

Ширина прокладываемой сигнальной ленты, до мм

75

75

Глубина преодолеваемого брода, м

1,1

1,1

Масса, кг

23000

24000

Базовая модель трактора

Т-170 МБ.01

1/99

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.1. Схематическое изображение кабелеукладчика КВГ-2.

 

 

 

Рис. 7.2. Кабелеукладчик КВГ-2.

 

В грунтах значительной плотности, где могут иметь место выглубление ножа, а также при наличии на трассе каменистых включений и других препятствий, должна производиться предварительная пропорка грунта, осуществляемая пропорщиками. Их технические характеристики приведены в таблице 7.2.

 

Таблица 7.2. Технические характеристики пропорщиков.

Категория разрабатываемого грунта

1 - 4

Глубина рыхления максимальная, мм

1500

Скорость разработки грунта, км/ч

0,5 - 1,5

Радиус поворота минимальный, м

16

Глубина преодолеваемого брода, м

1,0

Удельное давление на грунт, МПа

0,034

Снаряженная масса, кг

20500

Длинна, мм

7850

Ширина, мм

7850

Высота, мм

3154

Базовая модель трактора

Т-170 , Т-170Б

 

Подъем и заглубление ножа кабелеукладчика проводится в предварительно вырытом котловане для предотвращения недопустимых изгибов ОК. Вместе окончания одной строительной длины и начала другой отрывается котлован. Конец проложенного ОК освобождается из кассеты. Оставшаяся длина кабеля не должна быть менее 8 м. С другой стороны котлована заряжают в кассету конец следующей строительной длины ОК, оставляя тот же запас ОК. В дальнейшем в котловане монтируется оптическая соединительная муфта.

Как правило, прокладку производят под постоянным контролем оптического затухания, осуществляемым по результатам измерения затухания волокон кабеля с помощью оптического тестера, рефлектометра или других аналогичных средств измерений.

Для обеспечения контроля волокна строительной длины ОК перед прокладкой сваривают шлейфом. При прокладке кабеля по заболоченным участкам в местности со сложным рельефом, плотных грунтах и т.д. возможен неравномерный ход кабелеукладчика, поэтому необходимо особенно тщательно следить за синхронностью размотки кабеля, обеспечивая его слабину перед входом в кассету. При прокладке ОК недопустимы: вращение барабана под действием натяжения кабеля, рывки кабеля при прокладке в сложных грунтах, наличие препятствий в грунте. 

При любом способе прокладки ОК непосредственно в грунт в местах стыковки строительных длин отрываются котлованы 3000х1200х1200 мм для размещения оптических муфти запаса ОК. Запас ОК должен обеспечивать возможность подачи муфты в зону, удобную для организации рабочего места монтажников. Длина запаса на каждом кабеле, входящем в муфту, после укладки муфты в грунт должна быть не менее 10 м.

Запас ОК, оставляемый при прокладке, должен превышать указанное значение на 5 м с каждой стороны. Этот запас предназначен для проведения измерений на проложенных строительных длинах и для монтажа муфт. Для соединения строительных длин используются оптические муфты в основном тупиковые отечественного и иностранного производства. Монтаж муфт производится в соответствии с инструкциями.

  • Прокладка кабеля в защитных полиэтиленовых трубах.

 

Использование ЗПТ для строительства ВОЛС имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами прокладки кабеля в грунт:

 

  • ЗПТ выполняет функцию механической защиты ОК, благодаря чему может быть применен кабель без брони, т.е. более дешевый, что удешевляет стоимость строительства;
  • Прокладка ЗПТ проводится с помощью тех же средств, что и прокладка оптического кабеля. При этом повреждения ОК при проведении земляных работ исключаются, т. к. ОК вводится в ЗПТ после завершения основной части прокладки;
  • Одновременно можно прокладывать несколько ЗПТ, учитывая резервирование и перспективу расширения сети без повторного проведения земляных работ;
  • В случае, если ОК поврежден или перестал удовлетворять потребностям, он может быть извлечен из ЗПТ и заменен другим; применение ЗПТ с твердым антифрикционным внутренним слоем позволяет прокладывать оптический кабель большой строительной длины.

 

Выпуск ЗПТ, используемых для прокладки ОК, осуществляют многие производители в России и за рубежом. При строительстве предполагается использовать защитные трубы производства компании ООО «Электрокор».

Срок службы ЗПТ, проложенных в грунт, 50 лет. ЗПТ выпускается намотанной на барабаны или в бухтах длиной от 600 до 4000 м. При монтаже ЗПТ планируется применять специальные механические муфты производства ООО «Электрокор», обеспечивающие необходимую герметичность трубопровода и специальный инструмент.

 

  • Прокладка кабеля через водные преграды.

 

Преодоление водных преград при строительстве ВОЛС предполагается осуществлять с использованием опор мостов, без прокладки кабеля по дну водоемов.  Прокладка будет осуществляться согласно статьям документа «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ), данный документ является основным документом  РФ, регламентирующий установку и безопасное использование электроустановок. Далее приведены основные выдержки из статей ПУЭ, которые определяют основные правила подобного типа работ.

Прокладка кабельных линий по каменным, железобетонным и металлическим мостам должна выполняться под пешеходной частью моста в каналах или в отдельных для каждого кабеля несгораемых трубах; необходимо предусмотреть меры по предотвращению стока ливневых вод по этим трубам. По металлическим и железобетонным мостам и при подходе к ним кабели рекомендуется прокладывать в асбестоцементных трубах. В местах перехода с конструкций моста в грунт кабели рекомендуется прокладывать также в асбестоцементных трубах.

 

Все подземные кабели при прохождении по металлическим и железобетонным мостам должны быть электрически изолированы от металлических частей моста.

Прокладка кабельных линий по деревянным сооружениям (мостам, причалам, пирсам и т. п.) должна выполняться в стальных трубах.

В местах перехода кабелей через температурные швы мостов и с конструкций мостов на устои должны быть приняты меры для предотвращения возникновения в кабелях механических усилий.

Прокладка кабельных линий по плотинам, дамбам, пирсам и причалам непосредственно в земляной траншее допускается при толщине слоя земли не менее 1 м.

Прокладка кабельных маслонаполненных линий по мостам не допускается.

 

  • Устройство сложных переходов.

 

Согласно выбранному плану прохождения трассы, предполагается организация 2 переходов через ЭЖД и 41 перехода через автомобильные дороги.

Чтобы не прекращать движение транспорта во время строительства кабельной линии, на пересечении трассы с железной и автомобильной дорогами, как правило, кабель укладывают в предварительно заложенные под проезжей частью трубы.

Укладка труб, в основном, асбоцементных или полиэтиленовых, обычно выполняется способом горизонтального бурения грунта. Прокладка под дорогой асбоцементной трубы, для повышения их изоляции, начинается с покрытия трубы горячим битумом. Число труб определяется проектом. Концы труб должны выходить не менее чем на 1м от края кювета и лежать на глубине не менее 0,8м от его дна.

Бурение грунта и затяжка труб осуществляется гидравлическим буром, бурильно-шнековой установкой или пневмопробойником. Процесс бурения состоит в следующем. С помощью гидравлического блока цилиндров и насоса высокого давления в грунт заталкивается стальная штанга, состоящая из отрезков длиной 1м, навинченных друг на друга по мере продавливания. После выхода на противоположную сторону дороги  конца первой штанги с навинченным наконечником, последний заменяют расширителем, который протягивают в обратном направлении; при этом в грунте в результате его уплотнения образуется канал. Вслед за расширителем в канал затягивают трубы, что обычно удается сделать при ширине перехода до 12м. При более широких переходах трубы затягиваются в канал с помощью разборной штанги при ее обратном движении . Для этого штангу прокладывают на противоположную сторону перехода, и вытягивают с трубой, которую закрепляют с помощью шайбы и гайки , или в последнее затягивают полиэтиленовые трубы подходящего диаметра. Концы труб после их прокладки на переходах немедленно закрывают пробками для предохранения их от засорения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Мероприятия по обеспечению жизнедеятельности.

8.1. Анализ характеристик объекта проектирования, трудовой

деятельности человека  и производственной среды.

 

Целью данного дипломного проекта является строительство магистральной волоконно-оптической линии связи с применением технологии спектрального разделения каналов DWDM между городами Казань и Самара.

Общая длина проектируемой трассы составляет 327 километров, при строительстве ВОЛС предполагается использование кабеля ОМЗКГМ-10-01-0,2-48-(7,0), пригодного для прокладки в грунт любой категории. Прокладка будет осуществляться вдоль автомобильных дорог федерального значения со следующей национальной нумерацией Р239, Р240, Р178 с использованием полиэтиленовых труб «ЭЛЕКТРОКОР» производства ООО «Группа ПОЛИПЛАСТИК».

В качестве станционного оконечного оборудования предполагается использовать мультисервисную DWDM платформу «ПУСК» производства научно-исследовательского центра «ИРЭ-Полюс», специализированную для построения магистральных и зоновых сетей связи. Кроме того, при строительстве проектируемой  ВОЛС возникает необходимость организации промежуточного необслуживаемого усилительного пункта.

При строительстве линии передачи выполняется общий объем работ, связанный с рытьем траншей; с погрузочно-разгрузочными мероприятиями, выполняемыми преимущественно механизированным способами; с работой в кабельных колодцах и канализации, вблизи шоссейных и железных дорог, линии электропередачи; монтажными работами.

Работы при строительстве кабельной линии связи носят как механизированный, так и ручной характер. От того насколько правильно учтены все факторы, зависит работоспособность каждого работника, снижение риска травм  и профессиональных заболеваний. При монтаже муфт и контрольно-измерительных работах следует использовать специальные лаборатории на колесах, которые оборудованы и оснащены всем необходимым для работы кабельщиков.

Необходимо наиболее полно автоматизировать и механизировать работы по прокладке трубки и кабеля, их транспортировке, погрузке и разгрузке.

 

8.2 Анализ выбранных видов трудовой деятельности человека и условий ее протекания.

 

Строительство ВОЛС предполагает выполнение следующих видов трудовой деятельности:

 

  • Прокладку оптического кабеля в грунте;
  • Монтаж оконечных и промежуточных муфт;
  • Оптические измерения;
  • Монтаж и пусконаладочные работы оборудования;

 

Анализируя  содержание технологических  процессов,  осуществляемых работниками при прокладке ОК в грунте, а также при монтаже муфт, сварке оптических волокон (монтаж ОК) можно выделить следующие опасные и вредные производственные факторы, которые могут воздействовать на человека на различных этапах трудовой деятельности:

 

  • Движущиеся машины и механизмы;
  • Повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
  • Повышенная влажность воздуха;
  • Острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовок, инструментов и оборудования;
  • Появление в зоне работы взрывоопасных, пожароопасных и ядовитых сред;
  • Недостаточная освещенность рабочих мест;
  • Повышенный уровень локальной вибрации;
  • Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которого может произойти через тело человека;
  • Воздействие оптического лазерного излучения;
  • Вредные вещества (жидкости для очистки волокон);
  • Попадание остатков оптического волокна на работника;
  • Физические перегрузки;
  • Эмоциональные перегрузки;

 

Прокладка кабеля и монтаж муфт.

 

В настоящем проекте прокладка оптического кабеля предусматривается в грунте вдоль обочины автомобильных дорог в  полиэтиленовых трубах «ЭЛЕКТРОКОР».   Отличие  технологии   прокладки   оптического  кабеля, обусловленное его малыми поперечными размерами и массой в сочетании с большими строительными длинами, заключается в том, что усилие протяжки не должно превышать допустимого значения, а также не допускается кручение кабеля. Однако, в целом, процесс прокладки ОК аналогичен методам работы с медным кабелем связи, что позволяет использовать отлаженные схемы и приёмы, не требующие дополнительной разработки мероприятий по охране труда.

 

Монтаж оконечных и промежуточных муфт и измерение оптического кабеля, напротив, резко отличается от традиционных, требует специальных навыков, предъявляет более жесткие требования к организации рабочих мест. Рабочее место должно быть сухим, иметь достаточное освещение и вентиляцию, обеспечивать размещение в нём рабочего стола, необходимого оборудования, и двух монтажников ВОЛС.

 

Монтаж оптического кабеля.

 

Производство монтажа ОК допускается в смотровых устройствах кабельной канализации или установленной возле него палатке. Рабочее место, подготавливаемое в выше перечисленных условиях, должно отвечать довольно жестким требованиям по освещённости, вентиляции, влажности.

 

Монтаж и контрольные измерения проводит группа ВОЛС, состоящая из двух монтажников и измерителя.

Применение специального инструмента для разделки кабеля, устройство скола волокна, автоматического одно - волоконного сварочного аппарата, рефлектометра требует достаточно высокого уровня подготовки и практики монтажника-оператора. В качестве устройства визуального контроля используется встроенный жидкокристаллический экран. Подробно процесс сварки и монтажа ОК рассмотрены ранее.

Хотя время сварки на автоматическом сварочном аппарате не превышает одной минуты, процесс требует множества высокоточных механических действий монтажника-оператора.

Работы проводятся в помещениях с повышенной опасностью (ЛАЦ, шахты АТС) и особо опасных помещениях (колодцы кабельной канализации, полевые условия). Поэтому, для обеспечения возможности работы в полевых условиях сварочный аппарат снабжён встроенным герметичным никель-кадмиевым аккумулятором и штатным устройством для подключения к 12-вольтовому аккумулятору (бортовой сети автомобиля).

Сварочный аппарат использует для формирования электрической дуги высокое напряжение, которое является опасным для жизни, а дуговой разряд между жилами может привести к возгоранию горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей (спирта и других растворителей).

 

Передаваемое по световоду лазерное излучение находится вне видимого  диапазона длин волн, однако может привести к необратимым повреждениям  сетчатки глаза и ожога открытых кожных покровов. Кроме того, существует возможность возгорания одежды при ее контакте с пучком лазерного излучения.

Спирт и растворители, применяемые при удалении защитных покрытий ОК, являются огнеопасным и горят бесцветным пламенем, могут быть токсичны, а также вызывать аллергическую реакцию.

Образующиеся в процессе монтажа отрезки (обломки) оптических волокон при попадании на пол, монтажный стол или спецодежду, могут привести к ранению оптическими волокнами незащищённых участков кожи монтажника.

 

Техническое обслуживание.

 

Техническое обслуживание ВОЛС предусматривает выполнение эксплуатационным персоналом охранной работы, профилактики, ремонта, аварийно - восстановительных работ и измерения параметров.

Профилактика имеет своей целью выявление и устранение неисправностей и повреждений оптической линии. Причинами повреждений ОК в процессе эксплуатации помимо внешних механических воздействий являются микротрещины волокна. Места внутренних дефектов выявляются с помощью рефлектометра, обрывы кабеля могут быть найдены методом визуального осмотра.

Аварийно-восстановительные работы выполняются после возникновения и обнаружения повреждения ВОЛС с целью восстановления её работоспособности. Предусматривают замену неисправных муфт и участков ОК.

Технология разделки ОК, сборки муфт и сварки (склейки) оптических волокон требует организации специальных рабочих мест.

Исходя из вышеизложенного, проектом должны быть предусмотрены, мероприятия по эргономическому обеспечению рабочих мест, по технике безопасности и противопожарной профилактики рабочих мест монтажников ВОЛС.

 

 

8.3. Мероприятия по эргономическому обеспечению работ при     строительстве линии связи.

 

Для начала рассмотрим эргономическое обеспечение на узлах связи. В помещениях узла связи в течении года температура должна поддерживаться в пределах от плюс 5°С до плюс 40°С при относительной влажности 50-80% для аппаратуры, по основанию ОСТ 45.86-96. Работу обслуживающего персонала можно отнести к категории 1б по интенсивности энергозатрат. Для соблюдения параметров микроклимата помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией с объемом воздуха не менее 20 м/ч на каждого работника.

В помещении должно поддерживаться содержание кислорода 21-22%, озона - не более 0,1мг/м3, легких ионов: 1500-3000 положительных и 3000-5000 отрицательных в 1 см3. Температура окружающего воздуха не ниже плюс 10°С, относительная влажность не более 80%,  отсутствие сквозняков.

 

Помещения должны иметь аварийное, искусственное и естественное освещение, КЕО при боковом освещении не менее 1,0%, по основанию ГОСТ 45.86.-96. Потолок и стены залов должны быть покрашены в светлые тона.

 

                          Рис.8.1. Монтажно- измерительная машина.

 

Организация рабочего места для монтажных работ должна обеспечивать безопасность и удобство выполняемых работ. Так как технология выполнения монтажных работ носит поэтапный характер, конструкция применяемых приборов компактна и не требуется их одновременного использования на одном рабочем месте» а действия кабельщика-спайщика должны быть высокоточные, основной рабочей позой является положение «сидя». Причем конструкция рабочей мебели должна обеспечивать ее регулировку под индивидуальные особенности тела работающего, соответствовать его росту и создавать удобную рабочую позу.

Рабочий стол составляет по высоте 630-680 мм. Столешница, размером 620x1000 мм, оборудована (слева и справа от оператора) приспособлением для закрепления концов монтируемого кабеля (струбцина или часовые тиски).

Поверхность стола матовой фактуры, не создающей отраженной блескости. Пространство для ног работающего: высотой не менее 600 мм, шириной не менее 500 мм, глубиной не менее 600 мм.

Рабочий стул подъемно-поворотной конструкции имеет подлокотники и обеспечивает регулировку сидения и спинки. Высота поверхности сиденья регулируется в пределах 400-500 мм.

Спинка и сиденье стула должны быть   покрыты полумягким не электризующим воздухопроницаемым материалом, легко очищающимся от загрязнений.

Рабочее место оборудовано подставкой для ног, глубиной и длиной равной 400 мм и имеющей бортик по переднему краю высотой 10 мм.

Набор инструментов для разделки ОК (чемоданчик с гнездами для укладки инструмента), сварочный аппарат, и рефлектометр, применяемые на различных этапах (разнесенных во времени) производства монтажа и эксплуатации, размещающиеся в центре рабочего стола,   непосредственно   перед  работником.  Причем  поверхность   экрана, применяемого прибора, перпендикулярна направлению взгляда работника, a ось экрана составляет с уровнем глаз работника угол 20-30°.

При монтаже оптического кабеля внутри объекта, рабочее место размешается непосредствен по в помещениях АТС (ЛАЦ, кабельная шахта).

Монтаж линейного оптического кабеля производится в передвижной монтажно-измерительной лаборатории. Рабочее место кабельщика-спайщика размешаем в салоне кузова па базе автомобиля повышенной проходимости. Габариты салона должны позволять свободное размещение рабочего места, исключив возможность травм из-за ограниченной свободы передвижения.

Салон кузова имеет естественное освещение, однако, для выполнения работ в пасмурную погоду дополнительно оборудуем комбинированным искусственным освещением, с использованием ламп накаливания (питанием от бортовой сети автомобиля 12 В). Причем, освещенность рабочего стола при искусственном освещении не ниже 500 лк, а освещенность экрана дисплея не более 300 лк.

Для борьбы с избыточной инсоляцией (облучением прямыми солнечными лучами) применяем шторы и солнцезащитные козырьки.

Для удаления вредных газов и паров в салоне кузова оборудуем приточно-вытяжную вентиляцию, а непосредственно у рабочего места организуем местный отсос с помощью 12В вентилятора.

Уровень шума на рабочем месте не превышает 50 дБ, что соответствует предельно допустимым нормам по ГОСТ12.1.003-83. (СТ СЭВ 1930-79)

Работы по строительству ВОЛС, исходя из местных условий, следует выполнять в летний период, а для выполнения работ (аварийных) в холодное время года салон автомобиля дополнительно оборудуем обогревом.

Для предупреждения, снижения или устранения нервно-психического, зрительного или мышечного напряжения монтажнику обязательно необходимо выполнять комплекс упражнений, рекомендуемых ПОТ РО-45-005-95.

Организация подобным образом рабочего места монтажника ВОЛС позволяет значительно уменьшить утомляемость работника, повысить качество монтажа стыков ОК, а следовательно, и параметров ВОЛС.

 

8.4. Мероприятия по технике безопасности.

8.4.1. Техника безопасности на  строительных площадках.

 

Для размещения поступающих на строительство барабанов с кабелем, кабельного оборудования и арматуры подготавливают специальные кабельные площадки. Местность, выбранная для площадок, должна быть ровной и сухой, для отвода воды должны быть сделаны водотоки.

Размеры площадки определяются исходя из полного количества барабанов с кабелем и другого оборудования, ожидаемого в данном пункте. Так же учитывается необходимость устройства специальных ям для погрузки-разгрузки, проезда, места для ремонта кабеля и проч.

На строительных площадках должны соблюдаться правила пожарной безопасности. Площадки оборудуются противопожарными щитами, огнетушителями,  ящиками с песком, бочками с водой и т.д.

 

8.4.2. Техника безопасности при монтаже.

 

При выполнении монтажных работ следует помнить и соблюдать меры безопасности при работах с оптическим кабелем, которые определяются его механическими и геометрическими параметрами. Опасным фактором при сращивании оптического кабеля является то, что волокна в оптическом кабеле соединяются при помощи сварки электрической дугой с температурой 1800 градусов С. Сварочный аппарат при сварке необходимо заземлять, все подключения и отключения прибора необходимо осуществлять при снятом на­пряжении питания, сварка проводить под закрытым кожухом. К работе допус­кать лиц с квалификационной группой не ниже III и не имеющие медицин­ских противопоказаний. При монтаже оптических волокон нужно помнить, что дуговой разряд, возникающий между электродами сварочного аппарата, может быть причиной возгорания горючих газов в смотровых устройствах телефонной канализации.

В монтажно-измерительной автомашине отходы оптического волокна при разделке (сколе) необходимо собирать в ящик, а после окончания работ закапывать в грунт. Необходимо также избегать попадания остатков оптического волокна на одежду, работу с волокном производить в клеенчатом фартуке; мон­тажный стол и пол в монтажно-измерительной автомашине после каждой смены обрабатывать пылесосом и мокрой тряпкой; тряпку отжи­мать в плотных резиновых перчатках. Также необходимо:

  • При механизированной прокладке ОК в кабельной канализации обеспечи­вать надежную служебную связь каждого колодца, в котором находится вспо­могательный персонал;
  • При работе с оптическими тестерами не допускать попадания излучения в глаза;
  • Чтобы растворители, применяемые при снятии защитного покрытия оп­тических волокон, имели класс опасности не ниже четвертого;
  • Чтобы рабочая температура растворителя была ниже температуры его ки­пения;
  • Иметь в виду, что растворители могут быть токсичными, огнеопасными и вызывать аллергию;
  • Работу по разогреву и заливке гидрофобным заполнителем, кабельных муфт, производить в спецодежде, брезентовых рукавицах и защитных очках;
  • Разогрев и заливку заполнителя производить в металлической посуде с крышкой, носиком для слива и ручками для переноски.

При работе с машинами и механизмами (кабелеукладочной техникой), ручным вибрационным инструментом вредными факторами являются шум и вибрация. Следовательно, необходимо использовать индивидуальные средства защиты: рукавицы, защитные очки, виброгасящие рукавицы, противошумовые наушники.              

 

8.5. Мероприятия по пожарной безопасности.

 

Источниками возможного возникновения пожара при строительстве и эксплуатации линейных сооружений связи являются:

  • Нарушение правил складирования и хранения горючих и легко воспламеняемых материалов;
  • Использование открытого огня с нарушением правил техники безопасности и курение в не отведённых для этого местах;
  • Небрежная или неумелая работа со сварочным аппаратом, паяльными лампами, паяльниками;
  • Дуговой разряд, возникающий между электродами сварочного устройства, может быть причиной возгорания горючих газов;
  • Короткое замыкание из-за снижения сопротивления изоляции или соприкосновения токоведущих частей с корпусом в монтажно-измерительных машинах.

Монтажные места  оборудуются местной вентиляцией (электропылесос, вентилятор), удаляющей возникающие при работе горючих газы и пыли.

 

8.6. Мероприятия по охране окружающей среды.

 

Соблюдение интересов окружающей среды является обязательным условием любой деятельности человека.

Строительные работы по прокладке кабелей должны проводиться способами, обеспечивающими наименьшее отрицательное воздействие этих работ на среду. При правильной эксплуатации механизмов выхлопные газы работающих двигателей тракторов, утечка и испарение при заправке технических средств горюче-смазочными материалами не должны превышать предельно допустимую концентрацию вредных веществ в воздухе. Категорически   запрещается   проливать   нефтепродукты   при   заправке   механизмов.  Используемые  при  строительстве  транспортные  средства и  оборудование  подлежат размещению только в пределах участков полос, отведенных для указанных целей.

Запрещается использование механизмов, нарушающих почвенно-растительный покров, для передвижения по лесным массивам, за пределами дорог и иных трасс, специально отведенных для этого.

Из сказанного следует, что все виды трудовой деятельности обеспечиваются мероприятиями  по  охране  труда.  Рассмотренные  вопросы техники безопасности и эргономического обеспечения при их выполнении создают безопасную обстановку на рабочих местах при строительстве кабельной     магистрали.     Меры     противопожарной профилактики предотвращают возникновение пожара при ведении работ и эксплуатации.

 

8.7. Вывод.

 

Данная глава дипломного проекта необходима для описания основных принципов техники безопасности при строительстве волоконно-оптических линий связи. Описанные выше факторы риска и меры по его снижению учитывают как общую специфику подобной деятельности, так и присущие исключительно прокладке оптических кабелей особенности.

Все используемое оборудование прошло обязательную сертификацию министерства связи и информационных технологий РФ.

При неукоснительном соблюдении перечисленных в данной главе мероприятий по обеспечению жизнедеятельности удастся максимально сократить травматизм, развитие профессиональных заболеваний среди персонала, снизить вероятность аварий при строительстве и монтаже, избежать несчастных случаев и, как следствие, повысить производительность труда и сократить общие затраты на строительство.

  1. Технико-экономический расчет.

 

Проектируемая ВОЛС между городами Казань и Самара планируется использовать в коммерческих целях. Для оценки эффективности капитальных вложений технико-экономический расчет должен содержать:               

  • Расчет капитальные вложения на строительство проектируемой линии связи;
  • Расчет эксплуатационных расходов по кабельной линии за год;
  • Расчет дохода, получаемого от продукции связи, производимой данной линией связи.
  • Вычисление срока окупаемости капитальных вложений в строительство ВОЛС.

 

 

9.1 Расчёт капитальных вложений на строительства ВОЛС.

 

Величина капитальных вложений на строительство кабельной линии связи определяется в соответствии с «Методическими указаниями по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов» и складывается из затрат на линейные, станционные, гражданские.

 

Капитальные затраты на линейные сооружения связи складываются из следующих затрат:

  • Стоимость кабеля;
  • Стоимость ПВП труб для прокладки кабеля в грунт;
  • Транспортные расходы по доставке кабеля к месту работ;
  • Стоимость работ по прокладке кабеля;
  • Стоимость монтажных работ;
  • Прочие затраты.

 

Капитальные затраты на станционные сооружения складываются из следующих затрат:

  • Стоимости оконченной и промежуточной аппаратуры;
  • Стоимости монтажа аппаратуры и настройки каналов;
  • Прочие затраты.

 

Капитальные затраты на гражданские сооружения включают:

  • Стоимость технических зданий;
  • Стоимость объектов жилищного строительства и благоустройства территории;
  • Прочие затраты.

 

Объем работ по всем сооружениям определен в соответствии со схемой организации связи и трассой прокладки кабеля. Объем работ по станционным сооружениям определен из того, что оконечное оборудование предполагается разместить в существующих линейно-аппаратных центрах оконечных междугородних станций, без реконструкции помещения, поэтому строительство гражданских сооружений не предполагается.

Все затраты, связанные со строительством волоконно-оптической линии сведены в таблицу 9.1.

Сметный расчет составлен на основе прейскурантов поставщиков и производителей оборудования: для оконечного оборудования и оборудования промежуточных пунктов - ООО НТО «ИРЭ-ПОЛЮС», для кабеля и кабельных муфт - ООО «Москабель-Фуджикура», для ПВП труб – ООО «Полипластик». Расценки на прокладку кабеля, монтаж и наладочные работы указаны в соответствии требованиями компании, оказывающей услуги по строительству линий связи - ООО «Таттелеком».

 

Таблица 9.1. Капитальные вложения на строительство.

Наименование статей затрат

Коли­чество

Ед. изм.

Стоимость, тыс.руб.

за единицу

Всего

1

2

3

4

5

I. Приобретение оборудования и кабельных изделий:

Приобретение кабеля*

360

КМ.

65,3

23508

Приобретение муфт для ОК

55

ШТ.

5,6

308

Приобретение ПВП труб

360

КМ.

22,0

7920

Приобретение муфт для  ПВП труб

180

ШТ.

0,3

54

Аппаратура оконечная

2

ШТ.

2650

5300

Аппаратура промежуточная

1

ШТ.

253

235

II. Строительство кабельной магистрали:

Прокладка кабеля кабелеукладчиком

300

КМ.

47

14100

Прокладка кабеля вручную

7

КМ.

85

595

Устройство переходов через реки по опорам моста

20

КМ.

50

1000

Прокладка через автомобильные дороги методом продавливания

41

переход

31

1271

Прокладка через железные дороги методом продавливания

1

переход

25

25

Монтаж  муфт для ОК

55

ШТ.

14

770

Монтаж   муфт для  ПВП труб

180

ШТ.

0,5

90

Транспортные расходы и тара для кабеля = 20% от стоимости кабеля

 

4701,6

Монтаж оборудования = 25% от стоимости оборудования

 

1383,8

Транспортные расходы на оборудование = 6% от стоимости оборудования

 

332,1

Всего

 

61585,5

НДС=18%

 

11085,4

Итого

 

72670,9

 

* - В расчетах требуемая общая длина кабеля и ПВП труб увеличена на 10% в соответствии с требованиями предъявляемыми при проведении подобного рода работ (учет потери кабеля при сращивании, запас в муфтах и т.д.)

 

Сводный сметный расчет затрат приведен в таблице 9.2.

 

Таблица 9.2. Сводный сметный расчет затрат.

Наименование затрат

Всего, тыс.руб

Линейные сооружения

64114,8

Станционные сооружения

8556,1

Всего

72670,9

Прочие работы и затраты (непредвиденные расходы),

15% от общей стоимости

10900,6

Итого

83571,5

 

Величина транспортных затрат в таблице 9.1 и в прочих затрат в таблице 9.2 выбрана в соответствии с Методическими указаниями по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов»

 

 

9.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов.

 

В состав эксплутационных расходов входят следующие затраты:

 

  • Заработная плата производственного персонала;
  • Отчисления на выплату единого социального налога;
  • Затраты на запасные части и расходуемые материалы;
  • Плата за электроэнергию для производственных нужд;
  • Амортизационные отчисления;
  • Прочие расходы.

 

Величина фонда оплаты труда (ФОТ) за год рассчитывается, исходя из требуемой численности работников. Должности требуемых работников приведены в таблице 9.2. Величина заработной платы установлена в соответствии со средним ежемесячным доходом, выплачиваемым в городе Казань на перечисленных должностях. Размер премий устанавливается фиксированным согласно трудовым соглашениям с сотрудниками.

 

Таблица 9.3. ФОТ

Наименование

должности

Кол-во

чел.

Оклад, руб.

Премии,

 

Ночь, выходные,

Итого

Руб.

Инженер

3

22000

5600

2000

88800

Электромеханик

6

18500

4000

1500

144000

Монтер

6

16000

3500

1500

126000

Итого

358800

 

Величина фонда оплаты труда за год составит:

 

ФОТ = 12*358,8 = 4305,6 тыс. руб.

 

Отчисления органам социального страхования производится в размере 26% от величины годового фонда заработной платы и составляет:

 

 тыс. руб.

 тыс. руб.

 

Расчет амортизационных отчислений производиться в соответствии с «Общероссийским классификатором фондов» и «Классификацией основных средств, включаемых в амортизационные группы».

 

Амортизационные отчисления составляют:

 

Для линейных сооружений: норма годовых амортизационных отчислений (срок полезного использования соответствует 7-й группе и составляет 7-10 лет) составляет 5-7,5% - для кабеля проложенного в грунте. Для дальнейшего расчета принимается значение 5%.

 

 , тыс. руб.

 , тыс. руб.

 

 , тыс. руб. – Общий размер затрат на линейные сооружения.

 

Для станционных сооружений: норма годовых амортизационных отчислений (срок полезного использования соответствует 6-й группе и составляет 10-15 лет) составляет 7-10% - для аппаратуры уплотнения кабельных линий, контрольно-измерительной, проверочной и настроечной аппаратуры связи. Для дальнейшего расчета принимается значение 7%.

 

 , тыс. руб.

 , тыс. руб.

 

 , тыс. руб. – Общий размер затрат на станционные сооружения.

 

В соответствии с приведенными вычислениями общая норма амортизации  за год составит:

 

 , тыс. руб.

Материальные затраты включают в себя затраты на материальные и запасные части и формируются, исходя из средне-нормативных величин, составляющих 5-7% от общих капитальных затрат. Для расчетов принимается значение 5%.

 

 , тыс. руб.

 тыс. руб.

 

 , тыс. руб. – Общая сумма капитальных вложения на строительство линейных и станционных сооружений связи.

 

 тыс. руб.

 

Для определения платы за электроэнергию необходимо определить мощность, которую потребляет аппаратура:

 

 кВт/год

 

В данной формуле введены  следующие обозначения:

 

i , кВт - расход электроэнергии, потребляемой каждой из используемых систем. При организации связи предполагается установка пяти стандартных приемопередающих блоков аппаратуры DWDM «ПУСК» в каждом из оконечных пунктов, согласно заявленным в спецификации характеристикам, мощность, потребляемая каждым отдельным блоком, составляет 0,165 кВт. Величина электропотребления аппаратуры усиления оптических сигналов, установленной в промежуточном пункте равняется 0,035 кВт, исходя из характеристик предоставленных производителем.

 

 , %  - КПД выпрямителя. Стандартная величина данного коэффициента для современных выпрямителей принято считать равной  75%.

 

  , ч – Количество часов работы аппаратуры в сутки. Необходимо учесть, что передачу данных предполагается осуществлять непрерывно, за исключением серьезных аварий и полного отказа оборудования, следовательно, время использования аппаратуры составит 24 часа в сутки.

 

В соответствии с  этим определим общую мощность, потребляемую аппаратурой:

 

 кВт/год.

 

Стоимости электроэнергии на производственные нужды составляет 2,04 руб. за 1 кВт-час согласно тарифам на электрическую энергию, реализуемую энергосбытовыми организациями Республики Татарстан (г. Казань) в 2009 году. Годовая оплата за электроэнергию составит:

 

 тыс. руб.

 

Затраты на прочие производственные, транспортные, управленческие эксплуатационные расходы определяются в размере 15% от величины фонда оплаты труда в соответствии с рекомендациями:               

                                     

 тыс. руб.

 тыс. руб.

 

Окончательные, итоговые результаты расчета годовых эксплуатационных расходов сведем в таблицу 9.3.

 

       Таблица 9.4. Эксплуатационные расходы

Наименование затрат

Затраты, тыс.руб.

Фонд заработной платы

4305

Единый социальный налог

1119,5

Амортизационные отчисления

3795,9

Расходы на материалы и зап. части

3205,7

Оплата электроэнергии

40,15

Прочие расходы

645,8

ИТОГО

13112,05

 

 

 

9.5. Расчет доходов от основной деятельности.

 

Основным видом деятельности для получения дохода от проектируемой линии, является сдача в аренду канальных ресурсов крупным операторам связи, Интернет-провайдерам и поставщикам услуг цифрового телевидения.

Предполагаемая ежегодная арендная плата за использование канала в 1 Мбит/с для последующих расчетов принимается равной 150 руб. В итоге общий получаемый доход за год от сдачи канала в 1 Гбит/с составит:

 

 тыс. руб. в год

 

Необходимо учесть, что на первом этапе эксплуатации предполагается неполное использование всей пропускной способности проектируемой магистрали связи, соответственно принимается условие, что будет задействовано не более 70% скоростных ресурсов. Максимальная скорость передачи данных определяется из характеристик аппаратуры и равняется 400 Гбит/с. В результате используемая полезная скорость передачи данных составит:

 

 Гбит/с

 

В соответствии с этим вычисляется полный годовой доход за первый год эксплуатации:

 

 , тыс. руб. в год

 , тыс. руб. в год.

 

 

9.6. Определение срока окупаемости капитальных вложений.

 

Прибыль от реализации услуг связи определяется, как определяется как разница между доходами и годовыми эксплуатационными расходами. Прибыль характеризует эффект от деятельности предприятия в абсолютном выражении.

 

, тыс. руб. в год

, тыс. руб. в год

 

, тыс. руб. – Величина суммарных годовых эксплуатационных расходов.

Необходимо также вычислить чистую прибыль, остающуюся в распоряжении предприятия после уплаты в бюджет РФ 20% от налогооблагаемой прибыли (в данном случае от прибыли от сдачи канальных ресурсов в аренду):

, тыс. руб. в год

, тыс. руб. в год

 

 

Срок окупаемости капитальных вложений является основной оценкой экономической эффективности, проектируемой магистрали, и определяется по формуле, следует учесть, что расчет ведется с подстановкой значения чистой прибыли, полученной за первый год эксплуатации, при дальнейшем развитии сети и увеличении чистой прибыли данный срок может быть уменьшен:

 

 , лет

=2 года 9 месяца.

 

 

9.7. Анализ технико-экономических показателей.

 

Для полной характеристики спроектированной магистральной ВОЛС. В таблице 9.5 приведена система техническо-экономических показателей.

 

   Таблица 9.5. Технико-экономические показатели строительства ВОЛС        

Наименование показателей

Условное

Обозначение

Требование ТЗ

Значение

Система передачи

 

SDH/DWDM

МП «ПУСК»

Тип кабеля

 

Волоконно-оптический

ОМЗКГМ-10А-01-0,22-48-(7,0)

Организуемая скорость передачи данных,

 Гбит/с

 

B

 

400

400

Протяженность трассы,

 км

 

L

 

 

327

Капитальные затраты,

тыс. руб.

 

K

 

 

64114,8

Годовые эксплуатационные расходы,

тыс. руб.

 

Э

 

13112,05

Чистая прибыль от основной деятельности,

тыс.руб. в год

 

П

 

 

23110,26

Срок окупаемости ,

лет

Т

≤5

2 года 9 месяца

 

 

Ввиду быстрого развития телекоммуникационных технологий, срок окупаемости любого подобного проекта не должен превышать 5 лет. Реализация проекта волоконно-оптической системы передачи со спектральным уплотнением каналов между городами Казань и Самара, по результатам расчетов полностью соответствует данному требованию. Расчетный срок окупаемости проектируемой ВОЛС составляет 2 года 9 месяца, что позволяет говорить о высокой инвестиционной эффективности подобного строительства.

Кроме того помимо рассмотренных механизмов получения основного дохода можно использовать различные способы получения дополнительной прибыли:

 

  • Привлечения новых арендаторов для максимального использования возможностей установленной аппаратуры (в расчете принималась лишь 70%-ная загруженность).
  • Увеличение количество приемо-передающих блоков оконечной аппаратуры позволит заметно увеличить пропускную способность кабеля без использования дополнительных волокон (специфика технологии DWDM).
  • Сдача в аренду незадействованных волокон кабеля для передачи менее высокоскоростных сигналов STM синхронной цифровой иерархии других операторов.
  • Организация передачи данных второстепенного трафика по резервным волокнам кабеля.

 

Скачать: TIPLOM_DVDM-1.doc

Категория: Дипломные работы / Дипломные работы по компьютерам

А также:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 

Привет студент

Copyright © 2012-2023 PRIVETSTUDENT.COM
Образовательный сайт
Правообладателям
Наверх