Анализ надежности оптоволоконных линий связи
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Нури М. А.
Анализ надежности оптоволоконных линий связи.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
Алматы 2019
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
КАФЕДРА «РАДИОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОНИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ»
Допущен к защите
Заведующий кафедрой
PhD, ассист. - профессор
Е. А. Дайнеко
«» 2019г.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Тема проекта: Анализ надежности оптоволоконных линий связи
по специальности 5B071900 -«Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
гр. РЭТ-1502 М. А. Нури
«» 2019 г.
(подпись)
ассистент- профессор
А. М. Даирбаев
«» 2019 г.
(подпись)
Хячикян В. С., к. ф-м. н.,
доцент кафедры
«Радиотехника, электроника и телекоммуникации»,
КазНИТУ им. К. И. Сатпаева
«» 2019 г.
(подпись)
Алматы 2019
АО «Международный Университет Информационных Технологий»
Факультет Информационных Технологий
Кафедра «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
Задание на дипломный проект
Нури Мирас Алтынбекулы
Тема проекта: «Анализ надежности оптоволоконных линий связи»
Утверждено приказом № 41/1-с МУИТ от «28» ноября 2018 г.
Срок сдачи студентом законченного проекта «20» мая 2019 г.
Исходные данные к проекту: Волоконно-оптическая линия связи, оптоволокно, надежность
Содержание расчетно - пояснительной записки перечень подлежащих разработке вопросoв:
Глава 1 Анализ волоконно-оптических линий связи
Глава 2 Выбор наиболее перспективных волоконно-оптических линий связи
Глава 3 Расчет надежности волоконно-оптических линий связи
Глава 4 Экономическая часть
Глава 5 Охрана труда и промышленная экология
Лазерный CD диск с текстом дипломного проекта и приложениями:
1. Пояснительная записка к дипломному проектированию.
2. Презентация.
Консультанты по проекту, с указанием относящихся к ним разделов проекта
и. о. профессор, к. э. н.,
Бердыкулова Г. М.
Ассистент-
профессор, PhD
Малгаждарова М. К.
Дата выдачи задания «3» декабря 2018
Руководитель ассистент- профессор А. М. Даирбаев
(подпись)
Задание принял к исполнению М. А. Нури
(подпись)
Календарный план выполнения дипломного проекта
Студент группа курс
Международный Университет Информационных Технологий
(Ф. И. О)
Тема:
(тема дипломного проекта)
Ноябрь
Ноябрь-Декабрь
Составление и представление научному руководителю.
Введение
Глава 1
Глава 2
Глава 3
Глава 4
Глава 5
Заключение
Март-Апрель
15 Апреля
21-25 Января
5-16Февраль
1-5 Aпрель
8-12 Aпрель
13-17 Мая
20-23 Мая
Руководитель А. М. Даирбаев
(подпись)
Задание принял к исполнению М. А. Нури
(подпись)
Дата выдачи задания «3» декабря 2018 г.
АҢДАТПА
Бұл дипломдық жұмыс оптикалық талшықты байланыс желілеріне арналды. Бұл жұмыста оптикалық талшық туралы толық сипатталған. Барлық сипаттамалары, түрлері, типтері және кемшіліктері. Бұл дипломдық жұмыстың негізгі мақсаты оптоталшықты байланыс желілерінің сенімділігін талдау болып табылады. Ең сенімді анықтау арқылы барлық талшықты талдау. Тұжырымдаманы және оны пайдалану саласын талдау. 1 дипломдық жұмыс бөлімінің басшысы талшықты-оптикалық байланыс желілерінің жалпы талдауын, ерекшеліктері мен типтерін сипаттайды. Екінші тарауда ең сенімді талшықты-оптикалық байланыс желісін таңдау туралы айтылады. Мысалы, әр түрлі беріліс ортасының салыстырмалы талдауы, магистральды көлік желілеріне арналған оптикалық талшықтар және толқынды мультиплексирлеу жүйелеріне арналған оптикалық талшықтар. Үшінші тарау про сенімділікті есептеу талшықты-оптикалық байланыс: есептеу Әдістемесі және болжау сенімділігі ТОБЖ, есепке қойылатын талаптарды ОК көрсеткіштері бойынша сенімділік, әдістері сенімділігін қамтамасыз ету үшін ТОБЖ-ӘЖ. Дипломдық жұмыстың төртінші бөлімінде экономика сипатталады. Бесінші бөлім тіршілік қауіпсіздігі негіздерінен тұрады.
Дипломдық жұмыс 60 беттен, 10 суреттен, 3 кестеден, 20 әдебиеттен тұрады.
Түйін сөздер: оптикалық талшықты, кабель, ТОБЖ, жарық толқындары, ВОК, инфрақызыл толқындар
АННОТАЦИЯ
Данная дипломная работа была посвящена оптоволоконной линий связи. В этой работе подробно описано про оптоволокно. Все характеристики, виды, типы а так же недостатки. Основной целью этой дипломной работы является анализ надежности оптоволоконных линий связи. Анализ всей оптоволокны с выявлением самой надежной. Проанализировать концепцию и сферы его использования. 1 глава дипломной работы описывает общий анализ волоконно-оптической линий связи, особенности и типы. Во второй главе рассказывается про выбор самой надежной волоконно-оптической линий связи. Точнее говоря, сравнительный анализ различных сред передач, оптические волокна для магистральных транспортных сетей и оптические волокна для систем волнового мультиплексирования. Третья глава про расчет надежности волоконно-оптической линий связи: Методика расчета и прогнозирования надежности ВОЛС, учет требований к ОК по показателям надежности, методы обеспечения надежности ВОЛС-ВЛ. В четвертая части дипломной работы описывается экономика. Пятая часть состоит из основы безопасности жизнедеятельности.
Дипломная работа состоит из 60 страниц, 10 рисунков, 3 таблиц, 20 источников литературы.
Ключевые слова: оптоволокно, кабель, ВОЛС, световые волны, ВОК, инфракрасные волны
ABSTRACT
This thesis was devoted to fiber-optic communication lines. This work describes in detail about optical fiber. All characteristics, types, types as well as disadvantages. The main purpose of this thesis is to analyze the reliability of fiber-optic communication lines. Analysis of the entire optical fiber to identify the most reliable. Analyze the concept and scope of its use. 1 Chapter of the thesis describes the General analysis of fiber-optic communication lines, features and types. The second Chapter describes the selection of the most reliable fiber-optic communication lines. More precisely, comparative analysis of different transmission media, optical fibers for main transport networks and optical fibers for wave multiplexing systems. The third Chapter is about the calculation of the reliability of fiber-optic communication lines: Methods of calculation and prediction of the reliability of fiber optic, accounting for the requirements for OK in terms of reliability, methods of ensuring the reliability of fiber optic. The fourth part of the thesis describes the economy. The fifth part consists of the basics of life safety.
The thesis consists of 60 pages, 10 figures, 3 tables, 20 sources of literature.
Key words: fiber, cable, fiber optic, light waves, wok, infrared waves
СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения и сокращения
ВВЕДЕНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВОЛС - волоконно-оптические линий связи
ОК - оптическое волокно
ЦСП - цифровые системы передачи
КЛС - кабельные линий связи
НИСМ - национальная информационная супермагистраль
ОВ - оптическое волокно
УНЧ - усилитель низкой частоты
КПД - коэффициент полезного действия
МШУ - малошумящий усилитель
ВВЕДЕНИЕ
Непрерывно возрастающие потребности общества в высокоскоростных и надежных системах передачи информации обусловили разработку и создание волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и развитие методов оптической обработки и передачи информации на основе новейших достижений оптоэлектроники, волоконной и интегральной оптики.
Совершенствование процессов интеграции при разработке оптических устройств и систем и создание оптозлектронных и оптических интегральных схем (ОИС) для высокоскоростных ВОЛС и полностью оптических сетей связи позволяют перейти на качественно новый уровень развития техники и аппаратуры систем связи. Поэтому исследование возможных их применений в современных оптических системах связи и высокоскоростных ВОЛС, являются актуальными.
ВОЛС на основе оптических кабелей (ОК) и современных цифровых систем передачи (ЦСП) в настоящее время занимают ведущее место в системах связи различного назначения.
Особенно перспективно применение ВОЛС, подвешиваемых на опорах воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого напряжения (ВОЛС-ВЛ), имеющих наивысшую надежность по сравнению с другими видами ВОЛС. Кроме этого, ВОЛС-ВЛ обладают рядом конкурентных преимуществ по сравнению с традиционными способами строительства оптических кабельных линий связи (КЛС) . К ним можно отнести отсутствие необходимости отвода земли и уменьшение сроков введения линий в эксплуатацию, снижение капитальных и эксплуатационных затрат.
ВОЛС-ВЛ на основе современной аппаратуры ЦСП в электроэнергетике, как правило, являются системами двойного назначения. Их используют в качестве систем связи, как технологического, так и коммерческого назначения. При этом удельный вес второй составляющей по объему ресурсов может значительно превышать первую, поэтому необходимость разработки методов планирования и построения сетей связи на основе ВОЛС-ВЛ в электроэнергетике с учетом их коммерческого использования и необходимости планирования их окупаемости особенно актуальны в настоящее время.
В последние годы для построения современных высокоскоростных оптических сетей связи получили развитие технологии волнового (BMAVDM (Wavelength Division Multiplexing) ) и плотного волнового мультиплексирования (EDBM/DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ), технология IP (Internet Protocol) поверх технологии асинхронного режима переноса (АРП/АТМ (Asynchronous Transfer Mode) ) и IP поверх технологии синхронной цифровой иерархии (СЦИ/SDH (Synchronous Digital Hierarchy) ) .
Технологии волнового BM/WDM и плотного волнового мультиплексирования ПВМ/DWDM сравнительно новые сетевые технологии для построения высокоскоростных полностью оптических сетей связи. Они основаны на спектральном уплотнении оптических каналов по длине волны.
Возможности систем BMTDWDM позволяют достигать суммарной пропускной способности в оптической линии связи на уровне 1 . . . 10 Тбит/с и вьппе.
При создании волоконно-оптических линий связи необходимы высоконадёжные электронные элементы, преобразующие электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы, а также оптические соединители с малыми оптическими потерями. Поэтому для монтажа таких линий требуется дорогостоящее оборудование. Однако преимущества от применения волоконно-оптических линий связи настолько велики, что, несмотря на перечисленные недостатки оптических волокон, эти линии связи всё шире используются для передачи информации.
Скорость передачи данных может быть увеличена за счёт передачи информации сразу в двух направлениях, т. к. световые волны могут распространяться в одном оптическом волокне независимо друг от друга. Это даёт возможность удвоить пропускную способность оптического канала связи.
В Казахстане «Казахтелеком» построил Национальную информационную супермагистраль (НИСМ) протяженностью 12521 км. Основное кольцо НИСМ - это более 9206 км волоконно-оптической линии связи, в которую включены города Алматы, Тараз, Шымкент, Кызылорда, Актобе, Костанай, Петропавловск, Кокшетау, Астана, Павлодар, Семей, Оскемен, Талдыкорган. Осевая ветка проходит через Алматы, Караганду, Астану. Западное кольцо охватывает города Атырау, Уральск, Актобе и имеет ответвление на Актау.
Кроме того, у компании пять стыков с российскими операторами, по два с Узбекистаном, Кыргызстаном, и три стыка с операторами Китая. С каждым годом протяженность сетей увеличивается не менее чем на 20-30% в год. Общая протяженность волоконно-оптических линий связи составит более 20 тысяч километров.
Стремительное развитие ВОЛС требует анализа надежности и выявления перспективных транспортных и корпоративных сетей.
Целью проекта является исследование надежности ВОЛС для разработки современных линий телекоммуникаций.
1 АНАЛИЗ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
1. 1Типы оптических кабелей.
Наиболее рациональными способами прокладки сетей оптоволоконной связи являются подземные сети и подвесные линии связи. Для проведения линий связи в чаще всего используется технология укладки кабеля под землей. Это один из самых экономичных вариантов, такие коммуникации никому не мешают, риск их повреждения чрезвычайно низок. В том случае, когда невозможно или экономически не выгодно проводить коммуникационную линию под землей, кабель крепят на высоковольтные столбы или другую основу.
Оптические волокна, используемые для построения ВОЛС, отличаются по материалу изготовления и по модовой структуре света. Различают полностью стеклянные волокна (со стеклянной сердцевиной и стеклянной оптической оболочкой), полностью пластиковые волокна (с пластиковой сердцевиной и оболочкой) и комбинированные модели (со стеклянной сердцевиной и с пластиковой оболочкой) . Самую лучшую пропускную способность обеспечивают стеклянные волокна, более дешёвый пластиковый вариант используют в том случае, если требования к параметрам затухания и пропускной способности не критичны.
По типу путей, которые проходит свет в сердцевине волокна, различают одно- и многомодовые волокна (в первом случае распространяется один луч света, во втором - несколько: десятки, сотни и даже тысячи) .
- Одномодовые волокна (SM) отличаются малым диаметром сердцевины, по которой может пройти только один пучок света (См. рис. 1. 1) .
Рисунок 1. 1 - Структура оптического волокна
- Многомодовые волокна (MM) отличаются большим диаметром сердцевины и могут быть со ступенчатым или градиентным профилем. В первом случае пучки света (моды) расходятся по различным траекториям и поэтому приходят к концу световода в различное время. При градиентном профиле временные задержки различных лучей практически полностью исчезают, и моды идут плавно благодаря изменению скорости распространения света по волнообразным спиралям.
Все современные ВОЛС (и одно-, и многомодовые), с помощью которых создаются линии передачи данных, имеют одинаковый внешний диаметр - 125мкм. Толщина первичного защитного буферного покрытия составляет 250мкм. Толщина вторичного буферного покрытия составляет 900мкм (используется для защиты соединительных шнуров и внутренних кабелей) . Оболочка многоволоконных кабелей для удобства работы окрашивается в различные цвета (для каждого волокна) (См. рис. 1. 2) .
Рис. 1. 2 -Структура оптического волокна в разрезе
1. 2 Преимущества ВОЛС
При грамотном проектировании будущей системы и профессиональном монтаже применение волоконно-оптических линий обеспечивает ряд существенных преимуществ:
- Высокую пропускную способность за счёт высокой несущей частоты. Потенциальная возможность одного оптического волокна - несколько терабит информации за 1 секунду.
- Волоконно-оптический кабель отличается низким уровнем шума, что положительно сказывается на его пропускной способности и возможности передавать сигналы различной модуляции.
- Пожарная безопасность (пожароустойчивость) . В отличие от других систем связи, ВОЛС может использоваться безо всяких ограничений на предприятиях повышенной опасности, в частности на нефтехимических производствах, благодаря отсутствию искрообразования.
- Благодаря малому затуханию светового сигнала оптические системы могут объединять рабочие участки на значительных расстояниях (более 100км) без использования дополнительных ретрансляторов (усилителей) .
-Информационная безопасность. Волоконно-оптическая связь обеспечивает надёжную защиту от несанкционированного доступа и перехвата конфиденциальной информации. Такая способность оптики объясняется отсутствием излучений в радиодиапазоне, а также высокой чувствительностью к колебаниям. В случае попыток прослушки встроенная система контроля может отключить канал и предупредить о подозреваемом взломе. Именно поэтому ВОЛС активно используют современные банки, научные центры, правоохранительные организации и прочие структуры, работающие с секретной информацией.
- Высокая надёжность и помехоустойчивость системы. Волокно, будучи диэлектрическим проводником, не чувствительно к электромагнитным излучениям, не боится окисления и влаги.
- Экономичность. Несмотря на то, что создание оптических систем в силу своей сложности дороже, чем традиционных СКС, в общем итоге их владелец получает реальную экономическую выгоду. Оптическое волокно, которое изготавливается из кварца, стоит примерно в 2 раза дешевле медного кабеля, дополнительно при строительстве обширных систем можно сэкономить на усилителях. Если при использовании медной пары ретрансляторы нужно ставить через каждые несколько километров, то в ВОЛС это расстояние составляет не менее 100 км. При этом скорость, надёжность и долговечность традиционных СКС значительно уступают оптике.
... продолжениеВы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
