Проектирование магистральной линии связи

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 29 страниц
В избранное:

Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Казахско-Американский Университет

Курсовая работа

Тема проекта: Проектирование магистральной линии связи

По дисциплине Направляющие системы электросвязи

Выполнил:
Тюлебаев Асет
Группа:
РЭиТ(3)С

Алматы 2008

Содержание

Введение

1. Маркетинговые исследования по проектированию трассы Шар –
Усть-Каменогорск
2. Выбор Трассы магистрали
2.1 Выбор марки и типа кабеля
2.2 Характеристика кабеля
3. Расчёт качественных параметров ВОСП
3.1 Расчет числа каналов связи.
3.2 Расчет количества телефонных каналов
3.3 Расчет общего числа каналов
3.4 Расчет количества цифровых потоков
3.5 Расчёт затухания сигнала в оптическом волокне
3.6 Расчёт дисперсии сигнала в оптическом волокне
3.7 Расчёт длины регенерационного участка
4. Выбор системы передачи
4.1 Цифровая первичная сеть SDH
4.2 Технология SDH
4.3 Состав сети SDH
4.4 Построение SDH
Заключение
Список используемой литературы

Введение

АО "Транстелеком" – один из двух ведущих операторов Казахстана, лидер
на рынке Центральной Азии, обладающий прочными и долгосрочными
конкурентными преимуществами.
Компания образована 1 сентября 1999 года, в соответствии с
постановлением Правительства Республики Казахстан, в рамках реализации
которого был организован оператор новой формации на территории Казахстана.
Генеральные лицензии на услуги местной телефонной связи, выделенной
сети связи, услуг сети Интернет и передачи данных, транкинговую связь,
проектирование и строительство телекоммуникационных сетей, позволяют
Акционерному Обществу Транстелеком полноценно эксплуатировать свыше 5 300
км. местной и 3 000 км. магистральной сетей.
Сфера деятельности АО Транстелеком - предоставление услуг связи, как
на операторском, так и на корпоративном уровне. Наиболее значимым и
приоритетным направлением является оказание услуг Акционерному обществу
Национальная компания Казахстан темiр жолы.
С момента образования Компании, коммерческая деятельность
первостепенно направлена на предоставление высококачественного сервиса, в
рамках которого приоритетно обозначена гибкая тарифная политика,
оперативность в организации услуг, индивидуальный подход и подбор пакета
услуг для каждого клиента.
Сегодня в ОАО Транстелеком работают более 2500 тысяч работников,
ежедневно прилагающих свои усилия по оказанию широкого спектра
телекоммуникационных услуг, действуют 14 филиалов находящихся в городах
Астана, Алматы, Костанай, Орал, Атырау, Кызылорда, Шымкент, Оскемен,
Актобе, Кокшетау, Павлодар, Караганда, Семей, Жамбыл по Республике
Казахстан. ОАО Транстелеком присутствует на всех крупных железнодорожных
станциях и малых населенных пунктах расположенных вдоль железных дорог.
Большинство из этих станций находится в сельской местности. ОАО
Транстелеком предоставляет услуги: - местной телефонии - выделенной сети
связи - Интернет и передачу данных - транкинговую связь ОАО Транстелеком
продолжает работы по модернизации телекоммуникационных сетей. Основным
направлением развития средств связи на современном этапе является внедрение
цифровой техники и волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). АО
Транстелеком заканчивает строительство магистральной ВОЛС Алматы-Астана и
планирует ее ввод в эксплуатацию в декабре 2008г. Также реализуется
крупномасштабный проект построения спутниковой сети связи, которая даст
возможность обеспечить услугами телефонной связи, передачи данных и доступа
в Интернет в самых удаленных и труднодоступных уголках Республики.
Актуальность темы в данном курсовом проекте предусматривается
строительство магитсарльнго участка шар – усть -каменогрск (ст.Защита) на
базе ВОЛС.

1 Маркетинговые исследования по проектированию трассы Шар – Усть-
Каменогорск. Заказчиком проекта является АО КТЖ. Релаизаци данного
проекта решает вопросы организации ОТС.
Необходимость трассы проектные решения.

1. Рисунок трассы Шар-Усть-Каменогорск

Рис.1

2. Выбор трассы магистрали

По заданным в техническом задании оконечным пунктам Шар-Усть-
Каменогорск необходимо выбрать трассу магистрали.
Предлагаются следующие варианты трассы:
1. Шар-Черниговка-Калтай-Сартымбет-Алм асай-Молодёжный-Усть-Каменогорск
2. Шар-Сарытау-Остряковка-Первомайский -Завидное-Молодёжный-Усть-
каменогорск
3. Шар-Сарыжал-Шалобай-Бурсак-Завидное - Молодёжный-Усть-каменогорск
Трассу выбирают по следующим параметрам:
• длина трассы L, км;
• количество пересечений трассы с реками ;
• количество пересечений трассы с железными дорогами ;
• количество населенных пунктов

В таблице 1.1 приведены выбранные три трассы с соответствующими каждой
трассе параметрами.

Таблица 1.1 – Сравнительные характеристики трасс магистрали
Трасса Длинна трассы L, км
Т1 149,6 1 8 8
Т2 197 1 9 11
Т3 155 1 11 10

Наиболее предпочтительный вариант трассы, имеющий меньшую
протяженность, минимальное количество речных переходов, наименьшие затраты
на защиту от опасных и мешающих влияний, особенно от электрифицированных
железных дорог, обеспечивающая связью наиболее крупные города. Она должна
проходить параллельно шоссейным и грунтовым дорогам. На переходах через
реки трасса должна располагаться на расстоянии не менее километра от
железнодорожных мостов; на расстоянии 200 м от мостов шоссейных и
грунтовых дорог местного значения (причем ниже мостов по течению реки).
Проанализировав требования предъявляемые к прокладке трассы магистрали
видно (таблица 1.1), что наиболее подходящей является первая трасса Т1. Она
имеет минимальную длину – 149,6 км, минимальное количество переходов через
реки – 1 и железные дороги – 8.

2.1 Выбор марки и типа кабеля

2.2 Характеристики кабеля

Кабель волоконно-оптический ОКЛ.
Кабель волоконно-оптический с одномодовым или многомодовым волокном с
броней из гофрированной стальной ленты.

Риснок 2 - Продольный разрех сечения кабеля

Предназначен для прокладки в кабельной канализации, в трубах, блоках,
коллекторах. технические характеристики:
количество оптических волокон
2-144
коэффициент затухания, дБкм (1550
нм) 0,22 (одномод)
коэффициент затухания, дБкм (1310
нм) 0,7 (многомод)
допустимое растягивающее усилие, кН 1,5-
3,5 кН
рабочая температура, °С
-40...+60°С
минимальный радиус изгиба на угол 90° 250мм
наружный диаметр, мм от
14,4
масса кабеля кгкм от
194

Конструкция кабеля

Рисунок 2.1 - Поперечный разрез

3 Расчет качественных параметров ВОСП
3.1 Расчет числа каналов связи
1. Количество населения в Шаре и Усть-Каменогорске, а также
окрестностях с учетом среднего прироста определяется:

(3.1)

где Н0 – число жителей на время проведения переписи населения, чел.;
Н0 = 305100 чел. в г. Усть-Каменогорск (год проведения переписи
населения – 2008); ЖД ст Защита
Н0 = 22 500 чел. в г. Шар (год проведения переписи населения – 2008);
(Н – средний годовой прирост населения в данной местности, %,
(принимается (2-3)%);
t – период, определяемый как разность между назначенным годом
перспективного проектирования и годом проведения переписи населения, год.
Год перспективного проектирования принимается на 5(10 лет вперед по
сравнению с текущим годом. Если в проекте принять 5 лет вперед то:
t=5+(tn-to)
(3.2)

где tn – год составления проекта; tn = 2008 год
to – год, к которому относятся данные Но ; to = 2008 год
t=5+(2008 - 2008)=5 лет
По формуле (2.1) рассчитаем численность населения в городе Усть-
Каменогорск и в городе Шар :
= 305100∙(1+2100)5 = 336855 чел.
= 22 500∙(1+2100)5 =24842 чел.
3.2 Расчет количества телефонных каналов
Учитывая то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородной
связи имеют превалирующее значение, предварительно необходимо определить
количество телефонных каналов между заданными пунктами. Для расчета
количества телефонных каналов можно воспользоваться приближенной формулой:

(3.3)
где ( и ( - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной
доступности и заданным потерям; обычно потери задаются равными 5%, тогда
(=1,3; (=5,6;
у- удельная нагрузка, то есть средняя нагрузка, создаваемая одним
абонентом, у=0,15 Эрл.;
КТ – коэффициент тяготения, колеблется в широких пределах от
(0,1 до 12)%. В проекте принимаем КТ=12%, т.е. КТ=0,12;
ma и mб – количество абонентов, обслуживаемых тем или иным оконечным
пунктом, определяется в зависимости от численности населения, проживающего
в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения
телефонными аппаратами равные 0,3, количество абонентов будет определяться
как:
m =0.3(Ht
(3.4)
ma=0,3(= 0,3∙336855=101056 чел. (количество абонентов в г. Усть-
Каменогрск );
mб=0.3(= 0,3∙24842=7452 чел. (количество абонентов в г. Шар).
Теперь по формуле (2.3) находим nmлф:
nmлф =1,3∙0,12∙0,15∙(101056∙7452)( 101056 +7452) +5,6 = 168
3.3 Расчет общего числа каналов
Nобщ = Nтлф + Nв + Nтр
(3.5)

где Nв – число каналов ТЧ для передачи сигналов вещания;
Nтр – число транзитных каналов.
Nв=1
Nтр=2
Nобщ = 168+1+2=171

3.4 Расчет количества цифровых потоков
Nцпт = Nобщ 30
(3.6)
Nцпт =171∕30=5,7 2Мбс потока.

3.5 Расчет затухания сигнала в оптическом волокне

Затухание и потери являются параметрами, определяющими дальность
передачи по оптическому кабелю и его эффективность.

Затухания сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и

дополнительными кабельными потерями, обусловленными неоднородностями
конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в
процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовлении кабеля.
Коэффициент затухания в ОВ рассчитываем по формуле:

(3.7) где

Собственные потери OB определим по формуле:

(3.8)

Собственные потери состоит из потерь поглощения ,
потерь

рассеяния и при наличии посторонних примесей могут
быть

значительными. Потери на поглощение существенно зависят от частоты
материала. Затухание в результате поглощениясвязано с потерями на
диэлектрическую поляризацию, линейно растёт с частотой, существенно зависит
от свойств материала световода и определяется по формуле:

(3.9)

где – тангенс угла диэлектрических потерь световода,

Частотная зависимость затухания поглощения имеет линейный характер
при постоянных значениях . Рассеяние обусловлено

неоднородностями материала волоконного световода, размеры которого меньше
длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления и определяется
по формуле [7]:

(4.0)

где - постоянная Больцмана; -

температура перехода стекла в твёрдую фазу; - коэффициент

сжимаемости.

Такое рассеяние называют Реллевским, и оно растёт с частотой
пропорциональности. Потери на рассеяние определяют нижний предел
потерь ОВ.

Потери при наличии посторонних примесей равна Тогда собственные
потери сигнала в оптическом кабеле

Кабельные потери в ОК обусловлены деформацией ОВ в процессе

изготовления, скруткой, изгибами волокон и так далее. Величина ак
в

реальных условиях составляет дбкм. Примем дБкм. Тогда общее
затухание сигнала в оптическом кабеле.

В результате суммирования указанных потерь получается кривая потерь в
реальном кварце. Зоны минимальных потерь называются окнами прозрачности.
Первое окно прозрачности соответствуетмкм, второе

мкм, третье - мкм.

3.6 Расчет дисперсии сигнала в ОВ

Важным параметром волоконно-оптических систем передачи является полоса
частот пропускаемая световодом. Она определяет объём

передаваемой информации. В цифровых системах ограничение обусловлено
тем, что импульс на приёме приходит размытым, уширенным, искажённым из-за
различия скоростей распространения в световоде отдельных его частотных
составляющих. Данное явление называется дисперсией . Причина
хроматической (частотной) дисперсией некогерентность источника
излучения. Дисперсия, вызванная существованием большого числа мод,
называется модовой Результирующая дисперсия определяется по формуле:

(4.1)

В одномодовых ОВ модовая дисперсия отсутствует и результирующие
значение дисперсии определяется хроматической дисперсией. Она состоит из
двух составляющих волноводнойи материальной дисперсией

Волноводная дисперсия связана с зависимостью коэффициента распространения
от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя
преломления от длины волны.

(4.2)

(4.3)

(4.4)

где — ширина спектра источника излучения
значение,

определяемая из справочных данных современных лазерных диодов не
превышает 2нм; — удельная дисперсия материала, примкм;

;- удельная волновая дисперсия, примкм;

Определим материальную дисперсию по формуле:
(4.5)

Определим волноводную дисперсию по формуле :
(4.6)

Определим результирующую дисперсию по формуле :
(4.7)

Явление дисперсии приводит к ограничению пропускной способности ОК,
снижению дальности передачи по ним, так как чем длиннее линия, тем больше
проявляется дисперсия и больше уширение импульса.

(4.8)

Полоса пропускания OB с увеличением длины (км), сужается и
определяется по формуле [7]:

Коэффициент широкополосности или пропускная способность ОВ –это
километрическое значение полосы пропускания .

(4.9)

Чем больше дисперсия и уширение импульса, тем меньше частотный
диапазон использования ОВ.

3.7 Расчет длины регенерационного участка

Расчет длинны регенерационного участка является важным

разделом проектирования. Для обеспечения лучшего качества
передачи информации и экономии затрат предпочтительнее,
чтобы была

максимальной. Величина , в основном, определяется двумя факторами:

потерями и дисперсией в оптическом кабеле. Наиболее перспективными в этом
отношении являются системы с одномодовыми волоконными световодами (ВС) и
длиной волны, равной 1,3 . . .1,55 мкм, которые при малых потерях позволяют
получить высокую информационную емкость. Определение длины регенерационного
участка ВОЛС производится на основе заданных параметров качества связи и
пропускной способности линии после того, как выбрана типовая система
передачи и оптический кабель. Качество связи в цифровых системах передачи в
первом приближении определяется уровнем флуктуационных шумов на входе
фотоприемника и межсимвольной интерференцией, то есть перекрытием импульсов
при их уширении. С ростом длины линии уширение импульсов, характеризуемое
величиной ,

увеличивается, вероятность ошибки возрастает. Таким образом, длина
регенерационного участка ограничивается либо затуханием,
либо

уширением импульсов в линии .

Для безискаженного приема ИКМ сигналов достаточно выполнить
требование:

(5.0)

где Т — длительность тактового интервала ИКМ сигнала; -
длительность импульса;- результирующая дисперсия. Или

(5.1)

где - тактовая частота линейного сигнала.

Если длительность паузы равна длительности посылки, то:

(5.2)

то есть уширение импульса, прошедшего световод одного участка,

не превышает половины длительности тактового интервала. Эти условия
определяют первые расчетные соотношения для определения допустимой длины
регенерационного участка [7]:

(5.3)

или

(5.4)

где - результирующая дисперсия, поскольку
выбран

одномодовыйкабель, то модовую дисперсию не рассматриваем. В одномодовых
оптических волокнах результирующее значение дисперсии определяется
хроматической дисперсией [7]:

(5.5)

которая в свою очередь делится на:

* материальную дисперсию;
* волновую (внутримодовую) дисперсию.
Материальная дисперсия- зависимость показателя преломления

материала от длины волны. С ростом длины волны коэффициент дисперсии
уменьшается [6]:

(5.6)

где - ширина спектральной линии источника излучения, равная
нм для лазера. По техническим данным на нашу аппаратуру
;- удельная материальная дисперсия для кварцевого стекла равна

. Волновая дисперсия - зависимость коэффициента

распространения от длины волны:

(5.7)

где - удельная волновая дисперсия, для кварцевого стекла равна

Суммируя волноводную и материальную дисперсии, получим
хроматическую или результирующую дисперсию [7]:

(5.8)

Эта величина близка к техническим данным аппаратуры и кабеля. Найдем
допустимую длину регенерационного участка:

Второе расчетное соотношение можно получить, учитывая, что мощность
полезного сигнала на входе фотоприемника не должна быть меньше заданной
минимально допустимой мощности , при которой

обеспечивается необходимая достоверность передачи сигнала:

(5.9)

где - уровень мощности генератора излучения,;- потери

в разъемном соединении, (используются для подключения приемника и
передатчика к ОК); - потери при вводе и выводе излучения из

волокна,;- потери в неразъемных соединениях,; -
коэффициент

ослабления оптического волокна,;- строительная длина ОК, км.
Величина:

(6.0)

носит название энергетического потенциала аппаратуры и определяется
типом выбранного источника излучения и фотоприемника.

Энергетический потенциал берем из паспортных данных на выбранную
аппаратуру. Она равна

Длину максимального регенерационного участка,
определяемого ослаблением линии можно получить из соотношения:

(6.1)

где - среднее значение, равное плюс; ;

; ; ; ; (для выбранного

типа фотоприемника);- системный запас ВОСП по затуханию на участка

регенерации.

Системный запас учитывает изменение состава оптического кабеля за счет
появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также
изменения характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием
окружающей среды и ухудшением качества оптических

соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании
ВОСП, исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в
частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне
действия оператора. Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений
системного запаса от (наиболее благоприятные условия

эксплуатации) до(наихудшие условия эксплуатации).

Эти данные взяты из технического паспорта на аппаратуру.

Определяем максимальную длину регенерационного участка:

Таким образом, для одномодового волокна длина регенерационного
участка зависит от ослабления сигнала, но по расчету выполняется с
некоторым запасом, поэтому больше чем в технических данных на оборудование
завода-изготовителя, что может быть, так как расчет поверочный. Возможно,
не были учтены какие-нибудь параметры, измененные заводом-изготовителем в
процессе проектирования или технологии изготовления, что возможно, является
коммерческой тайной, применения кабеля с меньшим затуханием.

Длина между ОП - Кокшетау и ОП - Петропавловск равна 220 км, что
превышает максимальную следовательно, необходимо

установить, на кабельной магистрали, НРП или ОРП.

На проектируемой кабельной магистрали Усть- Каменогорск - Шар
целесообразно использовать транспортный модуль первого уровня STM-1, так
как STM-1 вмещает 155 Мбитc потока. То есть вполне удовлетворяет нашим
потребностям.

4. Выбор системы передачи

Выбор системы передачи для ВОЛС определяется характером передаваемой
информации (телефония, передача компьютерных данных, кабельное телевидение
и др.), а также заданным числом каналов ТЧ в проектируемой ВОЛС.
Учитывая протяжённость, большой объем передаваемой информации, высокие
требования к надежности и качеству связи на волоконно-оптической кабельной
магистрали Шар – Усть -Каменогорск необходимо использовать синхронную
цифровую иерархию (SDH).
4.1. Цифровая первичная сеть - принципы построения и тенденции
развития
Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей,
типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи,
образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств
первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В
основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой
первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как
следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи
сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится
на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред
передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.
Рассмотрим ту часть первичной, которая связана с передачей информации
в цифровом виде. Как видно из рис. 1.1, современная цифровая первичная сеть
может строиться на основе трех технологий: PDH, SDH и ATM.

Рис. 1.1. Место цифровой первичной сети в системе электросвязи

Первичная цифровая сеть на основе PDHSDH состоит из узлов
мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей
между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной
способности (ниже), регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на
протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на
уровне каналов и трактов первичной сети. Схематично структура первичной
сети представлена на рис. 1.2. Как видно из рисунка, первичная сеть
строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи.
Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов
электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства
(радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового
канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую
структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала
используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и
демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной
сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает
помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи
осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в
модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи.
Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.
Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача
электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем
передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие
стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.
Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в
линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во
вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой банк
каналов, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной
связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т.д.).
Существенно, что для всех вторичных сетей этот банк каналов един, откуда и
вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети
соответствовали стандартам.
Cовременная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных
технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и
асинхронного режима переноса (передачи) (ATM). Из перечисленных технологий
только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа
построения цифровой первичной сети.

Рис. 1.2. Структура первичной сети.

Технология ATM как технология построения первичной сети является пока
молодой и до конца не опробованной. Эта технология отличается от технологий
PDH и SDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и
технологию вторичных сетей (рис. 1.1), в частности, сетей передачи данных и
широкополосной ISDN (B-ISDN). В результате при рассмотрении технологии ATM
трудно отделить ее часть, относящуюся к технологии первичной сети, от
части, тесно связанной со вторичными сетями.
Рассмотрим ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.