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:

Шар-Черниговка-Калтай-Сартымбет-Алмасай-Молодёжный-Усть-Каменогорск
Шар-Сарытау-Остряковка-Первомайский-Завидное-Молодёжный-Усть-каменогорск
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: Трасса

Длинна трассы L, км: Длинна трассы L, км

Трасса: Т1

Длинна трассы L, км: 149, 6

: 1

: 8

Трасса: Т2

Длинна трассы L, км: 197

: 1

: 9

: 11

Трасса: Т3

Длинна трассы L, км: 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, дБ/км (1550 нм) < 0, 22 (одномод)

коэффициент затухания, дБ/км (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 кг/км 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 Н ₀ - число жителей на время проведения переписи населения, чел. ;

Н ₀ = 305100 чел. в г. Усть-Каменогорск (год проведения переписи населения - 2008) ; ЖД ст Защита

Н ₀ = 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+(t _n -t _o ) (3. 2)

где t _n - год составления проекта; t _n = 2008 год

t _o - год, к которому относятся данные Н _{о ;} t _o = 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+2/100) ⁵ = 336855 чел.

= 22 500∙(1+2/100) 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 α и β - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются равными 5%, тогда α=1, 3; β=5, 6;

у- удельная нагрузка, то есть средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, у=0, 15 Эрл. ;

К _Т - коэффициент тяготения, колеблется в широких пределах от

(0, 1 до 12) %. В проекте принимаем К _Т =12%, т. е. К _Т =0, 12;

m _a и m _б - 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⋅H _t (3. 4)

m _a =0, 3⋅ Equation. 3 = 0, 3∙336855=101056 чел. (количество абонентов в г. Усть-Каменогрск ) ;

m _б =0. 3⋅ = 0, 3∙24842=7452 чел. (количество абонентов в г. Шар) .

Теперь по формуле (2. 3) находим n _mлф :

n _mлф =1, 3∙0, 12∙0, 15∙(101056∙7452) /( 101056 +7452) +5, 6 = 168

3. 3 Расчет общего числа каналов

N _общ = Nтлф + Nв + Nтр (3. 5)

где Nв - число каналов ТЧ для передачи сигналов вещания;

Nтр - число транзитных каналов.

Nв=1

Nтр=2

N _общ = 168+1+2=171

3. 4 Расчет количества цифровых потоков

N _цпт = N _общ /30 (3. 6)

N _цпт =171∕30=5, 7 2Мб/с 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 поглощения связано 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 а _к в

реальных условиях составляет дб/км. Примем дБ/км. 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 соответствует мкм, 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 волноводной и 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, при мкм;

; - удельная волновая дисперсия, при мкм;

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 Мбит/c 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.