Введение
Телекоммуникации – область науки и техники, которая включаетсовокупность технологий, средств, способов и методов деятельности человека,направленных на создание условий для обмена информацией на расстоянии.
Стремительное развитие в последние десятилетия XX-го векаразличных систем связи, компьютерных технологий, а также систем, являющихся ихсинтезом, создали предпосылки для появления глобальной информационнойинфраструктуры. Важнейшую роль в этом процессе играют оптико-волоконные системыпередачи данных, поднявшие на невиданную раньше высоту скорость, надежность иобъемы передаваемых данных. Развитие телекоммуникационных технологий и средстввычислительной техники обуславливает стремительные темпы развития новых связныхнаправлений, в основе которых заложена концепция открытых систем:стандартизуемость, гибкость, масштабируемость, функциональность. Это –концепция интеллектуальной сети, которая объединяет телефонные и компьютерныесети, средства и технологии беспроводного доступа, высокоскоростныетранспортные технологии, компьютерную телефонию, имеющую множество приложений,в том числе Internet – телефонию, сотовую телефонию. Идет постоянное развитие ирасширение этой области. Поэтому специалисты, работающие в области разработок,проектирования, строительства и эксплуатации оптических линий связи, внастоящее время востребованы на российском и мировом рынке труда.
Мы даже это видим в недавнем Послание президента РоссииДмитрия Медведева Федеральному Собранию Российской Федерации. Он сказалследующие слова: «На территории всей нашей страны в течение пяти лет необходимообеспечить широкополосный доступ в Интернет, осуществить переход на цифровоетелевидение и мобильную связь четвёртого поколения. Национальная сетеваяинфраструктура должна гарантировать доступ к современным средствам связи влюбой точке и, конечно, по разумным ценам… На нашей территории будут проложенысовременные высокоскоростные оптические магистрали, установлено оборудованиеповышенной производительности и в полной мере задействован потенциал ужепостроенных линий. Это позволит обеспечить обмен всё возрастающими потоками информации,как между российскими регионами, так и между разными странами. Россия,простирающаяся на 11 часовых поясов, призвана стать ключевым звеном вглобальной информационной инфраструктуре».
1. Постановка задачи и исходные данные
В данном курсовомпроекте передо мной была поставлена задача: разработать техническое предложениепо строительству соединительных линий (СЛ) между узлами коммутации городаМагнитогорск (409,417 тыс. жителей по результатам Всероссийской переписи в 2002 г.) и города Учалы (32,196 тыс. жителей по результатам Всероссийской переписи в 2002 г.), при этом линия должна быть волоконно-оптической.
В ходе решения задачидолжны быть выполнены следующие пункты:
1. Выбрать трассу, описать ее.
2. Рассчитать число каналов и потоков.
3. Выбрать схему организации связи.
4. Выбрать тип ВОСП, привести ее структурнуюсхему и технические характеристики.
5. Выбрать тип оптического волокна,описать его конструкцию, привести параметры передачи.
6. Показать, что для выбранного вариантапри длине элементарного кабельного участка (ЭКУ), равного заданному расстояниюL, коэффициент ошибок будет в норме. Для этого:
1) рассчитатьэксплуатационный запас на ЭКУ;
2) рассчитать максимальнодопустимую длину ЭКУ;
3) рассчитать допустимоезначение дисперсии на ЭКУ;
7. Выбрать тип оптического кабеля,привести его эксплуатационные характеристики, изобразить поперечный разрез.
8. Описать основные положения технологиипрокладки ОК.
9. Описать основные требования кустройствам электропитания.
10. Описать организациютокораспределительной сети ЛАЦ.
11. Описать технологию защиты ВОЛС отвнешних электромагнитных влияний.
1.1 Выбор трассы
Трассу для прокладки оптическогокабеля выбирают исходя из следующих условий:
— минимальной длины между оконечнымипунктами;
— выполнения наименьшего объема работпри строительстве;
-возможности максимального применениянаиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;
— удобства эксплуатации сооружений инадежности их работ.
В процессе ознакомления с трассойособое внимание должно быть обращено на сложные участки: речные переходы;пересечения автомобильных, железнодорожных и трамвайных путей, трубопроводов;прокладку кабеля по мостам, тоннелям, в заболоченных местах, на скальных игористых участках, в населенных пунктах. На основании этих данных затемвыбирают наиболее оптимальные планы прокладки ОК на различных участках трассы,детализируют технологию строительства ВОЛС, составляют календарный планпроизводства работ по участкам с учетом трудоемкости операций, рассчитываютпотребность машин и механизмов, определяют пункты возможного размещениякабельных площадок и помещений для проведения входного контроля ОК. Кроме того,решаются вопросы организации служебной связи с помощью радиостанций УКВдиапазона.
Таблица 1 Краткая характеристика каждогоиз возможных вариантов№ п.п.
Наименование Вариант 1 2 3 1 Протяжённость трассы, км 150 101 112 2 Пересечения с автомобильными дорогами 10 - 10 3 Пересечение с ж/д путями 3 - 2 4 Пересечение рек 15 - 6
В моем курсовом проекте, наиболееудобным для проектируемого направления будет третий вариант – это прокладка вгрунт оптического кабеля вдоль автомобильной дороги Магнитогорск – Учалы.Почему?
Во-первых, создание наибольшихудобств при эксплуатационном обслуживании;
Во-вторых, максимальное применениесредств механизации при строительстве;
В-третьих, наикратчайшее протяжение трассы и наименьшее числопрепятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства (реки, карьеры,дороги и прочие препятствия) в сравнение с путями 1 и 2, обозначенных нарисунке 1.
1.2 Расчет числа каналов и потоков
Число каналов,связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численностинаселения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных группнаселения во взаимосвязи.
Численность населения в любомрайонном центре и в районе в целом может быть определена на основаниистатистических данных последней переписи населения (город Учалы 32196 чел. на2002 год; город Магнитогорск 409417 чел. на 2002 год). Количество населения взаданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего приростанаселения.
Сначала определим количество людей,проживающих в соответствующих районах к моменту реализации проекта:
Нt= Н0(1 + DH /100)t,
где DH — коэффициент среднегодового прироста населения, DH = 2 %;
/> - год ввода в эксплуатацию, где
tn — расчётный год для организациипроекта,
to — год, в который производиласьперепись.
t = (2009-2002)+5=12
Н0— количествонародонаселения на момент переписи.
Следовательно, получаем:
В городе Учалы
Нt= 32196·(1+ 2/100)12 =40,832 тыс. человек;
В городе Магнитогорск
Нt = 409417·(1 + 2/100)12 = 519,239 тыс.человек.
Число телефонных каналов между двумямеждугородними станциями заданных пунктов определяется по формуле:
/>,
где KT – коэффициент тяготения, которыйопределяет степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи,зависит от различных факторов, KT = 0,05.;
α, β — коэффициенты, соответствующие фиксированнойдоступности и заданным потерям, α=1,3; β= 5,6.;
у — коэффициент Эрланга, у = 0,05Эрл.;
mа, mb — количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями.
В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той илииной оконечной телефонной станции определяется в зависимости от численностинаселения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициентоснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,3, количество абонентовв зоне телефонной станции можно рассчитать по формуле:
m = 0,3Нt, тыс. чел.
ma= 0,3· 40,832 =12249
количество абонентов в городе Учалы.
mb= 0,3·519,239 = 155711
количество абонентов в городеМагнитогорск. Следовательно:
/>
По проектной ВОЛС предполагаетсяорганизация других видов связи, например, телеграфная связь, передача данных ит.д. Общее число каналов между двумя междугородними станциями заданных пунктовопределяется по формуле:
/>,
где nтф — количество телефонных каналов для двухсторонней связи;
nтв —количество телевизионных каналов;
ncот – число каналов для сотовой связи;
/> - количествомультимедийных каналов.
Следует учесть, что:
/>.
Принимая во внимание, что одинтелевизионный канал составляет 170 каналов тональной частоты, то общееколичество каналов рассчитывается по следующей формуле:
nобщ = 4nтф + 2nтв= 4·42 + 2∙170= 508.
Рассчитаем необходимое число потоков Е1:
/>.
Так как волоконно-оптические линии связи включены вкольцевую структуру, а все кольца имеют двойное резервирование,
/>NE1 общ =2·NE1=34
Итак необходимо 32 потоков Е1.
B=NЕ1 общ∙2,048=69,632 Мбит/с.
Таким образом, для организации связимежду городом Учалы и городом Магнитогорск необходимо передавать информацию соскоростью 69,632 Мбит/с. То есть необходим поток STM-1 155,52 Мбит/с (63 потока Е1).
1.3 Выбор схемы организации связи
Существует четыреосновных схемы организации связи:
/>
Рисунок 1 Схемаорганизации связи №1
В схеме №1 входящие иисходящие соединительные линии организуются по отдельным волокнам и работают наодной длине волны.
/>
Рисунок 2 Схемаорганизации №2
В схеме №2 входящие иисходящие СЛ тоже организуются по отдельным волокнам и работают на сетке длинволн (используется до 80 оптических несущих). То есть здесь применяетсятехнология DWDM (плотное оптическое мультиплексирование).
/>
Рисунок 3 Схемаорганизации №3
В схеме №3 входящие иисходящие СЛ организуются по одному волокну и работают на одной длине волны.Для разделения входящих и исходящих потоков используют ответвители.
/>
Рисунок 4 Схемаорганизации связи №4
В схеме №4 входящие иисходящие СЛ организуются по одному волокну и работают на двух различных длинахволн.
Для выбора схемыорганизации связи необходимо учитывать расстояние между узлами коммутации иобъем передаваемой информации. Например, при небольших расстояниях и маленькомобъеме информации выгодно использовать схему №3. А при обратной ситуации — схему №2.
В данном проектецелесообразно использовать схему №1 длиной волны либо 1310 нм, либо 1550 нм,так как передается небольшой объем информации В=155,52 Мбит/c на расстояние L=112 км.
1.4 Выбор типа волоконно-оптической системы передачи
Выбор системы передачи определяется числом каналов,организуемых на данном направлении, видами передаваемой информации,требованиями к качественным показателям каналов передачи и соображениями экономическойэффективности. Как правило, существует несколько вариантов выбора системыпередачи и предпочтение отдается такой системе, которая обеспечиваетвозможность качественной передачи требуемого объема информации и одновременнотребует меньших затрат на строительство и последующую эксплуатацию. Выборнаиболее рациональной системы определяется технико-экономическим сравнениемвариантов. При этом следует также учитывать возможность использованиясуществующих сооружений связи. В данном проекте выбран мультиплексор уровня STM-1 Оптический мультиплексор «Транспорт S1».
«Транспорт-S1» — полнофункциональный SDH-мультиплексор,предназначенный для построения транспортных сетей SDH уровня STM-1.Мультиплексор может работать по одному или двум одномодовым или многомодовымоптическим волокнам.
Состав и назначение оборудования:
Аппаратура стандарта СТМ-1 “Транспорт S1” состоит из 1Uбазового модуля, в который может быть установлено до 3х модулей расширения.Также может быть установлен один модуль служебной связи. Базовый модульсодержит 2 оптических приёмопередатчика, каждый со скоростью группового потока155,52 Мбит/с, блок питания AC и DC, обеспечивает подключение хронирующейчастоты 2048, аварийной сигнализации, канал управления и предоставлениедополнительного канала Fast Ethernet для использования сторонним оборудованием.Модуль расширения подключается к базовому модулю со скоростью передачи данных51,84 Мбит/с. Модули могут быть разных типов, они обеспечивают подключение кпотокам E1 2048кбит/с, Fast Ethernet, V.35. В настоящее время доступны модулирасширения на 21e1, 6FE, 1FE. Модуль служебной связи устанавливается вотведенное для него место и не занимает место модуля расширения. Служебнаясвязь возможна в следующих режимах:
АК — АК (телефонный аппарат — телефонный аппарат );
АК — СК (телефонный аппарат – линия);
СК — СК (линия – линия);
ТЧ — ТЧ.
Отличительные особенности:
— Надежность – средний срок наработки на отказ более 20 лет,гарантия – 3 года.
— Блоки питания и тракты E1 выдерживают разряды статического электричества 50 кВ безизменения параметров.
— Удобство монтажа — все разъемы, включая предохранители иболт заземления, выведены на переднюю панель.
— Реализация трактов E1 обладает пониженным значением джиттера, что обеспечиваетсоблюдение норм для E1 при дрейфесинхронизации и даже при нарушении синхронизации системы SТМ-1. Система коммутации сохраняетработоспособность даже при нарушении синхронизации. Например, вполнеработоспособным будет вариант из нескольких пунктов связи, в каждом из которыхизделие будет работать со своей частотой.
— Возможно конструктивное исполнение мультиплексора дляработы по одному волокну.
Таблица 2. Технические характеристики мультиплексораТранспорт S1Топология: Точка-точка, кольцо, цепь Основные линейные интерфейсы базового модуля : Тип интерфейса STM-1 Ethernet 10/100BaseT Дополнительный рек. ITU-T G.957/G.958 Количество интерфейсов 2 1 Скорость передачи, Мбит/с 155,520
0,192 (DCCR)
2,048 (VC-12,E1)
48,384 (VC-3) Линейный код NRZ - Основные линейные интерфейсы плат расширения: Тип интерфейса плат расширения E1 Ethernet 10/100BaseT рек. ITU-T G.703 Поддержка VCAT Количество интерфейсов 21… 63 1… 18 Скорость передачи, Мбит/с 2,048 n*VC12, где n=1..21 Линейный код HDB3 - Импеданс, Ом 120 - Управление: Порт управления TCP/IP, 10/100BaseT Интерфейс нижнего уровня Терминальный: VT100, X-modem Интерфейс верхнего уровня Программное обеспечение «Центр управления S1» разработки ОАО «Русская телефонная компания». Используя интерфейс нижнего уровня, пользователь может адаптировать «Транспорт-S1» к своей системе управления или написать собственное программное обеспечение Каналы удаленного доступа DCCM и VC-12/E1, поддерживает режим прозрачности каналов DCCM и DCCR Синхронизация: Источники синхронизации L1.1, L1.2, любой поток Е, вход внешней синхронизации 2048 кГц Вход внешней синхронизации 2048 кГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный) Выход внешней синхронизации 2048 кГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный) Управление синхронизацией Поддержка SSM, автоматическое предотвращение петли. Матрица коммутации: Емкость 252х252 VC-12, 12x12 VC-3 Вид защиты SNCP 1+1 на уровне VC-12 Обслуживание станционной сигнализации: 1 вход для внешних аварийных сигналов Гальванически развязанный датчик напряжения 1 выход к станционной сигнализации Релейный контакт Интерфейс служебной связи: Тип интерфейса Абонентский, станционный или канал ТЧ, выбираемый программно Скорость передачи 64 кбит/с. Требования к электропитанию: Напряжение электропитания -60 В (диапазон -36… 72 В) постоянного тока и 220 В переменного тока 50Гц. Возможность включения двух источников одновременно. Максимальная потребляемая мощность От 15 до 45 Вт в зависимости от комплектации. Габариты: Корпус для 19" стойки (ВхШхГ) 56х482х282 мм Условия эксплуатации: Температурный диапазон работы +5… +40°С Относительная влажность
Таблица 3 Характеристика оптического интерфейса STM-1 всоответствии с рек. ITU-T G.957 и G.958Тип оптического интерфейса L1.1 Оптический разъем FC Оптический передатчик Диапазон рабочих длин волн, нм 1310 (1550 – опция) Средняя мощность передачи, дБм Оптический приемник Чувствительность приемника при коэффициенте ошибок 10-10, дБм -34 Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм Длина волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление волоконно-оптического кабеля (ВОК), км 0… 80 (0..120 – при 1550нм)
Таблица 4. Характеристика оптического интерфейса STM-1 смодулем WDM (работа по одному волокну)Тип оптического интерфейса Нет Оптический разъем SС Оптический передатчик Направление передачи Запад Восток Диапазон рабочих длин волн, нм 1550 1310 Средняя мощность передачи, включая запас на старение: максимум, дБм минимум, дБм -3 Оптический приемник Чувствительность приемника при коэффициентe ошибок 10-10, дБм -34 Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм Длина волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление волоконно-оптического кабеля (ВОК), км 0… 80
оптический кабель трасса электропитание
1.5 Выбор типа ОВ
Правильный выбор ОВ является ответственнойи требующей должного анализа задачей при проектировании ВОЛС. Определяющимипараметрами одномодовых волокон являются: тип волокна по дисперсионномупараметру, рабочие окна прозрачности, затухание в рабочем диапазоне, приростзатухания и ряд других параметров. В данном курсовом проекте я выбралодномодовое волокно CorningInc. SMF 28e.
Характеристики оптического волокна
Волокно Corning Inc. SMF 28e судя по техническим характеристикам, (www.lightwave-russia.com)является обычным SMF волокном по рекомендации G.652.
Таблица 5 Технические характеристики оптического волокна Corning Inc. SMF 28eПараметр Ед. изм. Значение Диаметр оболочки мкм 125,0±0,7 Некруглость оболочки % ≤0,7 Рабочий диапазон длин волн нм 1285-1625
Диаметр модового поля на длине волны
1310 нм
1550 нм мкм
9,2±0,4
10,4±0,5 Длина волны отсечки в кабеле нм ≤1260
Коэффициент затухания на опорной длине волны
1310 нм
1550 нм
1625 нм дБ/км
≤0,34
≤0,19
≤0,23 Длина волны нулевой дисперсии нм
1302≤λ0≤1322
Наклон дисперсионной кривой S0
пс/нм2*км ≤0,089 Коэффициент ПМД, индивидуальные волокна
пс/км1/2 ≤0,2
Эффективный групповой показатель преломления
1310 нм
1550 нм отн.ед
1,477
1,4682
1.6 Расчет эксплуатационного запаса на элементарном кабельномучастке
Расчет бюджета мощности производится по следующей формуле:
/>,
где Э — энергетический потенциал аппаратуры, т.е. разностьмежду уровнем мощности на выходе источника излучения и минимальным уровнемоптической мощности на входе фотоприемника, при котором еще обеспечиваетсятребуемое качество передачи. Э = 34 дБ.
/> — число разъемных соединений. />=4.
/> — затухание на разъемных соединениях. />= 0,5 дБ.
/> - число неразъемных соединений.Определяется по следующей формуле:
/>1,
где /> — расстояние между узлами коммутации (/>=112 км), /> — строительная длина кабеля (/>= 5 км).
/>112/5–1 =22
/>- затухание на неразъемных соединениях. />= 0,1 дБ.
/> — коэффициент затухания. />= 0,19 дБ/км.
/> — затухание дополнительныхпассивных элементов, включенных в линейный тракт. />=0, т.к. дополнительных пассивныхэлементов нет.
Рассчитаем эксплуатационный запас:
/>= 34 – 4∙0,5 – 22∙0,1– 0,19∙112 = 8,52 дБ.
Но для корректной работы значение эксплуатационного запаса />не должно бытьбольше 6 дБ. Отсюда берем 6 дБ.
1.6.1 Расчет максимально допустимой длины ЭКУ
Максимально допустимую длину можно рассчитать по следующейформуле:
/>,
где Э — энергетический потенциал аппаратуры. Э = 34 дБ.
/> - число разъемных соединений. />=4.
/> - затухание на разъемных соединениях. />= 0,5 дБ.
/> - затухание на неразъемных соединениях />= 0,1 дБ.
/> - эксплуатационный запас. />= 6 дБ.
/> - коэффициент затухания. />= 0,19 дБ/км.
/> - строительная длина кабеля./>= 5 км.
Рассчитаем максимально допустимую длину:
Lmax= (34 – 4∙0,5 — 0,1 – 6)/(0,19+ 0,1/5) = 123 км.
Так как расстояния между оконечнымипунктами (112км) не больше Lmax длясоответствующей длины волны, то регенерационные пункты не нужны.
1.6.2 Расчет дисперсии на ЭКУ
Расчет дисперсии для одномодового волокна производится последующей формуле:
/>,
где /> - ширина полосы излученияисточника. />=0.5 нм.
/> - коэффициент хроматическойдисперсии. />=16,89пс/нм∙км.
/> — длина ЭКУ ./>=112 км.
Рассчитаем дисперсию:
/>= 0.5∙16,89∙112 =946пс.
Расчет нормативного значения дисперсии производится последующей формуле:
/>0,35//>,
где /> - скорость передачи.
Рассчитаем нормативное значение дисперсии:
/>0,35/(155,52∙106)= 2046 пс.
Прогнозируемое значение дисперсии оптического волокна непревышает нормативное значение: />/>. Следовательно, проектируемаясистема передач будет работать с заданным уровнем ошибок.
1.7 Выбор типа оптического кабеля
При проектировании оптических цифровых линий передачинеобходимо принять оптимальные решения по выбору типа оптического кабеля. Выбороптического кабеля (ОК) обуславливается условием прокладки ОК, типом волокна, атакже числом волокон.
Для прокладки в грунте был выбран оптический кабель ОКБпроизводства ОАО «Сарансккабель» на основе оптического волокна фирмы «CORNINGInc.», США SMF-28e.
Область применения:
Кабель предназначен для прокладки ручным или механизированнымспособом в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, вкабельной канализации, в трубах, блоках, коллекторах, в воде при пересечениирек и болот.
Таблица 6 Основные технические характеристики кабеляКоличество оптических волокон, шт 2 – 144 Коэффициент затуханиям, дБ/км одномодовое (1550 нм)
1.8 Основные положения прокладки оптического кабеля
Прокладка оптического кабеля в грунт
Прокладка кабеля вгрунт производится при температуре окружающего воздуха не ниже -10°С. Кабельпрокладывают в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотнымдеформациям, в воде при пересечении неглубоких болот, несудоходных и несплавныхрек со спокойным течением (с обязательным заглублением). Способы прокладки ОКчерез болота и водные преграды должны определяться отдельными проектнымирешениями.
Возможны два способа прокладки OK в грунт: ручной в ранееотрытую траншею или бестраншейный с помощью ножевых кабелеукладчиков. Крометого, ОК может прокладываться с применением защитного трубопровода. При этомразличают два способа. При первом способе сначала в грунт укладывается защитныйтрубопровод (полиэтиленовая труба с внешним диаметров до 34 мм), а затем в него затягивается ОК. Второй способ-это прокладка защитного трубопровода с заранееуложенным в него ОК.
Трассовая прокладка кабелей связи является сложным процессомв техническом и организационном плане. Этот процесс еще более усложняется дляОК, имеющих большие строительные длины. Он требует от линейного персоналатщательного изучения местности и условий трассы, четкой и продуманнойподготовительной работы, технологически обоснованного проекта производстваработ и строгой исполнительской дисциплины. Особое внимание уделяется сборутрассы, способов и средств прокладки OK на каждом участке трассы. Дляобеспечения безопасности прокладки и минимальной вероятности его замены в будущемнеобходима учитывать, такие факторы, как топографическая карта местности, типыгрунтов, возможность доступа к кабелю при любых погодных условиях, простотавыполнения возможного ремонта, удаление трассы кабеля от подземных коммуникацийи т. д.
Особую важность имеет рекультивация земли на трассепрокладки. Восстановительные работы должны производиться с особойтщательностью, чтобы гарантировать надежную защиту кабеля, сводя к минимумуявление эрозий почвы и обеспечивая восстановление травяного покрова истабилизацию разрыхленного слоя грунта.
Учитывая трудности определения трассы прокладки ОК и мест ихповреждения в дальнейшем, значительно большее внимание по электрическимикабелями должно быть уделено точности привязок трассы кабеля к местнымусловиям.
Прокладка оптического кабеля через водные преграды
Вданном разделе подводная прокладка рассматривается как часть или отрезокподземной прокладки, когда приходится пересекать реки, ручьи, болота, озера,искусственные водоемы, каналы. По действующим нормам прокладка кабеля связичерез судоходные реки, сплавные и несудоходные реки глубиной до 3 м проводится с минимальным заглублением до 1 м. Без заглубления прокладка допускается при глубиневодоемов более 8 м по согласованию с организациями, эксплуатирующими водоем.Практически целесообразность заглубления кабеля и его величина определяютсяпроектом.
Указанные требования распространяются также на OK связи исоответственно на способы и приемы производства прокладочных работ: укладкукабелей с буксирных или самоходных судов, понтонов, барж в подводные траншеи.Для такой прокладки используются ОК с металлическими упрочняющими элементами иметаллическими оболочками. Эти кабели более герметичны, и их механическиехарактеристики позволяют использовать традиционные технические средствапрокладки. В процессе прокладки подводных кабелей вертикальный угол кабеля,когда он сходит с горизонтальной плоскости плавательные средства, во избежаниечрезмерного натяжения должен быть в пределах 30…60°.При этом, чем больше глубинаподводной прокладки, тем больше этот угол.
Кабелеукладчики рекомендуется только на мелководье, так какна больших глубинах невозможно проконтролировать процесс прокладки кабеля.Грунты при этом не должны быть выше третьей категории.
Опыт прокладки традиционных электрических кабелей связи черезгорные и сплавные реки показывает, что существующая технология (устройствовантовых переходов, значительное заглубление в дно рек с проведениемдополнительных мер защиты) применима лишь, для высокопрочных конструкций ОК.
Прокладка OK без металлических элементов через отдельныеводные преграды вызывает определенные трудности. Например, не исключаетсявозможность всплывания кабеля при небольших перемещениях донных грунтов. Присильном течения кабель находится под дополнительной нагрузкой и нужноконтролировать, чтобы уровень этой нагрузки не превысил допустимый. Поэтомупрокладку кабеля рекомендуется выполнять с применением укладки защитноготрубопровода и его заглублением в дно. Полиэтиленовые трубки, а на опасныхучастках стальные трубы могут прокладываться (как подземный кабель) на глубинедо 1,2 м. Преимуществом применения трубок является то, что при встрече снеожиданным препятствием (даже при пропарке грунта) возможные поврежденияограничиваются трубкой, а не кабелем.
При прокладке магистральных OK первичной сети на переходахчерез внутренние водные пути-судоходные и сплавные реки, водохранилища- осуществляется резервирование кабельного переходапутем прокладки кабелей по двум створам (верхнему и нижнему), расположенным нарасстоянии не менее 300 м друг от друга. При наличии на трассе мостовавтомобильных дорог общегосударственного и республиканского значениядопускается прокладка одного из кабелей по мосту. При этом в основном ирезервном кабелях включается по 50 % ОВ.
При невозможности бестраншейной прокладки ОКкабелеукладчиками кабели на переходах через водные преграды прокладываются впредварительно разработанные подводные траншеи. Траншеи разрабатываютсятехническими средствами специализирующихся на подводных работах организаций. Насудоходных реках подводные траншеи в русле при глубине 0,8 м можно разрабатывать экскаваторами. При больших глубинах экскаваторы необходимо устанавливать напонтонах, перемещаемых по створу перехода с помощью тросов лебедками.
Весьма эффективным и простым средством разработки траншей дляпрокладки ОК в несвязных и мало связных грунтах являются гидромониторы, спомощью которых размывается грунт. Гидромониторы используются для размываниятраншей глубиной до 2 метров на водных преградах глубиной 8…12 метровобслуживаются водолазами.
Разработанные на заданную глубину подводные траншеи должныприниматься по акту комиссией. Акт приемки готовой траншеи является единственнымдокументом, разрешающим прокладку кабелей на водных преградах.
Прокладка ОК на размываемых берегах, имеющих уклон более 30°, на подъемах и спусках должнапроизводиться вручную зигзагообразно (змейкой) с отклонением от оси наклоненияпрокладки на 1,5 м на участке длиной 5 м. При прокладке ОК на крутых берегах и в скальных грунтах вырубают штробу. В скальных грунтах кабель прокладывают напесчаной подушке с толщиной верхнего и нижнего слоев не менее 15 см.
Для избежания повреждений подводных ОК зона выполненияподводных кабельных переходов ограждается на судоходных водных путяхпредостерегающими створными знаками судоходной обстановки-”Подводный переход”. Эти створныезнаки (створные столбы) устанавливают на обоих берегах в 100 метрах выше по течению от мест расположения кабельного перехода. Они должны быть хорошо видны ссудов, иметь на своих вершинах диски диаметром 1,2 м, на которых изображается перечеркнутый полосой якорь.
1.9 Требования к устройствам электропитания
Современная аппаратура МСП PDH и SDHпредъявляет высокие требования к системам и устройствам электропитания,составляющим до 25 % объема аппаратуры ТКС. По мере микроминиатюризацииаппаратуры передачи намечается тенденция роста этой величины. В аппаратуретранспортных систем SDH обычноиспользуется два блока питания, работающих параллельно на общую нагрузку. Вслучае выхода из строя одного блока питания другой берет на себя всю нагрузку.
С увеличением объема передаваемой информации и повышением еероли в автоматизированных системах управления к электропитанию аппаратуры ТКСпредъявляется все более жесткие требования.
К числу основных требований, которым должны отвечать системыи устройства электропитания, следует отнести бесперебойность подачи напряженияк аппаратуре связи, стабильность основных параметров во времени,электромагнитную совместимость с питаемой аппаратурой, высокие экономическиепоказатели, устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям иминимальный объем работы при эксплуатационном обслуживании.
Чтобы системы и устройства электропитания отвечали изложеннымвыше требованиям, они должны базироваться на следующих принципах:
максимальное использование энергосистем центральных и местныхэлектростанций в качестве основных и наиболее дешевых источниковэлектроэнергии. Эти источники должны практически мгновенно замещатьотключившийся основной источник и иметь большой коэффициент готовности. Крометого, они должны обеспечивать автономный режим работы предприятия в течениедлительного времени. В настоящее время наибольшее распространение получилисобственные электростанции на обслуживаемых пунктах, оборудованныеавтоматизированными дизель-генераторными агрегатами, и аккумуляторные батареи,а на необслуживаемых регенерационных пунктах — аккумуляторные батареи,работающие в буфере с выпрямительными устройствами;
применение установок гарантированного питания постоянного ипеременного тока, в состав которых входят преобразовательные устройства;
автоматизация электропитаюших установок, предусматривающаявыполнение основных функций электропитающих устройств без вмешательстваэксплутационного персонала;
применение современных полупроводниковых приборов, а такжевведение избыточности элементов, что существенно повышает надежностьэлектропитания;
построение систем и устройств электропитания с максимальнойунификацией оборудования;
возможное использование дистанционного питания НРП аппаратурыPDH по медным жилам ОК. В связи с резкимувеличением длин РУ в последнее время аппаратуру НРП стремятся располагать вузлах связи населенных пунктов, где имеется гарантированное питание. В этомслучае используются ОК, не содержащих металлических элементов.
1.10 Организация токораспределительной сети ЛАЦ
Токораспределительная сеть для питания проектируемойаппаратуры по напряжению минус 24 В (или -48 В, -60 В) рассчитывается пометодике, разработанной ЦНИИСом «Методика расчёта токораспределительной сети сучётом проекта допустимых норм нестандартных изменений напряжения».
Необходимость расчёта токораспределительной сети вызвана тем,что к устанавливаемой аппаратуре ВОСП, выполненной на микросхемах средней ибольшой степени интеграции, предъявляются жесткие требования по допустимымизменениям напряжения, возникающим при нестационарных процессах в системеэлектропитания.
Наибольшие изменения напряжения питания аппаратуры возникаютпри резких изменениях тока нагрузки в электропитающей установке итокораспределительной сети. Также изменения нагрузки могут иметь место ваварийных ситуациях, главным образом, при коротких замыканиях (К.З.) втокораспределительной сети (ГРС), на входных клеммах питания аппаратуры и т.п.
В этом случае ток К.З. может достигать нескольких тысяч ампери, протекая по ТРС, создает запас энергии в её индуктивности. В результатеэтого после срабатывания защиты, отсекающей участок с К.З., возникают опасныеперенапряжения.
Ограничением напряжения на входе электропитающего устройства(ЭПУ), в ТРС и аппаратуре можно обеспечить сохранность и работоспособностьаппаратуры. В качестве мер ограничения перенапряжения используются включениеавтоматических выключателей в рядовой минусовой фидер, резко уменьшающих времяпротекания процесса К.З., увеличение сопротивления рядовой минусовой проводкипутём включения в эту проводку дополнительных резисторов, ограничивающихвеличину тока К.З., и снижение индуктивности ТРС путём максимального сближенияразнополярных питающих фидеров, что также снижает запасенную энергию, аследовательно, и перенапряжения. С целью максимального снижения перенапряженияиспользуется магистрально-радиальная проводка от существующей электропитающейустановки токораспределительного оборудования. 1.11 Защита ВОЛСот внешних электромагнитных влияний
В зонах повышенного электромагнитного влияния необходимопредусмотреть защиту BOЛC. Радикальным средством защиты ВОЛСот электромагнитных воздействий является прокладка ВОК без металлическихэлементов. На одном РУ должен быть кабель только одной марки, с одним типом ОВи одним типом центрального силового элемента. Применение ВОК без металлическихэлементов имеет свои достоинства и недостатки, основные сведения о которых даныв таблице 7:
Таблица 7 Достоинства и недостатки ВОКОК без металлических элементов Комбинированные ОК Преимущества Недостатки Преимущества Недостатки Не подвержены эл. магнитным влияниям и ударам молнии Отсутствие жил ДП, электропитание от внешних источников Возможность организации ДП по медным жилам Необходимость защиты от внешних эл. Магнитных влияний и ударов молнии Меньше наружный диаметр и масса. Строительная длина 2...3 км Отсутствие системы поиска трассы и глубины залегания Наличие системы и приборов для определения трассы и глубины прокладки ОК Увеличение наружного диаметра и массы, уменьшение строительной длины Экономия меди и стали Отсутствие контроля технического состояния ОК Возможность постоянного контроля технического состояния ОК Дополнительный расход меди и стали Невозможность прокладки на речных переходах, в районах вечной мерзлоты и заселенных грызунами Металлическая оболочка гарантирует защиту ОВ от проникновения влаги Усложнение монтажа соединительных муфт Использование силового элемента из стеклопластика, повышает стоимость ОК Возможность прокладки в любых зонах и грунтах. Большее растягивающее усилие, чем у ОК без металлических элементов
В ряде случаев, например, при необходимости обеспечения ДПНРП, повышенной прочности ВОК на разрыв (при прокладке через судоходные реки, врайонах вечной мерзлоты) и т.п. использование ВОК без металлических элементовнедопустимо.
В этом случае проект защиты кабельной магистрали от опасных имешающих влияний ЛВН (ЛЭП. эл.ж.д.) разрабатывается так же, как на магистраляхкабелей связи с медными жилами. При этом необходимо учитывать, что всоответствии с ТУ на отечественные ВОК последние должны выдерживать испытанияноминальным напряжением между жилами 5000 В постоянного тока или 2500 Впеременного тока частотой 50 Гц в течение 2 минут. ВОК должны выдерживатьиспытание номинальным напряжением между жилами и остальными металлическимиэлементами, соединенными вместе, 20 кВ постоянного тока или 10 кВ переменноготока частотой 50 Гц в течение 5 с. ВОК должен выдерживать испытание номинальнымнапряжением между металлической оболочкой и броней, броней и водой 20 кВпостоянного тока или 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц в течение 5 с.
2. Экономическая часть
Помимо технической частипроект как техническое предложение организации линии должен содержатьнемаловажную экономическую обоснованность проектируемого объекта (А выгодно липроектировать данный объект? Во сколько это обойдется? Каковы показатели экономическойэффективности капитальных вложений? срок окупаемости?). Экономическая частьвключает в себя:
1. Расчеткапитальных затрат
2. Расчетчисленности производственных работников
3. Затраты напроизводство услуг связи
4. Расчет доходов отуслуг связи
2.1 Расчет капитальных затрат
Капитальные затраты рассчитываются на оборудование ЛАЦпунктов, на линейные сооружения, на оборудование электропитающих установок(ЭПУ).
Таблица 8 Смета затрат на линейные сооружения.Наименование затрат Количество единиц, шт. Сметная стоимость, тыс. руб. Единицы Общая Базовый модуль №1 с двумя оптическими приемопередатчиками, каждый работает по двум волокнам 2 52,030 104,06 Модуль управления 2 19,360 38,72 Модуль расширения на 21 поток Е1 6 16,940 101,64 Транспортные расходы (3 %) 7,33 Заготовительно-складские расходы (1,5 %) 3,66 Монтаж и настройка оборудования с учетом накладных и плановых накоплений (10 %) 24,4 Итого 279,810
Таким образом получилось, что на оборудование оконечных пунктовнеобходимо затратить 279,810 тыс. руб.для организации 155,52 Мбит – го потока между Магнитогорском и Учалами.
Таблица 9 Смета затрат на линейные сооружения.Наименование затрат
Единицы
измерения
Количество
единиц Сметная стоимость тыс. руб. Единицы Общая Приобретение ОКБ км 112 52,500 5880,000 Приобретение оптических муфт МТОК шт. 22 3,123 68,706 Приобретение на пачткорды, SM-3.0-FC/UPC-FC/UPC-4м шт. 4 0,261 1,044 Оптический кросс, ШКОС-М-1U/2-8FC/D/SM/APC к – т 2 3,188 6,376 Транспортные расходы на приобретение 3% 178,684 Заготовительные и складские затраты 1.5% 89,342 Строительно-монтажные работы по прокладке ОК 20% 1191,225 Итого 7415,377
Если сравнить затраты на линейные сооружения (без учетарегенераторов, которые имеют практически одинаковую стоимость смультиплексорами) и на станционное оборудование ЛАЦ, то видно, чтоцелесообразнее положить долговечный, надежный (устойчивый к температурным,электромагнитным воздействиям) кабель с большим потенциалом (с большим числомволокон и их пропускной способности). Целесообразнее выбрать и лучший способпрокладки, а именно в нашей полосе (если это возможно и позволяет грунт), — прокладку в грунт.
Капитальные затраты на ЭПУ принимаютсякак 10 % от стоимости линейных сооружений, то есть 741,537тыс. руб.
Итог расчета капитальных затратприведем в следующей таблице:
Таблица10 Расчет капитальных затратНаименование капитальных затрат Капитальные затраты, тыс.руб. Структура капитальных затрат, % Каналообразующая аппаратура 279,810 3,3 Кабельная линия 7415,377 87,9 ЭПУ 741,537 8,8 Итого 8436,724 100%
2.2 Расчет численности производственных работников
Для определениячисленности работников по обслуживанию проектируемого участка необходиморассчитать производственный персонал:
- по обслуживаниюсистем передачи в ЛАЦ;
- по обслуживанию линейныхсооружений;
- по обслуживанию ЭПУ.
Расчет численности производился по «Нормам времени натехническое обслуживание и текущий ремонт станционного оборудования и линейныхсооружений в ЭТУС».
Численность работников по обслуживанию систем передачи в ЛАЦопределяется по формуле
ЧЛАЦ = Ni∙Hi∙h / Фмес,
где Ni = 2 – количество комплектов оборудования – по STM – 1 на обоих ОП;
Hi = 50 – норматив обслуживания вчел./ч в месяц для оборудования уровня STM – 1;
h = 1.08 – коэффициент, учитывающий резерв на отпуска;
Фмес = 173 ч. в месяц – месячный фонд рабочеговремени из расчета 7 ч – го рабочего дня.
ЧЛАЦ = 2∙50∙1,08 / 173 = 1 чел. – поодному на каждый ОП.
Численность работников пообслуживанию линейных сооружений рассчитывается по формуле
ЧКАБ = Ni∙Hi∙h / Фмес,
где Ni = 112 км – протяженность i – го типа кабеля;
Hi = 5 – норматив обслуживания в чел. /ч в месяц для i – го типа кабеля (для обслуживания 1 км ВОК);
ЧКАБ = 112∙5∙1,08/ 173 =4 чел.
Численность работников пообслуживанию ЭПУ из расчета по 1 чел. на ОП.
Общее число работников,обслуживающих оборудование ОП, линию и ЭПУ
Чобщ = ЧКАБ+ ЧЛАЦ + ЧЭПУ = 8 чел.
2.3 Затраты напроизводство услуг связи
Затраты на производствоуслуг связи рассчитываются по статьям затрат:
— годовой фонд оплатытруда;
— отчисления насоциальные нужды;
— материальные затраты;
— амортизационныеотчисления на полное восстановление ОПФ;
— прочие расходы.
Годовой фонд оплаты трудадля обслуживающего персонала определяется как
ФОТ = Чобщ∙Зопл∙Ктер∙12,
где Чобщ = 8чел. – общее число работников;
Зопл = 5200руб. – средняя месячная заработная плата;
Ктер = 1,15 –территориальный коэффициент.
Итак,
ФОТ = 8∙5200∙1,15∙12= 574080 руб.
Отчисление на социальныенужды составляют для предприятий аналогичного типа 39 % от годового ФОТ, т. е.
ОСН = 574080∙0,39 =223891,2 руб.
Материальные затратывключают:
— расходы на материалы иЗИП;
— расходы на э/э состороны для производственных нужд.
Расходы на материалы иЗИП определяется по удельному весу данных затрат на аналогичных предприятиях (8% от общей суммы затрат), т. е.
Змзип = 0,08∙8436,724тыс.руб. = 674,94 тыс. руб.
Затраты на э/эопределяются по одноставочному тарифу в зависимости от потребляемой мощности итарифа за 1 кВт.
Мощность, потребляемаяоборудованием, определяется по формуле:
W = Wi∙Ni∙ti / n,
где Wi – мощность, потребляемая за 1 часработы единицей оборудования, кВт∙ч; Ni – количество единиц оборудования; ti – время действия оборудования за годв ч (365∙24); n = 0,8 –коэффициент полезного действия электропитающей установки.
Поэтому
W = 0,045Вт∙ч∙2∙365∙24ч/ 0,8 = 985,5 кВт
потребляемая мощность загод.
Отсюда можно рассчитать,зная тариф (Т) на 1 кВт∙ч, затраты на э/э
Зэ/э = W∙T,
где Т = 1,6 руб – тарифна 1 кВт∙ч установленной мощности силовых трансформаторов в руб.
Таким образом,
Зэ/э = 1576,8руб. Амортизационные отчисления на полное восстановление ОПФ определяютсяисходя из сметной стоимости ОПФ (кабельная линия, аппаратура СП, ЭПУ) и нормамортизации на полное восстановление по формуле:
А = Фосн∙n,
где Фоснстоимость ОПФ;
n – норма амортизации на полноевосстановление соответствующего вида ОПФ в %.
Таблица 11. Амортизационныеотчисления на полное восстановление
Виды основных производственных
Фондов Стоимость основных производственных фондов, тыс. руб. Нормы амортизации на полное восстановление %
Амортизационное отчисление
тыс. руб. Оборудование систем передачи 279,81 6,7 18,750 Кабельная линия связи 7415,377 5,6 415,3 ЭПУ 741,537 5,6 41,5 Итого 475,55
Т. е. на восстановление ОПФ каждый год откладывается отдоходов 475,55 тыс. руб.
Прочие расходы определяются по удельному весу этих затрат на аналогичныхпредприятиях и составляет 15 %, т. е. 71,333 тыс. руб.Таблица12. Затраты на производство услуг связиНаименование статей затрат Сумма затрат, тыс. руб. Структура затрат на производство, % Годовой фонд оплаты труда 574,080 28,4 Отчисление на социальные нужды 223,891 11,1 Амортизационные отчисления 475,55 23,5 Затраты на материалы и ЗИП 674,94 33,4 Затраты на электроэнергию 1,5768 0,1 Прочие 71,333 3,5 Итого 2021,371 100
2.4 Расчет доходов от услуг связи
Расчет доходов от услуг связи производится по формуле
Д = С·q ,
где Д — доход от услуг связи на участке;
С – количество предоставляемых услуг;
q = 1,2 руб. – средняя доходная такса за 1 мин.
С = Nкан·g,
где Nкан– число телефонныхканалов,
g = 0,09 – коэффициент занятости каналов. Следовательно,
С = 508·0,09 = 45,72. Доход от услуг связи на участке замесяц
Д = 45,72·60·24·30·2,4руб. = 4740250 руб.
Доход от сдачи в аренду потоков Е1 в месяц
Дарен = (количество сданных в аренду потоковЕ1)·(стоимость потока Е1) = 3·82600 = 247800 руб. Тогда общий доход за год составит
Д = 4740250+247800 = 4988050 руб.
Коэффициент экономической эффективности определяется поформуле
Кэф = (К + З)/П,
где К = 8436,724 тыс. руб. – капитальные затраты;
З = 2021,371 тыс. руб. – затраты на производство услуг связи;
П = Д – З – 0,3∙Д (налоги) – прибыль за вычетомналогов.
Поэтому Кэф = 7,11.
Судя по значениям вчислителе и в знаменателе дроби, можно сказать, что чем больше прибыль, темменьше Кэф.
Срок окупаемости рассчитывается как
Та = К/П = 8436,724 / 1470,264 = 6 мес.
Определили срок окупаемости которая равна 6 мес., а самом деле вреальности он должен быть выше, но в пределах 4-6 лет, почему получилось так,потому что, если учитывать разного рода налоги, разного рода отчисления и т.п., то срок окупаемости варьируется в большую или меньшую стороны. Спренебрежением ряда затрат срок окупаемости искусственно завысился. Иначе говоряполучается неэффективный выбор аппаратуры или других составляющих проекта.
Таблица13. Оценка экономической эффективности капиталовложений на проектированиеобъектаНаименование показателей
Условные обозначения Количество Протяженность трассы
L 112 Количество каналов
Nкан 508 Капитальные затраты K 8436,724 Затраты на производство З 2021,371 Доходы от услуг связи Д 4988,050 Прибыль за вычетом налогов П 1470,264 Количество работников
Чобщ 8 Срок возврата (срок окупаемости), мес.
Та 6
Заключение
В ходе выполнения курсового проектаразработала техническое предложение по строительству соединительной линии междуузлами коммутации. Расстояние между узлами 112 км, скорость передачи 155.52 Мбит/с. Исходя из исходных данных выбрала схему организации связи:двухволоконная схема с использованием одной оптической несущей, типволоконно-оптической системы передачи на 63 потока Е1 (STM–1) SDHмультиплексор Транспорт S1.Тип оптического волокна – SMF-28e фирмы «CORNING INC.» на длине волны 1550 нм. Произведены расчетыэксплуатационного запаса, дисперсии, минимально допустимой длины наэлементарном кабельном участке. В результате расчетов получилось, чтоэксплуатационный запас: 34 дБ, максимально допустимая длина LMAX=123 км.
Описаны основные положения технологиипрокладки оптического кабеля, технологии монтажа ОК.
Список литературы
1. Вербовецкий А. А. «Основыпроектирования цифровых оптоэлектронных систем связи». М.: Радио и связь,2000.
2. Волоконно-оптическая техника:история, достижения, перспективы. Сборник статей под ред. Дмитриева С. А. М.: Connect, 2000.
3. Иванов А. Б. «Волоконная оптика.Компоненты, системы передач, измерения». М.: Syrus Sistems, 2000.
4. Строительство и техническаяэксплуатация ВОЛС. Под ред. Попова Б. В. М.: Радио и связь, 1996.
5. Скляров О.К.”Современныеволоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы”,CОЛОН-Р,2001.
6. Убайдуллаев Р.Р.“Волоконно-оптические сети”, М., 2000.
7. www.corning.ru
8. sarko.ru/volokonno-opticheskiy-kabel/kabel-okb.html
9. rus-telcom.ru/catalog/sdh/29/tth.html
10. rus-telcom.ru/catalog/sdh/29/prais.html