книги / Направляющие системы электросвязи. Т. 2 Проектирование, строительство и техническая эксплуатация
.pdfПроектирование волоконно-оптических линий передачи |
11 |
служебной связи, контроля и управления, сигнализации, а также во просы, специфические для выбранной технологии передачи, напри мер вопросы сетевой синхронизации проектируемого участка ВОЛП при использовании оборудования синхронной цифровой иерархии.
Электротехнические сооружения. В данном разделе прора батываются вопросы электропитания запроектированного оборудова ния, приводятся результаты расчета потребления электроэнергии, рассматривается возможность использования существующих элек тропитающих установок на оконечных и промежуточных пунктах ВОЛП. Здесь даются рекомендации по использованию защитного за земления (существующего или проектируемого), излагаются условия обеспечения электробезопасной, пожаробезопасной работы запроек тированного оборудования.
Охрана окружающей среды. Принимаемые в проекте реше ния по защите окружающей среды должны разрабатываться на осно ве требований законодательных актов по защите окружающей среды, государственных стандартов, строительных норм и правил, а также условий согласований землепользователей, полученных в процессе проведения изысканий. При выборе трассы строительства ВОЛП необходимо учитывать требования Земельного и Лесного кодексов РФ, а также Федерального закона «Об охране окружающей среды» и других нормативных актов. Трассу необходимо согласовывать со всеми землепользователями и утверждать постановлениями Глав ад министраций районов, по территории которых прокладывается ОК.
К основным нормативным документам по охране окружающей среды относятся «Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации» и «Руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации». Посколь ку в этих документах сооружения связи не относят к экологически опасным объектам хозяйственной деятельности, то проектом ВОЛП следует предусматривать мероприятия по охране окружающей среды только во время проведения строительных работ, учитывая следую щие возможные экологические последствия:
•нарушение почвенного покрова земель при прокладке кабеля в предварительно вырытую траншею как вручную, так и с при менением землеройной техники (ковшовый или роторный экс каватор);
•нанесение ущерба (потрав) сельскохозяйственным предприяти ям в связи с временным занятием полосы земли под строитель ство в случаях прокладки кабеля до сбора урожая сельскохо зяйственных культур;
12 |
Г л а в а 1 |
•расчистка кустарника и вырубка деревьев для прохождения мехколонны при прокладке кабеля по землям государственного лес ного фонда.
Для устранения возможных последствий воздействий на окружа ющую природную среду и сведения их к минимуму при строительстве ВОЛП следует предусмотреть природоохранительные мероприятия.
После прокладки кабеля должна быть предусмотрена обязатель ная рекультивация земель сельскохозяйственного и лесного назначе ния на тех участках, где производится разработка траншей и кот лованов экскаватором или ручным способом. В местах возможных размывов грунта на участках, где имеется опасность образования оврагов и эрозии почвы, после прокладки кабеля следует предусмот реть противоэрозионные мероприятия (одерновка траншеи, посадка кустарников, посев трав), способствующие укреплению поверхност ного слоя грунта.
При пересечении с продуктопроводами необходимо предусмат ривать способ разработки траншеи, исключающий возможность их повреждения. Строительные работы в охранных зонах продуктопроводов следует производить только в присутствии представителей вла дельцев трубопроводов с выполнением всех защитных мероприятий.
После завершения строительства на территории объекта должен быть убран строительный мусор, ликвидированы ненужные выем ки и насыпи, выполнены планировочные работы и проведено благо устройство земельного участка.
Охрана труда, техника безопасности и противопожарные мероприятия. Вопросы охраны труда, техники безопасности и про тивопожарных мероприятий должны включаться практически во все разделы проекта по строительству ВОЛП.
Все работы по прокладке и монтажу ОК и станционного обо рудования должны производиться в соответствии с действующими правилами, инструкциями и документами при строгом соблюдении правил техники безопасности, охраны труда и противопожарных ме роприятий.
Перечень правил и руководящих документов по технологии стро ительства ВОЛП и нормативных документов по охране труда, техни ке безопасности и противопожарным мероприятиям должен приво диться в соответствующих книгах рабочего проекта.
Охрана труда, техника безопасности и производственная санита рия во время строительства ВОЛП должны обеспечиваться мерами, предусмотренными строительной (монтажной) организацией при раз работке проекта производства работ (ППР) в соответствии с приня тыми в проекте основными проектными решениями, а также с учетом
Проектирование волоконно-оптических линий передачи |
13 |
местных условий. В разрабатываемых строительными организаци ями ППР или отдельных документах, при строительстве без ППР, должны быть предусмотрены следующие мероприятия:
•обеспечение безопасных и безвредных условий производства ра бот на объекте и рабочих местах в обычных и зимних условиях;
•санитарно-гигиеническое обслуживание персонала;
•обеспечение освещения строительной площадки, проездов, про ходов и рабочих мест, погрузочно-разгрузочных площадок и др.;
•оборудование бытовых помещений для персонала (душевые, бы товые помещения и т.п.);
•использование защитных и предупредительных устройств и при способлений на рабочих местах;
•обеспечение питьевой водой по санитарным нормам;
•регулярная очистка от строительного мусора, снега и льда про ездов, проходов, рабочих мест, погрузочно-разгрузочных площа док;
•оборудование автоматическими приборами безопасности и сиг нализацией, а также предохранительными устройствами грузоподъемных кранов и строительных подъемников.
Организация строительства. В этом разделе проекта опре деляются:
•объем работ по линейным, станционным, электротехническим со оружениям, а также другим видам работ;
•продолжительность строительства ВОЛП;
•количество механизированных колонн по прокладке ОК;
•количество бригад по монтажу и измерениям ОК и станционного оборудования, а также другим вспомогательным видам работ.
На основании количества мехколонн и бригад составляется ка лендарный план-график строительства ВОЛП, обосновываются сро ки строительства, приводится перечень необходимых для ведения работ машин и механизмов.
Сметная документация. Стоимость строительства проек тируемых сооружений определяется ресурсным методом на основе нормативно-сметной базы в уровне текущих цен (сводная и локаль ные сметы). Основными нормативными и исходными документами для составления сметной документации и определения материальных затрат на строительство ВОЛП являются: методики определения стоимости строительной продукции на территории Российской Феде рации, методические указания по определению накладных расходов в строительстве, сметной прибыли в строительстве и другие норматив ные документы, введенные в действие постановлениями Госстроя РФ;
14 Г л а в а 1
порядок определения стоимости строительства, формирования дого ворных цен по объектам строительства ВОЛП; прайс-листы заводовизготовителей (фирм) оборудования связи и кабельной продукции и другие нормативные документы.
На основании сметной документации определяются основные технико-экономические показатели проекта: общая стоимость строи тельства, в том числе строительно-монтажные работы, прочие ра боты и затраты в тыс. руб.; удельные капитальные вложения в тыс. руб./км или тыс. руб./кан-км; стоимость производственных фон дов, продолжительность строительства, срок окупаемости и ряд дру гих показателей (в зависимости от требования заказчика).
1.4. Последовательность проектирования ВОЛП
Последовательность проектирования ВОЛП в значительной мере определяется спецификой системы связи, условиями проектирования и в конкретных случаях может различаться. При проектировании разработчик, как правило, опирается на имеющееся оборудование или на оборудование, которое должно появиться в ближайшее время, характеристики которого известны или прогнозируются с высокой степенью достоверности. Разработке проекта ВОЛП должны предше ствовать изыскательские работы (технические инженерные изыска ния) с выездом на место строительства с целью изучения природных условий и ознакомления с трассой прокладки оптического кабеля.
После сбора указанной выше информации приступают к разра ботке технорабочего проекта. В общем случае последовательность проектирования ВОЛП следующая.
1.Начинают проектирование с четкого формулирования требо ваний к ВОЛП и тщательного анализа имеющейся в распоряжении разработчика техники и результатов технических изысканий.
2.Выполняют анализ топологии построения ВОЛП, которая определяется количеством терминалов в системе и ее назначением.
3.Осуществляется выбор и дается обоснование выбора элемент ной базы ВОЛП. На данном этапе определяют, может ли ширина полосы пропускания ОК в совокупности с источником и приемни ком излучения обеспечить требуемую пропускную способность при заданных расстояниях между оконечными устройствами и требова ниях к качеству передачи информации. Для заданных требований к ВОЛП определяют число и длины регенерационных участков, уси лительных участков (если они необходимы). Рассматривают вариан ты пространственного деления каналов (путем передачи различных
Проектирование волоконно-оптических линий передачи |
15 |
сигналов по отдельным оптическим волокнам) и спектрального деле ния (путем передачи различных сигналов на отдельных оптических несущих). Осуществляют выбор формы передачи информации, вида модуляции, способа и вида линейного кодирования и т.п.
4.Проводят анализ реакции системы на отклонения параметров
ееструктурных элементов. В результате определяют предпочтитель ный диапазон технических характеристик элементов.
5.Рассматривают ряд системных требований, связанных с усло виями прокладки, монтажа и технической эксплуатации ВОЛП, ко торые определяют выбор ОК, возможные варианты конструктивного оформления других элементов ВОЛП, включая передающие и при емные оптические модули, способы обеспечения электропитания, ор ганизации служебной связи и т.п. Выполняют ТЭО, которое слу жит основой выбора наиболее предпочтительного из рассмотренных вариантов.
1.5. Требования по обеспечению надежности ВОЛП
Одним из важнейших критериев выбора проектного решения ВОЛП являются требования по надежности, в качестве показателей которой используют коэффициент готовности (К г), срок службы (Тс) и среднее время восстановления (Тв). При разработке проекта про веряют соответствие оценок показателей надежности заданным тре бованиям. Проверка осуществляется путем построения структурной схемы надежности ВОЛП с учетом резервирования и расчета оце нок показателей надежности для нее по исходным данным о надеж ности составных частей оборудования, полученных от поставщика в соответствии с ОСТ 45.63. При этом должны быть определены тре бования к организации технического обслуживания (ТО) и ремонта, средствам восстановления аппаратуры ВОЛП (ЗИП). Также в соот ветствии с ОСТ 45.64 должны быть установлены и записаны в кон тракте на поставку оборудования условия послегарантийного обслу живания и ремонта аппаратуры в течение срока службы, установлен ного в контракте, технических условиях (ТУ), либо других докумен тах на оборудование. В проекте ВОЛП должно быть представлено ТЭО вариантов послегарантийного обслуживания и ремонта общего количества аппаратуры, предусмотренного контрактом.
В проекте производится выбор системы обеспечения восстанов ления аппаратуры с помощью ЗИП. Для заданного Тв определяется количество зон обслуживания ЗИПом аппаратуры ВОЛП и мест раз мещения ЗИП, а также в соответствии с ОСТ 45.66 по «Методикам
16 Г л а в а 1
оценки достаточности и расчета запасов в комплектах ЗИП средств электросвязи» определяется состав ЗИП для аппаратуры каждой зо ны обслуживания по следующим исходным данным, которые должны быть предоставлены поставщиком:
а) состав оборудования, для которого должен быть рассчитан ЗИП (по платам и блокам);
б) нормативные (расчетные) показатели безотказности плат и блоков оборудования, для которого рассчитывается ЗИП;
в) период пополнения запасных частей, для расчета плат и бло ков ЗИП;
г) стоимость плат и блоков оборудования при поставке в ЗИП (для оптимизации состава запчастей по стоимости).
Современные волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) отличаются большим объемом передаваемого трафика, что обуслов ливает значительные потери в случае простоев, а также увеличенной протяженностью между обслуживаемыми пунктами линии передачи, что может приводить к увеличению времени выполнения ремонтно восстановительных работ из-за увеличения времени подъезда для устранения неисправности.
Комплексным показателем надежности ВОЛИ служит коэффи циент готовности. Из его определения следует, что задача обеспече ния требуемой надежности ВОЛИ может быть решена за счет увели чения среднего времени наработки на отказ (Т0), различными спосо бами резервирования и (или) за счет уменьшения среднего времени восстановления (Тв) путем оптимизации решений по организации тех нической эксплуатации на этапе проектирования лини передачи.
В целях повышения надежности в ВОСП широко использует ся структурное резервирование по отдельным блокам аппаратуры и участкам линии передачи (секциям мультиплексирования). При этом применяется как общее, так раздельное резервирование. Схема раздельного резервирования предпочтительнее, так как надежность объекта технической эксплуатации (ОТЭ) с ростом кратности резер вирования более резко возрастает, чем надежность схемы общего ре зервирования. Кроме того, в этой схеме при необходимости можно применять различную кратность резервирования по каждому из эле ментов ОТЭ. Этим элементом, исходя из определения ОТЭ, может быть отдельный блок (типовой элемент замены) в аппаратуре, уча сток линии передачи или сетевого тракта, мультиплексная секция, тракт виртуального контейнера, участок сети электросвязи.
Задача оптимизации структуры резерва состоит в определении оптимального состава резерва. При этом различают прямую и об ратную задачи оптимизации. Прямая задача заключается в опреде
Проектирование волоконно-оптических линий передачи |
17 |
лении состава резервных элементов, при котором достигается требуе мое значение надежности объекта при минимальной стоимости резер ва, а обратная задача — в нахождении состава резерва, при котором достигается наибольшая надежность при условии, что стоимость ре зерва не превышает допустимого значения.
Как правило, решают прямую задачу оптимизации — обеспече ние требуемой надежности при минимальных затратах. Вместе с тем, возможности последних поколений ВОСП позволяют осуществлять резервирование подсетевым соединением, когда используется резерв по пропускной способности. В частности, это позволяет программ но осуществлять ввод трафика обходов и замен, причем на каждом участке сети возможна оценка текущего состояния по загрузке и ка честву передачи в отдельных информационных структурах. Такой способ особенно эффективен в кольцевых структурах. С целью его реализации в составе технических средств линии передачи или сети используется оборудование с заведомо более высокой скоростью пе редачи. При оптимизации структуры резерва в целом по сети (или участку сети) для схемы раздельного резервирования решают обрат ную задачу — оптимизацию по критерию надежности при ограни чении стоимости.
Основным показателем, характеризующим эффективность повы шения надежности за счет резервирования, является период возврата единовременных затрат. В качестве оценок эффективности опреде ляются за период возврата, равный сроку окупаемости капитальных вложений на резервирование, такие показатели, как единовременные капитальные затраты, текущие издержки (годовые эксплуатацион ные расходы), стоимостная оценка результатов от использования ме роприятий в виде прибыли за год.
1.6. Нормирование показателей качества цифровых каналов и трактов при проектировании ВОСП
В целях нормирования характеристик каналов и трактов линий передачи в документах МСЭ-Т вводится определение Международ ного цифрового тракта (International digital path) — полного (end- to-end) цифрового тракта. Международный цифровой тракт состоит из двух национальных участков (national portion) и международного участка (international portion) между ними. Международный уча сток, в свою очередь, состоит из транзитных участков и участков пересечения границ. Цифровой тракт данной страны может принад лежать либо к транзитному участку (через который могут прохо
18 Г л а в а 1
дить международные связи стран, для которых данная страна яв ляется промежуточной), либо к национальному участку. Границей между национальным и транзитным участками является сетевой элемент — международный центр коммутации (кроссконнекции), в ка честве которого используются кросс-коннектор, мультиплексор вы сокого порядка или коммутационная станция. Точки окончания циф рового тракта (РЕР — Path End Point) могут быть либо физическими (для ПЦИ), либо логическими (для СЦИ).
Национальный участок включает в себя цифровые тракты уча стков доступа и цифровые тракты транспортной сети. Транзитный участок должен состоять из трактов транспортной сети.
Гипотетический эталонный тракт (ГЭТ) — международный цифровой тракт длиной 27500 км, проходящий через четыре проме жуточные страны. Нормы на электрические характеристики ГЭТ (исходные нормы) используются для расчета норм на реальные трак ты с помощью специальных правил распределения.
Категория участка — принадлежность цифрового тракта к од ному из трех типов: транзитный участок транспортной сети; наци ональный участок транспортной сети; участок доступа (участок се ти от оборудования пользователя до пункта доступа к транспорт ной сети).
Однородный по нормированию участок — участок цифрового тракта, находящийся в зоне ответственности одного оператора, при надлежащий одной категории и образованный в ЦСП с однотипной средой передачи.
К основным нормируемым показателям качества функциониро вания каналов и трактов относятся:
•верность передачи;
•задержка;
•фазовые флуктуации;
•проскальзывания.
Главный нормативный показатель — верность передачи. Од ним из преимуществ ЦСП является возможность контроля качества функционирования без прекращения связи по верности передачи. До недавнего времени этим показателем был коэффициент ошибок (Кош). Однако этот критерий неприменим для систем с большой скоростью передачи, где возникают пакеты ошибок. Поэтому сего дня в качестве оптимального критерия оценки качества передачи ОЦК на сети предложена процентная доля временных интервалов, где ошибки превышают порог, нормирующая качество многочислен ных служб связи одинаково. Этот критерий состоит из двух пара
Проектирование волоконно-оптических линий передачи |
19 |
метров: процент секунд передачи с ошибкой и процент секунд, пора женных ошибками. При пакетированных ошибках новый критерий и средний К ош за длительное время будут одинаково оценивать ка чество функционирования для цифровых линий высокой и низкой скоростей передачи.
Необходимость реализация возможности использования встроен ных устройств контроля ошибок в оборудовании высокоскоростных ЦСП для обеспечения оценки качества передачи без прекращения связи потребовала отхода от измерения ошибок по битам и перехода к измерению блочных ошибок.
Блок определяется как группа следующих друг за другом би тов, которые могут быть закреплены за исследуемым соединением. Каждый бит относится точно к одному блоку. В каждой информаци онной структуре ЦСП определяются длительность блока, число бит в блоке и число блоков в секунду. Каждый блок информационного сигнала контролируется с помощью связанных с ним символов кода, обнаруживающего ошибки (КОО), например кода с побитовой про веркой четности (BIP) или кода с контролем по избыточности цикла (CRC). Биты КОО физически находятся вне блока, к которому они относятся. Обычно невозможно определить, являются ошибочными блок или биты КОО. Поэтому при наличии ошибок считается, что ошибочен контролируемый блок.
События ошибок включают в себя:
•ЕВт (Errored Block), блок с ошибками — блок, в котором имеется одна или несколько ошибок по битам;
•ESт, секунда с ошибками — период времени в одну секунду, в котором имеется один (ESA) или несколько (ESB) блоков с ошибками;
•SEST , секунда, пораженная ошибками, — период времени в одну секунду, который содержит более 30 % блоков с ошибками или, по крайней мере, один дефект;
•ВВЕ (Background Block Error), фоновая блочная ошибка — блок с ошибками, не относящийся к секунде, пораженной ошибками.
Показатели ошибок (верности передачи) для высокоскоростных цифровых трактов передачи определяются следующим образом:
•ESR, коэффициент секунд с ошибками — отношение числа EST к общему числу секунд в период готовности в течение фиксиро ванного интервала измерений;
•SESR, коэффициент пораженных секунд — отношение числа SEST к общему числу секунд в период готовности в течение фик сированного интервала измерений;
20 |
Г л а в а 1 |
•BBER (Background Block Error Ratio), коэффициент блоков фо новыми ошибкам — отношение числа ВВЕ ко всему количеству блоков в течение готовности за фиксированный интервал изме рений за исключением всех блоков во время SEST ;
•AR, UR (Availabity Ratio, Unavaibility Ratio), коэффициенты го товности, неготовности — отношение времени, в течение кото рого тракт находится в состоянии готовности, неготовности, к объему времени наблюдения.
Показатели ошибок цифровых каналов и трактов являются ста тистическими параметрами, поэтому нормы на них определены с со ответствующей вероятностью их выполнения.
Готовность тракта — это его способность быть в состоянии выполнить требуемую функцию в данный момент времени или в лю бой момент времени внутри данного интервала времени (при условии обеспечения, при необходимости, внешними ресурсами). Когда циф ровой тракт находится в состоянии неготовности, события ES, ВВЕ и SES могут быть определены для каждого из направлений передачи и использованы при анализе неисправностей. Однако события ES, ВВЕ
иSES не учитываются при оценке показателей ESR, BBER и SESR. Критерий периода готовности и неготовности цифрового тракта
ипереход от одного состояния к другому определяется следующим образом. Д ля одностороннего тракта период времени неготовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных секунд, пораженных ошибками (SES). Эти 10 секунд рассматривают ся как часть времени неготовности. Новый период времени готовно сти начинается с интервала времени, содержащего 10 последователь ных секунд, не содержащих значительного количества ошибок (неSES). Эти 10 секунд рассматриваются как часть времени готовности. Двунаправленный тракт считается находящимся в состоянии готов ности, если оба его направления находятся в состоянии готовности.
Целевые (проектные) нормы устанавливаются для информации пользователей об ожидаемом качестве связи. Они используются при проектировании сетей (линий передачи) и разработке систем и ап паратуры передачи.
Исходные целевые нормы (End-to-End Perfomance Objectives, ЕРО) на гипотетический эталонный тракт (ГЭТ) для цифровых трак тов СЦИ заданы в регламентирующих документах таблично. Исход ные целевые нормы ЕРОдг для цифровых трактов СЦИ, образован ных с помощью аппаратуры СЦИ, изготовленной после марта 2000 года, приведены в табл. 1.1.
Целевые нормы распределяются по участкам сети различных ка тегорий следующим образом.