3 Теоретический курс электронного учебника
3.1 Проектирование ВОЛС
3.1.1 Общие положения.
В настоящее время в России в рамках развития единой сети электросвязи (ЕСЭ) проводятся большие работы по расширению услуг электросвязи, особенно в части подвижной связи, спутникового и кабельного вещания, передачи данных, доступа в Интернет. Для решения этих задач наиболее эффективным является использования ВОЛП. Повышение требований к номенклатуре услуг электросвязи и их качеству, дальнейшее совершенствование телекоммуникационных и информационных технологий предъявляют все более высокие требования к качеству проектирования объектов связи и ВОЛП в частности.
В рамках Министерства информационных технологий и связи проектные работы выполняют проектные институты: ОАО «Гипросвязь», г. Москва; ОАО «Гипросвязь», г. Санкт-Петербург; ОАО «Гипросвязь», г. Самара; ОАО «Гипросвязь», г. Новосибирск. В филиалах межрегиональных компаний (МРК) ОАО «Связьинвест» проектированием занимаются проектно-конструкторские отделы. Кроме указанных предприятий проектированием могут заниматься и другие телекоммуникационные предприятия, которые имеют лицензии на право проектирования [1].
При разработке проектной документации необходимо руководствоваться законодательствами и нормативными документами Российской Федерации, постановлениями и решениями Правительства и Министерства информационных технологий и связи, а также иными государственными документами по проектированию и строительству.
До начала проектирования необходимо выполнить все инженерные изыскания на весь объект или по очередям (участкам) строительства ВОЛП в соответствии с государственными и ведомственными нормативными актами [1].
Для обеспечения надлежащего качества проектирования все проекты по строительству ВОЛП, независимо от источников финансирования, форм собственности и принадлежности, подлежат государственной экспертизе. Государственная экспертиза объектов связи выполняется государственным унитарным предприятием «Центр научных исследований и экспертиз по связи» (ГУП «ЦНИЭС»). В случае необходимости представители проектных организаций принимают участие по поручению заказчика в защите разработанной ими проектной документации в экспертных инстанциях. Утверждаются проекты только после получения положительного экспертного заключения.
Проектные организации должны осуществлять авторский надзор за строительством ВОЛП с целью обеспечения соответствия строительных, технологических и технических решений, предусмотренных в проектной документации [1].
3.1.2 Алгоритм проектирования волп.
Проектирование ВОЛП в целом осуществляется аналогично проектированию линейных сооружений связи с использованием кабелей с металлическими жилами. Вместе с тем, специфика оптической связи определяет некоторые особенности проектирования ВОЛП.
Проект – это комплексный технико-экономический документ, в котором техническая и экономическая стороны строительства неразрывно связаны. Проект на строительство ВОЛП должен прежде всего содержать исследования, обосновывающие что, где и в какой очередности надо строить для всемерного сокращения сроков ввода в эксплуатацию объекта и получения наибольших результатов при наименьших затратах [1].
Проектные решения разрабатываются с учетом новейших достижений науки и техники с тем, чтобы строящаяся линия ко времени ее ввода в эксплуатацию была технически передовой и имела высокие технико-экономические показатели.
ВОЛП являются дорогой и сложной частью системы электросвязи. На них приходится до 60…70% общих капиталовложений на сооружения связи. Поэтому при проектировании ВОЛП особое внимание должно быть обращено на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линии.
Требования и нормы, предъявляемые к ВОЛП, вытекают из принципа построения единой сети электросвязи (ЕСЭ) и генеральной схемы развития связи страны. При этом должны соблюдаться рекомендации и нормы МСЭ-Т на каналы передачи информации.
Обоснованием для выполнения работ по проектированию является задание на проектирование – техническое задание (ТЗ), которое выдается организацией – заказчиком [1].
При проектировании ВОЛП следует, как и при проектировании других объектов, учитывать следующие положения:
последовательность проектирования – от общего к частному. Сначала решаются вопросы обоснования экономической целесообразности и необходимости ВОЛП в целом, а затем осуществляется детализация по отдельным вопросам и устройствам;
вариантность проектирования – рассматривается несколько вариантов решений, и на основе технико-экономического анализа выбирается наиболее приемлемый;
использование типовых проектов, что уменьшает стоимость целесообразности и необходимости сооружения ВОЛП, выбор оптимального варианта решения осуществляется на основе технико-экономического обоснования (ТЭО). Стоимость строительства на стадии ТЭО определяется по укрупненным показателям. При этом ТЭО разрабатывается в целом на комплекс сооружений ВОЛП (линию, станцию, НРП, аппаратуру).
Проект на строительство ВОЛП включает задание на проектирование, технический проект и рабочие чертежи. При двухстадийном проектировании вначале, на первой стадии, разрабатывается технический проект, в котором излагаются все основные технические решения и ТЭО, а после его утверждения, на второй стадии, разрабатываются рабочие чертежи. В случае одностадийного проектирования сразу разрабатывается технорабочий проект, включающий все основные решения технического проекта и рабочие чертежи. В практике в основном используется одностадийное проектирование. Для обеспечения высокого качества проектной документации необходимо выполнять требования ГОСТ Р 21.1703–2000 [6].
Последовательность проектирования ВОЛП. Последовательность проектирования волоконно-оптических систем связи 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 предшествовать изыскательские работы (технические инженерные изыскания) с выездом на место строительства с целью изучения природных условий и ознакомления с трассой прокладки оптического кабеля [1].
После сбора указанной выше информации приступают к разработке технорабочего проекта. В общем случае последовательность проектирования ВОЛП следующая.
I этап. Начинают проектирование с четкого формулирования требований к ВОЛП и тщательного анализа имеющейся в распоряжении разработчика техники и результатов технических изысканий.
II этап. Выполняют анализ топологии построения ВОЛП, которая определяется количеством терминалов в системе и ее назначением.
III этап. Осуществляется выбор и дается обоснование выбора элементной базы ВОЛП.
На данном этапе определяют, может ли ширина полосы пропускания волоконно-оптического кабеля в совокупности с источником и приемником излучения обеспечить требуемую пропускную способность при заданных расстояниях между оконечными устройствами и требованиях к качеству передачи информации. Здесь определяют длину регенерационного участка при заданных требованиях к ВОЛП, количество ретрансляторов (если они необходимы). Рассматривают возможность пространственного деления каналов (путем передачи различных сигналов по отдельным оптическим волокнам) и спектрального деления (путем передачи различных сигналов на отдельных оптических несущих). Осуществляют выбор формы передачи информации – аналоговый или цифровой, вида модуляции, линейного кода [1].
IV этап. Проводят анализ реакции системы на отклонения параметров ее структурных элементов. В результате определяют предпочтительный диапазон технических характеристик элементов.
V этап. Рассматривают ряд системных требований, связанных с условиями прокладки, монтажа и эксплуатации ВОЛП, которые определяют возможные варианты конструктивного оформления ОК, передающего и приемного оптических модулей (ПОМ и ПрОМ) и других элементов ВОЛП, способы обеспечения электропитания, организации служебной связи.
VI этап. Выполняют ТЭО, которое служит основой выбора наиболее предпочтительного из рассмотренных вариантов [1].
3.1.3 Задание на проектирование.
Основным документом, регулирующим правовые и финансовые отношения, взаимные обязательства и ответственность сторон при разработке проекта, является договор (контракт), заключаемый заказчиком с проектной или проектно-строительной организацией, другими юридическими и физическими лицами, которые имеют лицензию на данный вид деятельности. Неотъемлемой частью договора является задание на проектирование.
Проектная организация как генеральный проектировщик, а в необходимых случаях и субподрядные специализированные организации (комплексные проекты), могут принимать вместе с заказчиком участие в разработке задания на проектирование. Задание на проектирование утверждается заказчиком проекта и, в случае необходимости, согласовывается с заинтересованными организациями.
В задании на проектирование ВОЛП указываются [7]:
1) общие вопросы:
основание на проектирование;
наименование и назначение проектируемой ВОЛП;
вид строительства (новое строительство или реконструкция действующей ВОЛП);
проектная мощность;
срок начала и окончания строительства;
источник финансирования;
заказчик проекта;
проектная организация, генпроектировщик;
стадийность проектирования;
строительно-монтажная организация, генподрядчик;
режим работы объекта.
2) основные (объемные) требования:
состав проектируемого оборудования (может быть указано название оборудования и фирма, поставляющее его);
требования по схеме организации связи на проектируемом направлении;
район, пункт, площадка строительства, помещения для размещения оборудования;
электроснабжение и электропитание запроектированного оборудования;
особые условия проектирования (перечень технических вопросов, которые необходимо решить в процессе проектирования);
требования к архитектурно – строительным решениям (если в проекте предусматривается строительство или реконструкция помещений для размещения оборудования);
основные технико-экономические показатели проектируемого объекта;
требования по выполнению требований ГО и СОРМ.
Задание на проектирование подписывается специалистами, принимавшими участие в его составлении, утверждается и скрепляется печатью заказчиком.
Приведенный состав задания на проектирование по необходимости может в процессе проектирования уточняться и корректироваться применительно к местным условиям.
Заказчик проекта должен выдать исполнителю проекта (в объеме и сроки, указанные в договоре) необходимые для проектирования исходные материалы.
А именно: данные по ранее проведенным изысканиям; техническую документацию на оборудование; данные о наземных и подземных коммуникациях по трассе ВОЛП и др. Заказчик проекта может поручить подготовку перечисленных материалов проектной или изыскательной организации, указав это в договоре.
Исходными данными для проектирования ВОЛП являются [7,8]:
схема организации связи;
технические характеристики оборудования и кабелей различных производителей, включая оценки их надежности и стоимости;
требуемая пропускная способность линии передачи, в том числе и на перспективу;
исходные целевые нормы на цифровые каналы и тракты;
требуемые показатели надежности ВОЛП в зоне действия оператора связи.
3.1.4 Состав рабочего проекта.
Проект на строительство ВОЛП состоит из следующих основных разделов:
общая пояснительная записка;
линейные сооружения;
станционные сооружения;
электротехнические сооружения;
охрана окружающей среды, охрана труда, техника безопасности, противопожарные мероприятия;
организация строительства;
сметная документация.
3.2 Строительство ВОЛС
3.2.1 Прокладка ОК в грунт.
Прокладка кабеля в грунт производится при температуре окружающего воздуха не ниже -10°С. Кабель прокладывают в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в воде при пересечении неглубоких болот, несудоходных и не сплавных рек со спокойным течением (с обязательным заглублением в дно водных преград). Способы прокладки ОК через болота и водные преграды должны определяться отдельными проектными решениями [1].
Возможны два способа прокладки ОК в грунт: ручной в ранее отрытую траншею или бестраншейный с помощью ножевых кабелеукладчиков. Кроме того, ОК может прокладываться с применением защитного трубопровода. При этом различают два способа. При первом способе сначала в грунт укладывается защитный трубопровод (полиэтиленовая труба с внешним диаметром до 34 мм), а затем затягивается ОК. Второй способ – это прокладка защитного трубопровода с заранее уложенным в него ОК.
Трассовая прокладка кабелей связи является сложным процессом в техническом и организационном плане. Этот процесс еще более усложнен для ОК, имеющих большие строительные длины. Он требует от линейного персонала тщательного изучения местности и условий трассы, четкой и продуманной подготовительной работы, технологически обоснованного проекта производства работ и строгой исполнительской дисциплины. Особое внимание уделяется выбору трассы, способам и средствам прокладки ОК на каждом участке трассы. Для обеспечения безопасности прокладки и минимальной вероятности его замены в будущем необходимо учитывать такие факторы, как топографическая карта местности, типы грунтов, возможность доступа к кабелю при любых погодных условиях, простота выполнения возможного ремонта, удаления трассы кабеля от подземных коммуникаций [1].
Особую важность имеет рекультивация земли на трассе прокладки. Восстановительные работы должны производиться с особой тщательностью, чтобы гарантировать надежную защиту кабеля, сводя к минимуму явление эрозий почвы и обеспечивая восстановление травяного покрова и стабилизацию разрыхленного слоя грунта.
Учитывая трудности определения трассы прокладки ОК и мест их повреждения в дальнейшем, значительно большее внимание по сравнению с электрическими кабелями должно быть, уделено точности привязок трассы кабеля к местным условиям.
Здесь следует также учитывать, что простой высокоскоростных ВОЛП, в случае повреждения кабеля, обходятся очень дорого [1].