Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование трассы прокладки кабеля

2. Расчет линии связи

2.1 Скорость передачи

2.2 Расчет длины регенерационного участка

3. Выбор и обоснование функциональных схем приемо-передающих блоков ВОСП

3.1 Телефонная линия связи

3.2 Компьютерная линия связи

4. Расчет оконечного каскада передающего модуля

5. Расчет первого каскада приемного модуля

6. Расчет помехоустойчивости

7. Оценка экономических затрат

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Волоконно-оптическая сеть - это информационная сеть, связующими элементами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии волоконно-оптических сетей помимо вопросов волоконной оптики охватывает также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей. В достаточной мере отвечать растущим объемам передаваемой информации на уровне сетевых магистралей, можно используя оптическое волокно, которое считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на длительные расстояния.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Преимущества ВОЛС

Широкая полоса пропускания – обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей, позволяющей передавать по одному волокну поток информации в несколько терабит в секунду.

Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями волокно имеет затухание 0.2 – 0.3 дБ/км на длине волны 1.55 мкм.

Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрооборудования.

Малый вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема – передачи. Системы мониторинга целостности оптической линии связи, используя свойство высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить взламываемый канал и подать тревогу.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию, приводящую к возрастанию затухания в кабеле, но благодаря совершенству современных технологий производства этот процесс значительно замедлен и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений стандартов приемо-передающих систем.

Несмотря на многочисленные преимущества перед другими способами передачи информации, волоконно-оптические системы имеют также и недостатки, главным образом из-за дороговизны прецизионного монтажного оборудования и надежности лазерных источников излучения. Многие из недостатков вероятнее всего будут нивелированы с приходом новых конкурентоспособных технологий в волоконно-оптические сети.

Перспективным направлением является применение метода воздушной подвески ОК с использованием электрифицированных железных дорог, что связано с крупной сетью железных дорог в Казахстане. Важным моментом в организации ВОЛС по железной дороге является то обстоятельство, что конечном итоге, себестоимость услуг связи и подключения к сети для пользователей связи, будет значительно ниже, чем у других работающих операторов связи.

Основные компоненты ВОЛС.

Оптический передатчик обеспечивает преобразование входного электрического сигнала в выходной световой сигнал. Для этих целей используются ИК светоизлучающие диоды LED, либо лазерные диоды ILD. Эти устройства способны поддерживать модуляцию оптического излучения с мегагерцовыми и даже гигагерцовыми частотами.

Оптический приемник осуществляет обратное преобразование входных оптических импульсов в выходные импульсы электрического тока. В качестве основного элемента используют p-i-n или лавинные фотодиоды, имеющие очень малую инерционность.

Если приемная и передающая станции удалены друг от друга на большие расстояния, например, несколько сот километров, то может потребоваться одно или несколько промежуточных регенерационных устройств для усиления ослабевающего сигнала, а также для восстановления фронтов импульсов. Для этих целей используются повторители и оптические усилители. оптоволоконный регенерационный каскад мультиплексор

Повторитель состоит из оптического приемника, электрического усилителя и оптического передатчика. Повторитель, который восстанавливает форму оптического сигнала до первоначальной, называется регенератором.

Оптический усилитель не осуществляет оптоэлектронного преобразования. Он, используя специальные активные среды и лазеры накачки, непосредственно усиливает проходящий оптический сигнал, благодаря индуцированному излучению. Таким образом, усилитель не наделен функциями восстановления скважности, в чем уступает повторителю.

Волоконно-оптический кабель (ВОК). Характерная строительная длина оптического кабеля (поставляемая на одном барабане) в зависимости от производителя и типа кабеля варьируется в пределах 2-10 км. На протяженных участках между повторителями могут помещаться десятки строительных длин кабелей. В этом случае производится специальное сращивание (как правило, сварка) оптических волокон. На каждом таком участке концы ВОК защищаются специальной герметичной муфтой.

Таким образом перечислены основные компоненты, использующиеся при построении ВОЛС. В данном курсовом проекте рассчитывается магистральная линия связи Тараз- Шымкент.

1. Выбор и обоснование трассы прокладки кабеля

При проектирования ВОЛС следует выбирать способ прокладки кабеля, учитывая характер местности, исходя из соображений минимизации затрат на прокладку, эксплуатационных расходов, удобства обслуживания. На основании этого решено спроектировать ВОЛС, используя прокладку кабеля по опорам линий электропередач железной дороги, так как этот способ прокладки является оптимальным с точки зрения стоимости, кроме того, обеспечивает наименьшее расстояние по сравнению с опорами электропередач вдоль автодороги, а также ЛЭП.

В настоящее время строительство магистралей в РК ведутся на основе технологии SDH. При этой технологии обеспечивается централизация управления сетью в целом, высокое качество диагностики, оперативное переключение потоков в обход поврежденного участка, что несомненно повышают надежность системы связи. Так же строительство магистралей по кольцевой структуре, как показывает практика, обеспечивает необходимую надежность, а так же соответствует заданному значению рентабельности.

Самонесущий ОК не требует дополнительных креплений, стоимость прокладки по отношению к другим способам небольшая при относительно высокой скорости прокладки. Выбран кабель ОКА-М6П-10-0,22-4 Спецификация на самонесущий ОК приведена в приложении А

2. Расчет линии связи

2.1 Скорость передачи

Проектируется линия передачи, содержащая 800 телефонных каналов, 5 каналов компьютерной связи по 10Мбит/сек. Скорость передачи для одного телефонного канала составляет 64 кбит/сек. Таким образом получаем общую скорость передачи 101,2 Мбит/сек. Такая скорость укладывается в скоростные рамки системы STM-1 (155 Мбит/сек.)

При расчете трассы используется одномодовое волокно.

2.2 Расчет регенерационного участка

По мере распространения оптического сигнала по волокну происходит его ослабление, а также уширение импульсов из-за дисперсии. Любой из этих факторов может оказаться причиной ограничения максимальной длины безретрансляционного участка оптического сегмента. Если же максимально допустимая длина между передатчиком и приемником превышена, то необходимо в промежуточных точках лини связи добавлять один или несколько ретрансляторов. В общем случае ретранслятор выполняет функцию усиления оптического сигнала, и дополнительно может восстанавливать форму импульсов, уменьшать уровень шумов. Длину регенерационного участка ограничивает один из двух факторов: затухание или дисперсия. В многомодовых ОВ длина регенерационного участка обычно лимитируется дисперсией, а в одномодовых ОВ – затуханием:

α_ру = 2α_оср + q α_осн + a L_ру + α_t + α_в, дБ, (2.2.1)

где α_оср – затухание, вносимое разъёмным оптическим соединителем, равное 0,5…1,5 дБ; q – число неразъёмных оптических соединителей; α_осн – затухание, вносимое неразъёмным оптическим соединителем дБ, Современные сварочные аппараты обеспечивают потери 0,05 дБ; a – коэффициент затухания ОВ, дБ/км; L_ру – длина регенерационного участка, км; α_t – допуски на температурные изменения параметров ЦВОСП, в том числе и ОК, для типовых ВОСП равные 0,5…1,5 дБ; α_в – допуски на ухудшение параметров элементов ЦВОСП со временем, α_в=2…4 дБ (зависит от типов источника и приёмника оптического излучения и их комбинаций).

Длину регенерационного участка найдём по формуле:

L_ру = , км (2.2.2)

Энергетический потенциал системы определяется:

, дБ (2.2.3)

где Р_пер и Р_пр – мощности передатчика и приемника соответственно.

Уровень мощности передатчика в дБм находится следующим образом:

, (2.2.4)

где Р₀ = 1мВт, а мощность излучения на выходе оптического волокна передающего модуля Р_пер=1мВт (по данным приложения Г). Таким образом Р_пер=0 дБм. Чувствительность приемника составляет -34дБм (по данным приложения В). При определении энергетического потенциала системы надо учесть потери вызванные кодом передачи. При использовании кода NRZ (без возврата к нулю) эти потери составляют порядка 3 дБ, а при RZ кодировании – 6 дБ. Таким образом используя код RZ получим величину энергетического потенциала системы 28 дБ.

Длина регенерационного участка, ограниченная затуханием, равна:

км.

Длина регенерационного участка ограничивается также пропускной способностью ОК, являющейся одним из основных параметров ВОЛС, определяющим объём информации, который можно передать по ОК на длину регенерационного участка. Связь между величиной уширения импульсов и полосой частот выражается соотношением

, (2.2.5)

где - уширение импульса по половинной мощности. Отсюда следует, что длина регенерационного участка, ограниченная дисперсией определяется по формуле:

(2.2.6)

Уширение импульса определяется из удельной хроматической дисперсии волокна, приведенной в приложении А и спектральной полосы источника излучения. При ширине полосы спектра излучения Dl=2нм.

км.

Таким образом длина регенерационного участка ограничивается дисперсией и составляет 83,5 км. Строительная длина самонесущего кабеля составляет l_c=6 км и на одном регенерационном участке укладывается 14 строительных длин. Расстояние между Астаной и Павлодаром порядка 500км.