3. Современные методы проектирования и строительства волоконно-оптических линий связи
3.1 Трассировка волоконно-оптической линий связи
Известно, что требования к качеству строительной продукции быстро растут, возрастает и необходимость постоянного повышения общего технического уровня строительных работ, надёжности, долговечности, эстетичности, технологичности строительного производства. Инженерно-геодезические измерения и инженерно-геодезические построения занимают особое место в общей схеме строительных работ. Вопросы точности проведения геодезических работ имеют принципиальное значение, ибо они, в конечном счёте, определяют уровень качества и надёжность объектов строительства.
При оценке надёжности и точности измерений главным является выбор совершенной методики геодезических работ и соответствующих приборов и оборудования, исходя из заданных технологических требований проекта и допусков.
Наиболее важным при строительстве ВОЛС является правильный выбор трассы. Трассировочным работам, прежде всего, предшествует изучение топографических условий и инженерно-геологических изысканий местности, определение протяжённости, направления, геологического строения и состава грунтов района изысканий, в пределах расположения вариантов направления линий и анализ исходных материалов с точки зрения возможности выполнения схематического, а затем более подробного камерального трассирование.
Современные методы трассировки заключается в том, что на практически всех этапах разработки рабочего проекта, топографическая съемка местности, обработка инженерно-геологических материалов и камеральная обработка данных, происходит в цифровом режиме.
Для эффективного принятие проектных и организационных решений по строительству объектов необходимо обладать качественной и объективной информацией о местности. Одним из самых современных методов производство съемочных является спутниковый метод, сутью, которой является определение место положение с высокой точностью по данным спутниковых наблюдений вне зависимости от места, времени суток и погоды.
В настоящее время широко применяются автоматизированные системы проектирования и управления, информационную основу которых составляют цифровые модели местности. Цифровая модель местности содержит метрическую (номера, координаты точек местности), синтаксическую (коды топографических объектов, сведения о порядке и виде соединение точек в контуры), симантическую (технические и кадастровые характеристики объектов), а также служебные информации о местности. Цифровая модель местности может быть представлена графический цифровой карты на магнитных и бумажных носителях ,базой данных или сочетаниях, например в составе ГИС-приложения.* В связи с этим всё большую актуальность и популярность приобретают так называемые цифровые съёмки, результатом которых и является цифровая модель местности. При этом очевидно, преимущество имеют технологии, дающие возможность фиксировать непосредственно в поле метрическую и атрибутивную информацию для цифровой модели местности. Новая технология производства цифровых съёмок, основана на использовании спутниковых геодезических систем реального времени и электронного тахеометра в дополнение к ним. В поле спутниковыми методами в реальном масштабе времени (PMB) определяются с точностью 2-3 см плановые и высотные координаты точек снимаемых объектов. При сборе данных спутниковым методом и электронным тахеометром помимо координат точек фиксируются такие их атрибуты, как код снимаемого объекта, его характеристики комментарии. Эта информация записывается в накопителе в цифровом виде и используется для автоматической рисовки топографического плана и составления связанной с ним базы данных.
Рисунок 5 Цифровая модель местности. Развязка дорог.
Перенеся результаты съёмки на компьютер, исполнитель получает цифровой план снятого участка и при необходимости, дополнив или откорректировав его, использует этот план в специализированных программных приложениях.
Полевое спутниковое оборудование для съёмки состоит из комплекта опорной станции и минимум одного подвижного комплекта, поддерживающих режим PMB.
Базовый комплект состоит из спутниковой антенны, приёмника и передающего радиомодема с радиоантенной. Спутниковая антенна, принимающая сигнал от спутников системы NAVSTAR, устанавливается на обычном штативе над точкой с известными координатами. Это может быть геодезический пункт или произвольно расположенная точка, координаты которой определены из высоко точных статических спутниковых наблюдений. Спутниковый приёмник обрабатывает принятый антенной сигнал и генерирует поправки к данным. Передающий радиомодем транслирует эти поправки в эфир на выбранном частотном радиоканале. При передаче поправок на большие расстояния или работе в сложных условиях, радиомодем, работая автономно, может служить ретранслятором радиосигнала.
Аппаратура подвижного комплекта располагается в специальном чемодане или рюкзаке и переносится исполнителем по определённым точкам. Комплект состоит из спутниковой антенны, приёмника, принимающего радиомодема и управляется многофункциональным контроллером накопителем. Спутниковая антенна закрепляется на вехе с круглым уровнем и устанавливается на точке снимаемых объектов. Приёмник вычисляет местоположение точки, используя данные, принятые по радиоканалу с базовой станции. Исполнитель, таким образом, практически немедленно получает координаты точки нахождения вехи и может сохранить их вместе с атрибутивными данными в контроллере.
Спутниковые приёмники GPS, применяемые для РМВ, могут быть одно- или двухчастотные. Использование двухчастотных приёмников позволяет получить более качественные результаты. Инициализация съёмки двухчастотным приёмником существенно короче - достаточно считанных минут, необязательно в статичном положении.
С приёмником, использующим технологию шумоподавления можно проходить через заросли небольших деревьев без прерывания приёма сигналов.
Таким образом, с помощью комплекта спутникового оборудования для съёмки в реальном масштабе времени и электронного тахеометра в дополнение к нему быстро и эффективно реализуется полевая часть цифровой технологии производства топографических съёмок различного назначения.
Несомненным преимуществами данной технологии перед традиционными способами производства геодезических работ проектировании являются высокое качество результатов (точность, оперативность, цифровой вид) и сокращение времени и стоимости работ. Особо следует отметить, что все собранные в поле данные (как пространственные, так и атрибутивные) имеют окончательный вид, не на одном из последующих этапов использования не изменяются, что обеспечивает их высокую надёжность и достоверность.
Цифровой вид результатов позволяет использовать их в различных форматах для работы в других специализированных программных приложениях.
Примечание- ГИС - Геоинформационная система. Под словом ГИС понимают как конкретное приложение для конечного пользователя, так и инструменты для создания таких приложений, и даже целую область информационных технологий. ГИС- это электронная карта города, электронная схема метро, железных и автомобильных дорог и т.д, с базой данных об объектах, изображённых на картах (схемах). ГИС-карта плюс база данных и анализ.
Рисунок 6 Фрагмент готового рабочего проекта
5. Надёжность линий связи
.1 Показатели надежности
Требуемая быстрота и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством работы всех звеньев сети электросвязи: предприятий, линий связи, технических средств. Обобщающим показателем качества работы средств связи является надёжность.
Надёжностью называется свойство объектов выполнять свои функции с требуемыми показателями качества, определяемыми системой нормативно-технической документацией в заданных условиях работы и в заданное время. Надёжность отражает влияние главным образом внутрисистемных факторов - случайных отказов техники, вызываемых физико-химическими процессами старения аппаратуры, дефектами её изготовления или ошибками обслуживающего персонала.
Понятия надежности регламентированы государственными стандартами Применительно к ВОЛС основные понятия и показатели надежности могут быть определены следующим образом.
Отказ оптического кабеля - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния одного, несколько или всех ОВ.
Повреждение оптического кабеля - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния ОК при сохранении работоспособного состояния его ОВ.
Работоспособность оптического кабеля - состояние ОК, при котором значения всех параметров, характеризующих способность передавать сигналы электросвязи с заданными показателями качества, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.
Ремонтопригодность оптического кабеля - свойство ОК, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Надежность ВОЛС - свойство ОК и линейных сооружений сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и транспортирования.
Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих свойств.
Вероятность безотказной работы оптического кабеля - вероятность того, что ОК окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых ОК или аппаратура ВОЛС подвергается профилактическому контролю.
Готовность ВОЛС - работоспособность ВОЛС в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых ОК или аппаратура ВОЛС подвергается профилактическому контролю.
Коэффициент готовности ВОЛС - вероятность того, что ВОЛС окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых кабель подвергается профилактическому контролю.
Наработка на отказ ВОЛС средняя - среднее значение времени наработки ВОЛСС между двумя последовательными отказами (от времени восстановления ее работоспособного состояния после отказа до времени следующего отказа с момента ввода в эксплуатацию).
Время восстановления оптического кабеля - продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или нескольких ОВ в ОК.
Время восстановления ВОЛС среднее - среднее время восстановления ВОЛС, определенное с момента ее ввода в эксплуатацию.
Время ремонта оптического кабеля - продолжительность времени восстановления ОК до исправного состояния.
Сохраняемость оптического кабеля - свойство ОК сохранять в заданных пределах электрические, оптические и механические параметры в течение срока транспортировки и хранения в соответствии с условиями изготовления (поставщика) ОК.
Долговечность оптического кабеля - свойство ОК сохранять работоспособное состояние до выхода одного или нескольких его параметров за допустимые пределы при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Срок службы оптического кабеля (ВОЛС) - календарная продолжительность работоспособного состояния ОК (ВОЛС) с момента ввода в эксплуатацию до момента времени, при котором стоимость технического обслуживания и ремонта ОК становится сопоставимой со строительством новой ВОЛС.
Заключение
В настоящее время в Республике Казахстан активно ведутся работы по строительству национальной сети на основе технологии СЦИ с использованием волоконно-оптических кабелей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной средой передачи информации, оптический световод позволяет передавать большие потоки информации на значительные расстояния.
Создание высоконадежных оптических кабельных систем связи стало возможным в результате разработки в начале 70-х годов оптических волвкон с малыми потерями сигнала. Такие волокна в значительной мере стимулировали разработку специализированного оборудования и элементов линейного тракта оптических кабельных систем передачи (генераторов, фотоприемников, разъемных и неразъемных соединителей, ответвителей и других элементов).
Оптические волокна послужили основой разработки и создания оптических систем связи высокой эффективности, обеспечивающих возможность передачи большого потока информации на любые расстояния. Технико-экономическое сравнение показало, что в перспективе при массовом производстве оптических кабелей они будут конкурентоспособными с электрическими при потребностях в больших пучках связи(свыше 500…1000 цифровых каналов).
Система контроля и управления представляет собой совокупность датчиков различных параметров и цепей, соединяющих точки контроля и управления с персональным компьютером. На дисплее компьютера отображаются значения всех необходимых параметров, как оптических, так и электрических. Эта система позволяет осуществлять диагностирование состояния всего участка сети связи, в котором задействована данная аппаратура СЦИ. Предусмотрена также возможность управления и конфигурирования участков сети.
Для повышения надежности ВОСП при эксплуатации необходимо:
Начинать восстановление в предотказовом состоянии, если нет данных об отказе.
Не прерывать восстановление предотказового состояния при получении данных об отказе, если по времени выполнено больше половины работ, включая время подъезда, по устранению неисправности.
Определить приоритетность восстановления при возникновении нескольких неисправностей на сети, исходя из информации в базе данных (в частности, с учетом интенсивностей переходов из предотказового в отказовое состояние).
Список литературы
Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1990. – 224 с.: ил.
Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. – М.: Радио и связь, 1999.
Проектирование цифровой ГТС: Учебное пособие/ А.В. Росляков, Н.Д. Черная и др.; Под. ред. А.В. Рослякова. – Самара; ПГАТИ, 1998. – 124 с.: ил.
Семенов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. – М.: КомпьютерПресс, 1998. – 302 с. – ил.
Оптические системы передачи: Учебник для вузов/ Б.В. Скворцов, В.И. Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под. ред. В.И. Иванова. – М.: Радио и связь, 1994. – 224с.: ил.
Строительство и техническая эксплуатация ВОЛС./ Под ред. Б.В. Попова. – М.: Радио и связь, 1996. – 176 с.: ил.
Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.: ил.
Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. – М.: СОЛОН-Р, 2001. – 237 с.: ил.
Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. – М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999. – 672 с.: ил.
Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. – М.: Эко-Трендз, 1999. – 268 с.: ил.
11. Портнов Э.Л. Оптические кабели связи. – М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2000. – 112 с.