Введение

В 1966 году были представлены оптические нити из обычного стекла с затуханием в 1000 дБ/км. В 1970 году был представлен качественный оптический кабель с затуханием в 20 дБ/км этого было достаточно для реализации в телекоммуникационных сетях.

Несомненно, это время было обусловлено прогрессом средств связи. Телеграфы, телефоны и радио позволили передавать необходимую информацию на любые расстояния. Необходимый прогресс средств связи повлиял и на развитие науки и техники, нуждающихся в надежных каналах связи.

На сегодняшний день Информационные сети начали проникать в образование, науку, производственную деятельность. С изменением расстояния между людьми, создавая новые информационные общества, сети связи начали изменять представление о мире в головах каждого человека.

Это и является одной из основных причин в повышении пропускной способности. На сегодняшний день удовлетворить потребность абонентов в передачи данных можно только с помощью технологии волоконно-оптических систем связи (ВОСП).

Система ВОСП лидирует среди остальных средств связи. Её отличием является высокая скорость передачи данных и защитой от не санкционированного доступа. Ведётся разработка и испытания новых ВОСП нового поколения с пропускной способностью несколько Тбит/с. Данные системы использую спектральное разделения каналов, а также новую элементную базу, основанную на современных технологиях.

Нынешний этап разработки ВОСП характеризуется серьёзным технологическим прорывом в области элементной базы позволяющая совершить скачок в области пропускной способности до Тбит/с и более. Такой технологией является DWDM уплотнения волнового мультиплексирования причиной появления данной технологии это невозможность повысить скорость передачи потока STM по причине проскальзывания битов в среде передачи поэтому используется цифровой поток STM-64 со скоростью 9953,28 Мбит/с и STM-256 со скоростью 39813,12 Мбит/с также ведется разработка цифрового потока STM-1024, но он ещё не совершенен из-за высоког дисперсии. Но благодаря технологии DWDM сигнал можно уплотнить и тем самым увеличить его скорость до нескольких Тбит/с так же существует технология, позволяющая увеличить скорость канала без проскальзывания битов если перед мультиплексором DWDM.

Целью выпускной квалификационной работы, которая заключается в реконструкции участка сети для увеличения пропускной способности с применением DWDM технологии.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

- реконструировать систему связи;

- подобрать телекоммуникационную технологию, в рамках которой будет работать магистральная система передачи;

- выбрать оборудование для среды передачи;

- рассчитать уровни оптических каналов и коэффициенты усиления систем передачи.

Решение отмеченных выше задач позволяет достичь поставленной цели, а именно, реконструкцию участка сети с применением DWDM технологии что позволит предоставить услуги:

- скорость передачи данных для домашнего интернета до 200 Мбит/с;

- предоставление интерактивноо телевидения с качество HD и full HD;

- предоставление высокоскоростного мобильного интернета.

Актуальность темы выпускной квалификационной работы может быть обоснована следующими фактами. Во-первых, материалы, опубликованные в учебниках, носят разрозненный характер, и его систематизация и унификация является актуальной задачей. Во-вторых, как известно, предполагается развитие сетей следующего поколения. В-третьих, в соответствии со стратегией развития информационного общества, утвержденной указом Президента РФ номер 203 необходимо развитие отрасли связи, для реализации права граждан на доступ к информации, а также обеспечение свободы выбора средств получения знаний при работе с информацией. В соответствии с данной стратегией постоянно проводится внедрение новых информационных и коммуникационных технологий. Целью стратегии развития является создание условий для формирования в России общества знаний. В целях развития информационного общества, государством создаются условия для предоставления доступа к пространству знаний. Данная работа является актуальной, так как соответствует этим положениям стратегии развития, утвержденным приказом Президента РФ [14].

Таким образом, тема выпускной квалификационной, заключающаяся в реконструкции оптического тракта и увеличение пропускной способности.

1 Обоснование необходимости реконструкции

1.1 Общие сведения существующего тракта связи

В 2013 году было произведено строительство линии связи Красноярск-Абакан до этого года связь между городами осуществлялась по кабельной линии связи, проложенной вдоль железной дороги. Оптическая связь осуществлялась по тракту Красноярск-Тайшет-Абакан. На оптической магистрали проложен кабель с волокном стандарта G 652 и G 655. Оптические тракты между городами Красноярск-Абакан указаны в таблице 1.1. Карта оптических трактов изображена на рисунке 1.1 [10].

Таблица 1.1 - Технические характеристики участков

№	Сегмент DWDM	Магистраль	Тип волокна	Оптическая длина км.
1	Красноярск-Абакан	ОК-259	G 652, G 655	402,3
2	Красноярск-Абакан	ОК-257	G 652, G 655	435,74

Рисунок 1.1 - Оптические тракты ОК-259 и ОК-257 ПАО «Ростелеком

1.2 Действующая схема dwdm

Оптическая сеть спектрального уплотнения DWDM ПАО «Ростелеком» построена на базе оборудования OptiX BWS 1600G-III производства Huawei Technologies.

В 2013 году были спроектированы и развернуты основные магистральные линии на участках Красноярск-Абакан, Абакан-Новокузнецк. В указанных городах были установлены оконечные оптические мультиплексоры ОТМ DWDM. Запас производительности сети DWDM ПАО «Ростелеком» - до 40 Гбит/с по одной длине волны, максимальное количество длин волн в системе DWDM - 40 и ограниченная полосой пропускания 400 Гбит/с.

Все транспондеры обеспечивают передачу данных без потерь и в случае повреждения канала связи в некритических ситуациях восстанавливают данные при помощи усилителей так как расстояние между городами не большое нет необходимости использовать алгоритм исправления ошибок которая заключается в использование электрического сигнала для восстановления трафика.

За все время эксплуатации оборудование OptiX BWS 1600G-III показало свою эксплуатационную надежность и удобство организации новых каналов. Схема организации сети оптического тракта ОК-257 изображена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема организации связи на участке Красноярск-Абакан

1.3 Техническое обоснование реконструкции

Город Абакан столица республики Хакасия, город расположен на устье реки Енисей и располагается в 270 километрах (по прямой) от города Красноярск. В городе Абакан развито тяжёлое машиностроение, действует опытно механический завод. Работает также сталелитейный завод. Имеется производство стройматериалов. В Абакане ведут деятельность восьми интернет провайдеров и пятью операторов сотовой связи сети [2].

Город Красноярск центр Восточносибирского экономического района. Крупный транспортно-логический центр. Основные экономические отрасли - цветная металлургия, гидроэнергетика, космическая промышленность. Город расположен на обоих берегах Енисея на стыке западносибирской равнины и среднесибирского плоскогорья. В Красноярске ведут деятельность пяти операторов сотовой связи и девяти интернет провайдеров [3].

Основной причиной улучшений магистральной сети является:

- рост числа абонентских подключений;

- рост потребности в пропускной способности;

- предоставление новых услуг на сети.

Каждый год растёт потребление трафика на 40% и междугородний трафик передачи данных вырос со 120 Мбит/с до 200 Мбит/с поэтому необходимо заменить оборудование, отвечающее запросам в пропускной способности и реконструировать участок сети с целью снижения затрат на обслуживания.

В данной работе будет реконструирован оптический тракт ОК-257 по причине

не эффективного использования, в результате устаревшего оборудования и большого количество усилительных участков. Данная работа предлагает замену оборудования на более эффективное, а также реконструкцию участка сети на данном тракте, что позволит разгрузить трафик на оптическом тракте ОК-259.

2 Классификация оптических волокон

2.1 Виды и типы оптических волокон

Существует два вида оптических волокон многомодовые и одномодовое. Многомодовое волокно имеет диаметр сердцевины 50-62,5 микрометров. Данное волокно на сегодняшний день малоиспользуемое по причине большого затухания и применяется на коротких расстояниях, например, в пределах одного здания или иногда группы зданий. Одномодовое волокно используется повсеместно имеющееся диаметр сердцевины 6-9 микрометров и низкое кило метрическое затухание, но оно на 70% процентов дороже чем многомодовое. Волокна описываются стандартами. Сравнение одномодовых и многомодовых технологий занесено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Параметры типов волокон

Параметры	Одномодовое волокно	Многомодовое волокно
Используемые длины волн, мкм	1310 и 1550	850 и 1310
Затухание, дБ/км	0,4-0,5	1,0-3,0
Тип передатчика	Лазер, иногда светодиод	Светодиод
Толщина сердечника мкм	8-9	50 или 62,5
Скорость передачи	10 Гб и более	До 1 Гб
Дальность передачи Fast Ethernet, км	20	2
Дальность передачи разработанное для устройств Fast Ethernet, км	более 100	До 5

G.651_-_стандартное многомодовое волокно было исключено из рекомендаций в 2008 году.

G.651.1_-_многомодовое оптическое волокно с градиентным показателем преломления и диаметром сердцевины 50 микрометров.

G.652_-_стандартное одномодовое оптическое волокно оптимизированы для передачи на длине волны 1310 нанометров.

G.653_-_одномодовое оптическое волокно со сдвигом дисперсии. Оптическое волокно данного типа имеет нулевую дисперсию на длине волны 1550 нанометров.

G.654_-_одномодовое оптическое волокно, которое имеет нулевую дисперсию при длине волны около 1300 нанометров с минимальным уровнем потерь, и одномодовое волокна со смещенной дисперсией и отсечкой при длине волны вблизи 1550 нанометров, оптимизированы для использования в диапазоне длин волн 1530-1625 нанометров. Используемое для передач на большие расстояния.

G.655_-_одномодовое оптическое волокно, имеющие смещённую ненулевую дисперсию работающие на длине волны 1550 микрометров. Данное волокно, используемое при построении магистралей где, применяется технология DWDM.

Внешнее покрытие может достигать 250 микрометров с возможным отклонением от нормы в 15 микрометров.

G.656_-_одномодовое оптическое волокно имеющие ненулевую дисперсию в зоне 1550 микрометров. Используется при построении широкополосных линий связи.

G.657_-_оптическое волокно характеризуемое уменьшенным коэффициентом потерь при незначительных изгибах. Оптимально подходят для применения во внутренних помещениях. Длинна волны 1310 микрометров [12]. Типы оптических волокон изображены на рисунке 2.1.

Рисунок - 2.1 Типы оптических волокон