Учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта Проектирование междугородной волоконно-оптической линии передачи по курсу Направляющие сред
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра направляющих телекоммуникационных сред
Колесников В.А., Зубилевич А.Л., Колесников О.В.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
к выполнению курсового проекта
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕЖДУГОРОДНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
по курсу
НАПРАВЛЯЮЩИЕ СРЕДЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Москва 2015
План УМД на 2015/16 уч.г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
к выполнению курсового проекта
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕЖДУГОРОДНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
по курсу
НАПРАВЛЯЮЩИЕ СРЕДЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
для студентов 3 курса (направление 210700)
Составители: В.А.Колесников, к.т.н., доцент А.Л.Зубилевич, к.т.н., профессор О.В.Колесников, к.т.н., ст.преподаватель
Составлена 100-вариантная система заданий на разработку курсового проекта по курсу «Направляющие среды электросвязи» и дается методика их выполнения.
Издание утверждено советом факультета СиСС. Протокол № 4 от 16.12.2014г.
Рецензент Р.М.Шарафутдинов, к.т.н., доцент
- 2 -
ВВЕДЕНИЕ
Задания и методические указания на выполнение курсового проекта составлены в соответствии с требованиями Программы курса НСЭ. Курсовой проект является итоговой работой в изучении теоретического материала. Для выполнения курсового проекта требуется предварительно изучить все основные разделы курса НСЭ. Полученные в процессе работы над проектом знания способствуют усвоению и закреплению материала программы и позволяют в дальнейшем перейти к выполнению дипломного проекта по линейным сооружениям сетей телекоммуникации.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНEНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Задания на курсовой проект составлены в 100 вариантах. Номер варианта задания определяется двумя последними цифрами номера студенческого билета. Например, если номер студенческого билета 78175, то вариант задания 75. Курсовой проект, выполненный не по своему варианту, студенту не возвращается и аннулируется.
При выполнении курсового проекта используются расчетные формулы, приведенные в данных методических указаниях и в учебнике [1]. На все формулы, нормы, схемы и т.д., взятые из любого источника, следует давать ссылки с указанием этого источника, номера страницы или формулы, например [1, с. 6, 54]. В конце проекта поставить подпись и дату выполнения.
Расчеты рекомендуется выполнять с помощью средств вычислительной техники. Если требуется рассчитать заданный параметр в диапазоне частот, то он подробно рассчитывается на одной частоте с обязательной подстановкой численных значений, входящих в формулу параметров, расчеты для остальных частот сводятся в таблицу. Дать пояснения к приводимым схемам и описать физику процессов. В конце каждой главы сделать краткие выводы.
Курсовой проект необходимо выполнить на стандартных листах писчей бумаги формата А4 и сброшюровать их в папку. Страницы текста, таблицы и рисунки пронумеровать, озаглавить таблицы и дать подрисуночные подписи. Эскизы и схемы выполнять на стандартных листах бумаги или на кальке с соблюдением требований ГОСТ, ЕСКД. Текст писать без излишних подробностей, выводы дать лаконичными, а предлагаемые решения - краткими, в форме рекомендаций. В начале проекта поместить оглавление и введение, а в конце – заключение и список литературы. Курсовой проект, выполненный без соблюдения перечисленных требований, не оценивается и возвращается для переработки.
В тех случаях, когда рассчитанные по исходным данным величины не удовлетворяют техническим требованиям (нормам), необходимо указать причину, почему в данном случае норма не удовлетворяется и какие меры следует принять, чтобы данная норма выполнялась.
Курсовой проект, допущенный к защите после внесения исправлений по имеющимся замечаниям рецензента, защищается на кафедре НТС по расписанию защит курсовых проектов.
- 3 -
Таблица 1
Варианты трасс кабельных магистралей
Варианты индивидуального задания для курсового проекта
|
|
Трасса магистрали |
|
||
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
Население |
|
Население |
|
|
|
пункта Б, |
|||
трассы* |
Пункт А |
пункта А, |
Пункт Б |
||
тыс. чел. |
|||||
|
|
тыс.чел. ** |
|
||
|
|
|
** |
||
|
|
|
|
||
00 |
Пенза |
517,4 |
Самара |
1164,9 |
|
01 |
Абакан |
164 |
Ачинск |
109,2 |
|
02 |
Абакан |
164 |
Канск |
94,05 |
|
03 |
Архангельск |
356 |
Елец |
108,4 |
|
04 |
Астрахань |
520,7 |
Саратов |
837,8 |
|
05 |
Абакан |
164 |
Красноярск |
980,6 |
|
06 |
Астрахань |
520,7 |
Элиста |
103,1 |
|
07 |
Златоуст |
168,9 |
Набережные |
513,2 |
|
Челны |
|||||
|
|
|
|
||
08 |
Кемерово |
532,9 |
Новосибирск |
1485,3 |
|
09 |
Брянск |
415,6 |
Смоленск |
326,9 |
|
10 |
Барнаул |
612,7 |
Новосибирск |
1485,3 |
|
11 |
Благовещенск |
219,9 |
Хабаровск |
577,7 |
|
12 |
Березники |
156,6 |
Серов |
98 |
|
13 |
Брянск |
415,6 |
Москва |
11551,9 |
|
14 |
Барнаул |
612,7 |
Кемерово |
532,9 |
|
15 |
Брянск |
415,6 |
Курск |
414,6 |
|
16 |
Барнаул |
612,7 |
Томск |
524,3 |
|
17 |
Черкесск |
121,4 |
Пятигорск |
142,5 |
|
18 |
Климовск |
56,1 |
Тула |
501,1 |
|
19 |
Владимир |
345,6 |
Ногинск |
102,1 |
|
20 |
Волгоград |
1021,2 |
Саратов |
837,8 |
|
21 |
Владимир |
345,6 |
Иваново |
403 |
|
22 |
Воронеж |
975,7 |
Курск |
414,6 |
|
23 |
Вологда |
301,6 |
Ярославль |
591,5 |
|
24 |
Владивосток |
616,9 |
Хабаровск |
577,7 |
|
25 |
Волгоград |
1021,2 |
Ставрополь |
400,5 |
|
26 |
Воронеж |
975,7 |
Пенза |
517,4 |
|
27 |
Воронеж |
975,7 |
Орёл |
317,9 |
|
28 |
Владимир |
345,6 |
Ярославль |
591,5 |
|
29 |
Великие Луки |
98,6 |
Новгород |
214,8 |
|
30 |
Грозный |
271,6 |
Ставрополь |
400,5 |
|
31 |
Астрахань |
520,7 |
Волгоград |
1021,2 |
|
32 |
Кызыл |
110 |
Канск |
94,05 |
|
33 |
Братск |
246,4 |
Красноярск |
980,6 |
|
34 |
Кемерово |
532,9 |
Самара |
1164,9 |
|
- 4 -
35 |
Курган |
322,4 |
Омск |
1154 |
|
36 |
Казань |
1145,4 |
Самара |
1164,9 |
|
37 |
Краснодар |
744,9 |
Ставрополь |
400,5 |
|
38 |
Кострома |
269,7 |
Рыбинск |
200,1 |
|
39 |
Липецк |
508,1 |
Пенза |
517,4 |
|
40 |
Липецк |
508,1 |
Белгород |
356,4 |
|
41 |
Липецк |
508,1 |
Курск |
414,6 |
|
42 |
Коломна |
148,4 |
Серпухов |
123,1 |
|
43 |
Котлас |
58,9 |
Сыктывкар |
235 |
|
44 |
Вятка |
498,7 |
Ижевск |
628,1 |
|
45 |
Казань |
1145,4 |
Ижевск |
628,1 |
|
46 |
Кострома |
269,7 |
Нижний Новгород |
1255,2 |
|
47 |
Курган |
322,4 |
Омск |
1154 |
|
48 |
Красноярск |
980,6 |
Новокузнецк |
563,9 |
|
49 |
Мурманск |
307,7 |
Санкт-Петербург |
4884,8 |
|
50 |
Магнитогорск |
410,4 |
Челябинск |
1130,3 |
|
51 |
Магнитогорск |
410,4 |
Уфа |
1062,3 |
|
52 |
Магнитогорск |
410,4 |
Оренбург |
547 |
|
53 |
Махачкала |
577,9 |
Ставрополь |
400,5 |
|
54 |
Махачкала |
5779 |
Нальчик |
240,1 |
|
55 |
Волгоград |
1021,2 |
Ростов-на-Дону |
1089,9 |
|
56 |
Москва |
11551,9 |
Новгород |
214,8 |
|
57 |
Москва |
11551,9 |
Тула |
501,1 |
|
58 |
Липецк |
508,1 |
Тамбов |
280,4 |
|
59 |
Армавир |
187,8 |
Ставрополь |
400,5 |
|
60 |
Новгород |
214,8 |
Санкт-Петербург |
4884,8 |
|
61 |
Калуга |
325,2 |
Рязань |
525,1 |
|
62 |
Нижний Новгород |
1255,2 |
Самара |
1164,9 |
|
63 |
Нижний Новгород |
1255,2 |
Саранск |
297,4 |
|
64 |
Нижний Новгород |
1255,2 |
Иваново |
403 |
|
65 |
Новгород |
214,8 |
Псков |
203,3 |
|
66 |
Томск |
524,3 |
Новосибирск |
1485,3 |
|
67 |
Набережные |
513,2 |
Сарапул |
98,2 |
|
Челны |
|||||
|
|
|
|
||
68 |
Нижний Тагил |
361,9 |
Пермь |
991,5 |
|
69 |
Калуга |
325,2 |
Ижевск |
628,1 |
|
70 |
Пермь |
991,5 |
Ижевск |
628,1 |
|
71 |
Омск |
1154 |
Тюмень |
581,8 |
|
72 |
Оренбург |
547 |
Тюмень |
581,8 |
|
73 |
Оренбург |
547 |
Орск |
239,8 |
|
74 |
Пенза |
517,4 |
Саранск |
297,4 |
|
75 |
Нижний Тагил |
361,9 |
Екатеринбург |
1353,1 |
|
76 |
Нижний Тагил |
361,9 |
Красноуральск |
27,1 |
|
77 |
Екатеринбург |
1353,1 |
Челябинск |
1130,3 |
|
78 |
Ижевск |
628,1 |
Стерлитамак |
273,4 |
- 5 -
79 |
Орёл |
317,9 |
Мичуринск |
98,8 |
80 |
Ростов-на-Дону |
1089,9 |
Ставрополь |
400,5 |
81 |
Рязань |
525,1 |
Тула |
501,1 |
82 |
Пенза |
517,4 |
Тольятти |
719,5 |
83 |
Тверь |
404,1 |
Ярославль |
591,5 |
84 |
Москва |
1151,9 |
Смоленск |
326,8 |
85 |
Тамбов |
280,4 |
Саратов |
837,8 |
86 |
Улан-Удэ |
404,4 |
Чита |
325,3 |
87 |
Хабаровск |
577,7 |
Чита |
325,3 |
88 |
Самара |
1164,9 |
Ульяновск |
613,8 |
89 |
Сызрань |
179,4 |
Самара |
1164,9 |
90 |
Ярославль |
591,5 |
Череповец |
312,9 |
91 |
Чебоксары |
453,6 |
Самара |
1164,9 |
92 |
Уфа |
1062,3 |
Челябинск |
1130,3 |
93 |
Барнаул |
612,7 |
Самара |
1164,9 |
94 |
Чита |
325,3 |
Иркутск |
587,2 |
95 |
Чита |
325,3 |
Тайшет |
35,4 |
96 |
Курск |
414,6 |
Брянск |
415,6 |
97 |
Курск |
414,6 |
Орёл |
317,9 |
98 |
Курск |
414,6 |
Белгород |
356,4 |
99 |
Курск |
414,6 |
Воронеж |
975,7 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1.Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н. Направляющие системы электросвязи. Учебник для вузов. Т. 1. Теория передачи и влияния. - М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 424 с.
2.Андреев В.А., Бурдин А.В., Кочановский Л.Н., Портнов Э.Л., Попов В.Б.
Направляющие системы электросвязи. Т. 2. Проектирование, строительство и техническая эксплуатация. – М.: Горячая линия – Телеком, 2010. – 424 с.
Дополнительная
3.Портнов Э.Л. Оптические кабели связи и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи: Учебное пособие для вузов. - М., 2007.
4.Портнов Э.Л. Оптические кабели связи их монтаж и измерение: Учебное пособие. - М., 2012.
-6 -
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕЖДУГОРОДНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
При проектировании волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) необходимо:
1.Выбрать и обосновать трассу ВОЛП между данными городами;
2.Определить число каналов на ВОЛП;
3.Выполнить выбор системы передачи и оптического кабеля;
4.Выполнить конструктивный расчет кабеля, вычертить поперечный разрез кабеля с указанием его марки по образцу (рис. 1.1- 1.3).
5.Рассчитать параметры оптического волокна;
6.Рассчитать затухание оптического волокна;
7.Определить длину регенерационного участка и дать схему размещения ОРП и НРП на ВОЛП;
8.Дать рекомендации по защите ОК и ОВ от всех возможных внешних воздействий и по способам соединения оптических волокон и оптических кабелей на проектируемой ВОЛП;
9.Составить смету на строительство линейных и станционных сооружений ВОЛП по укрупненным показателям и определить срок окупаемости проектируемой магистрали.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРОЕКТА
1. Выбор трассы волоконно-оптической линии передачи
Целью данного раздела проекта является:
-создание современной телекоммуникационной сети в интересах населения, народнохозяйственного комплекса;
-организация качественной связи для передачи информации различного вида между характеризуемыми населёнными пунктами.
Необходимо обосновать организацию связи между выбранными пунктами. Тяготение выбранных пунктов по услугам связи зависит, в первую очередь, от численности населения. Кроме того, степень заинтересованности во взаимосвязи зависит от экономических, культурных и социально-бытовых отношений между населёнными пунктами.
Привести краткую характеристику оконечных пунктов трассы (табл. 1). При проектировании трассы необходимо обеспечить:
-наикратчайшее протяжение трассы;
-наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства (реки, карьеры, дороги и др.);
-максимальное применение механизации при строительстве;
-максимальные удобства при эксплуатационном обслуживании.
-7 -
В соответствии с требованиями «Земельного кодекса РФ» размещение трасс для строительства следует осуществлять на землях, наименее пригодных для ведения сельского хозяйства.
Все другие требования, учитываемые при выборе трассы, можно привести к трём следующим:
-минимальные капитальные затраты на строительство,
-минимальные эксплуатационные расходы,
-удобство обслуживания.
Для соблюдения указанных требований трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между указанными пунктами и наименьшее количество препятствий. За пределами населённых пунктов трассу выбирают в полосе отвода автомобильных или железных дорог. Допускается спрямление трассы кабеля, если прокладка вдоль дорог значительно удлиняет трассу. При выборе варианта трассы используется карта местности между заданными пунктами, обычно это атлас автомобильных дорог России.
На территории населённых пунктов кабель прокладывается в телефонную канализацию, причём стремятся к максимальному использованию существующей канализации и резервных каналов. Ориентировочный объём прокладки кабеля в канализации устанавливается в пределах 3-4 км на каждый город с населением до 500 тыс. жителей, расположенный на трассе. Из общей протяжённости канализации 40-50% предусматривается как существующая. В условиях стеснённой местности, где использование мехколонны нецелесообразно, прокладка кабеля предусматривается в готовую траншею, разрабатываемую экскаватором или вручную (5-10% от протяжённости трассы), остальная часть прокладывается кабелеукладчиком.
Глубина прокладки подземных кабелей в грунт составляет 1,2 м. Рассматривают два или три варианта трассы проектируемой
магистрали.
Результаты сравнения различных вариантов трассы сводят в итоговую таблицу. Пример сравнения трех вариантов трассы между городами А и Б приведен в таблице 2.
- 8 -
Таблица 2
Характеристика вариантов трассы
|
Един. |
Кол-во единиц по вариантам |
|||
Характеристика трассы |
|
|
|
||
изм. |
|
|
|
||
Вариант 1 |
Вариант 2 |
Вариант 3 |
|||
|
|||||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1. Общая протяженность |
км |
|
|
|
|
Вдоль шоссейных дорог |
|
248,0 |
225,0 |
212,8 |
|
Вдоль железных дорог |
|
178,0 |
151,3 |
204,6 |
|
Вдоль грунтовых дорог |
|
70,0 |
73,7 |
- |
|
По бездорожью |
|
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
2. Способ прокладки |
км |
|
|
|
|
Кабелеукладчиком |
|
241,0 |
218,7 |
204,6 |
|
Вручную |
|
- |
- |
- |
|
В канализации |
|
7,0 |
6,3 |
8,2 |
|
|
|
|
|
|
|
3. Количество переходов |
пер. |
|
|
|
|
Через железные дороги |
|
1 |
1 |
1 |
|
Через несудоходные реки |
|
4 |
2 |
2 |
|
Через шоссейные дороги |
|
1 |
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
4. Число обслуживаемых |
пункт. |
|
|
|
|
регенерационных пунктов |
|
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
5. Число |
пункт. |
2 |
2 |
2 |
|
необслуживаемых |
|
|
|
|
|
регенерационных пунктов |
|
|
|
|
|
Вывод: Очевидно, что по технико-экономическим соображениям наиболее целесообразно для строительства кабельной линии использовать третий вариант. Трасса имеет наикратчайшее расстояние между населенными пунктами и проходит вдоль автомобильной дороги, соответственно при эксплуатации и обслуживании данной трассы будут минимальные затраты.
2. Определение числа каналов ВОЛП
Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.
Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Обычно перепись населения осуществляется один раз в пять лет, поэтому при перспективном проектировании следует учесть
- 9 -
прирост населения. Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения
|
H0 |
|
|
P t |
(1) |
|
Ht |
1 |
|
, чел., |
|||
|
||||||
|
|
|
|
100 |
|
|
где H0 - народонаселение в период переписи населения (табл. 1), чел.;
P - средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается по данным переписи 2-3%);
t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.
Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперед по сравнению с текущим временем. В курсовом проекте следует принять
5 лет вперед. Следовательно, t 5 tm to , где tт - год составления проекта; to - год, к которому относятся данные H0 .
Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основании статистических данных, полученных предприятием связи за предшествующие проектированию годы. Практически эти взаимосвязи выражают через коэффициент тяготения f1 , который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12 %). В курсовом проекте следует принять f1 5% .
Учитывая это, а также то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородной связи имеют превалирующее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используют приближенную формулу:
nтф |
1 |
f1 |
y |
ma |
m |
1, |
, |
(2) |
|
ma |
m |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где 1 и f1 |
- |
постоянные |
коэффициенты, |
соответствующие |
|||||
фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются 5 %, тогда
|
1 = 1,3; |
1 = 5,6; |
f1 |
─ коэффициент тяготения, |
f1 = 0,05 (5 %); |
y |
─ удельная нагрузка, т.е. |
средняя нагрузка, создаваемая одним |
абонентом, y = 0,05 Эрл;
ma и m - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.
- 10 -
