Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта Проектирование соединительной волоконно-оптической линии передачи по курсу Направляющие ср
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра направляющих телекоммуникационных сред
Колесников В.А., Зубилевич А.Л., Иванов С.И.
УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
по выполнению курсового проекта
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
по курсу
НАПРАВЛЯЮЩИЕ СРЕДЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
для студентов направления 11.03.02
Москва 2016
План УМД на 2016/17 уч.г.
УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
по выполнению курсового проекта
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
по курсу
НАПРАВЛЯЮЩИЕ СРЕДЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Составители: В.А. Колесников, к.т.н., доцент А.Л. Зубилевич, к.т.н., профессор С.И. Иванов, к.т.н., доцент
Составлена многовариантная система заданий на разработку
курсового проекта по курсу «Направляющие среды электросвязи» и
дается методика их выполнения.
Издание утверждено советом факультета СиСС. Протокол № 6 от
16.02.2016 г.
Рецензент С.А. Сиднев, 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 бакалаврской работы по линейным сооружениям сетей телекоммуникации.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНEНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Задания на курсовой проект составлены в 99 вариантах. Номер варианта задания определяется последней и предпоследней цифрами номера студенческого билета. Например, если номер студенческого билета № 73178, то вариант задания 78. 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, (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 сформулировать краткие выводы.
Курсовой проект 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.
- 3 -
Курсовой проект, допущенный к защите после внесения исправлений по имеющимся замечаниям рецензента, защищается на кафедре НТС по расписанию защит курсовых проектов.
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.
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
При проектировании соединительной волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) необходимо:
1.Выбрать и обосновать трассу соединительной ВОЛП.
2.Сделать выбор системы передачи и оптического кабеля.
3.Выполнить конструктивный и механический расчет кабеля, вычертить поперечный разрез кабеля по образцу (рис. 2- 5).
4.Рассчитать усилия натяжения оптического кабеля при прокладке его в телефонной кабельной канализации.
5.Рассчитать затухание оптического волокна.
6.Определить длину регенерационного участка.
7.Дать рекомендации по способам соединения оптических волокон и оптических кабелей и их прокладки в телефонной кабельной канализации на проектируемой ВОЛП.
- 4 -
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРОЕКТА
1. Выбор трассы прокладки оптического кабеля соединительной волоконно-оптической линии передачи
В городах и крупных населенных пунктах ОК, как правило, прокладываются в телефонной кабельной канализации или в коллекторах. При наличии метро кабели могут прокладываться в его тоннелях.
При отсутствии в канализации свободных каналов в проектах нужно предусмотреть дополнительную прокладку каналов в существующей кабельной канализации или строительство новой.
При выборе трассы кабельной канализации необходимо стремиться к сокращению числа пересечений с уличными проездами, с автомобильными и железными дорогами. Трасса кабельной канализации должна проектироваться на уличных и внутриквартальных проездах с усовершенствованным покрытием.
Подземные смотровые устройства (колодцы) кабельной канализации в зависимости от их вида размещаются на трассе следующим образом:
-проходные – на прямолинейных участках трассы, в местах поворота трассы не более чем на 150, а также при изменении глубины положения трубопровода;
-угловые – в местах поворота трассы более чем на 150;
-разветвительные – в местах разветвления трассы на два (три) направления;
-станционные – в местах ввода кабелей в здания АТС.
Типы смотровых устройств (колодцев) определяются емкостью вводимых каналов (или блоков) с учетом перспективы развития сети и должны соответствовать требованиям, приведенным в [2]. Расстояние между колодцами не должно превышать 150 м. Рекомендуется применять типовые железобетонные колодцы.
Пример трассы прокладки ОК в кабельной канализации представлен на фрагменте ситуационного плана трассы городского участка (рис. 1). На городском участке план трассы выполняют в масштабе 1:10000 или 1:5000. На плане показывают: существующую кабельную канализацию, проектируемую кабельную канализацию, указывают емкость и номера кабельных колодцев; трассу прокладки проектируемого кабеля связи (в канализации и грунте); длину участков трассы; тип кабеля.
- 5 -
|
|
|
|
Гагарина |
|
|
|
Приволжская |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№16 |
53 |
|
|
|
|
|
ул. |
|
|
|
ул. |
|
||
|
|
|
|
ул. Гидростроителей |
|
|
68 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бронный. |
№10 12 /8 №11 12 /8№12 12 /8 №13 12 /8 №14 12 /8 |
№15 |
||||||
|
|
|
|
103 |
60 |
35 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
12/6 |
29 |
63 |
|
|
|||
|
|
Оборонная |
|
30 |
|
|
|
|
Космонавтов |
|
|
№2 |
№7 12/6 |
|
|
канализация проектируемая |
|
|
|||||
|
|
|
пер |
|
№9 |
Условные обозначения |
|
|
|
||
|
|
|
|
12/6 |
36 |
|
канализация действующая |
|
|
|
|
|
|
ул. |
|
15 |
№8 |
|
|
|
|
ул. |
|
|
|
12/6 |
|
12/6 |
количество каналов/номер канала |
|
|||||
45 |
12/6 |
|
25 |
|
100 |
длина пролета |
|
|
|
|
|
|
12/6 |
12/6 |
12/6 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
№3 28 |
№4 100 №5 |
60 №6 |
|
12 |
число проектируемых каналов |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рис. 1 Фрагмент ситуационного плана трассы прокладки ОК в кабельной канализации на городском участке
План кабельной канализации или кабелей связи (в грунте) на городском участке выполняют на инженерно-топографическом плане в масштабе 1:500. В населенных пунктах без подземных коммуникаций допускается применять масштаб 1:1000. На плане показывают: трассу проектируемой кабельной канализации, трассы кабелей, проектируемые наземные и подземные ЛКС связи с указанием привязок; участок, подлежащий шурфованию (при отсутствии сведений о величине заглубления подземных коммуникаций); разрез траншеи (выполняют при отсутствии продольного профиля) с указанием глубины заложения кабельной канализации (для нетиповых блоков при прокладке труб или прокладке бронированных кабелей); количество каналов (емкость блока) кабельной канализации; номера и типы колодцев (в том числе колодцев для размещения НРП); расстояния между колодцами.
Продольный профиль кабельной канализации выполняют при наличии по трассе большого количества подземных коммуникаций в масштабе 1:500 по горизонтали и 1:100 по вертикали.
Для каждого варианта составляется фрагмент ситуационного плана трассы прокладки ОК в кабельной канализации на городском участке согласно рис. 1. Длина соединительной ВОЛП определяется трассой прокладки ОК самостоятельно для каждого варианта. Для всех вариантов кабельная канализация состоит: 30% - асбестоцементная, 40% - полиэтиленовая, 30% - бетонная.
- 6 -
Номер варианта задания на проектирование соединительной ВОЛП определяется последней цифрой номера студенческого билета. Курсовой проект, выполненный не по своему варианту, студенту не возвращается и аннулируется.
В таблице 1 приведены варианты проектирования соединительной ВОЛП между Центрами Услуг Связи (ЦУС) г. Москвы.
Варианты ВОЛП |
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
Последняя |
|
|
|
цифра |
|
Конечные пункты ВОЛП ( ЦУСы ) |
|
№ студенческого |
|
||
|
|
|
|
билета |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Севастопольский - Царицынский |
2 |
|
|
Царицынский - Люблинский |
|
|
|
|
3 |
|
|
Люблинский - Преображенский |
4 |
|
|
Преображенский - Останкинский |
5 |
|
|
Останкинский - Петровский |
|
|
|
|
6 |
|
|
Петровский - Тушинский |
7 |
|
|
Тушинский - Филевский |
8 |
|
|
Филевский - Севастопольский |
|
|
|
|
9 |
|
|
Филевский - Замоскворецкий |
0 |
|
|
Замоскворецкий - Севастопольский |
|
|
|
|
В таблице 2 приведены адреса ЦУСов в г. Москве. |
|||
Адреса ЦУСов г. Москвы |
Таблица 2 |
||
|
|
|
|
ЦУС |
|
Адрес |
|
|
|
|
|
Филевский |
|
пр. Вернадского, 21 |
|
|
|
|
|
Тушинский |
|
ул. Тушинская, 11 |
|
|
|
|
|
Останкинский |
|
ул. Докукина, 4 |
|
|
|
|
|
Люблинский |
|
ул. 8-я Текстильщиков, 8 |
|
|
|
|
|
Царицынский |
|
бул. Кленовый, 3 |
|
|
|
|
|
Севастопольский |
|
пр. Балаклавский, 28 |
|
|
|
|
|
Петровский |
|
ул. Флотская, 62, кор.3 |
|
|
|
|
|
Замоскворецкий |
|
ул. 1-я Дубровская, 1 |
|
|
|
|
|
Преображенский |
|
ул. Электрозаводская, 59 |
|
|
|
|
|
- 7 -
2. Выбор типа системы передачи и марки оптического кабеля
Синхронная цифровая иерархия (СЦИ или Synchronous Digital Hierarchy - SDH) является наиболее современной технологией, используемой в настоящее время для построения сетей связи, и обладает существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений. Она позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических линий, создавать гибкие, надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих ЦСП, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура СЦИ управляется с помощью программного обеспечения и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.
При создании СЦИ удалось существенно сократить объем и удельную стоимость аппаратуры, сократить сроки монтажа и настройки оборудования. В то же время значительно повышается надежность сетей, их гибкость, качество связи.
Линейные сигналы СЦИ организованы в так называемые синхронные транспортные модули STM.
Первый из них (STM-1) соответствует скорости 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в четыре раза большую, чем предыдущий и образуется побайтным синхронным мультиплексированием (STM-4, STM-16).
Сектором стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи стандартизированы скорости передачи: STM-1 – 155,52
Мбит/с, STM-4 – 622,08 Мбит/с, STM-16 – 2488,32 Мбит/с, STM-64 – 9953,28 Мбит/с, STM-256 – 39813,12 Мбит/с.
Всистеме СЦИ используется принцип «контейнерных перемещений», т.е. подлежащие передаче сигналы предварительно размещаются в стандартные контейнеры-переносчики. Все операции над контейнерами не зависят от их содержания, что позволяет достигнуть прозрачности сети СЦИ, т.е. возможность перемещать разные сигналы.
Внастоящее время различная аппаратура СЦИ выпускается ведущими фирмами: Alcatel, Siemens, NEC, GPT, Nokia и др.
Важнейшей особенностью аппаратуры СЦИ является отсутствие жесткого разделения на аппаратуру линейного тракта, преобразовательную, аппаратуру оперативного переключения, контроля и управления. Аппаратура СЦИ управляется с помощью программного обеспечения, что обеспечивает гибкость, упрощает эксплуатацию и развитие сетей. Для обеспечения высокой надежности в аппаратуре СЦИ используются различные виды резервирования. В результате коэффициент простоя аппаратуры СЦИ в расчете на одно соединение составляет величину
-8 -
порядка 10-5, что позволяет строить надежные и живучие сети, организуя резервирование на сетевом уровне.
Реализуется аппаратура СЦИ на базе синхронных мультиплексоров. Они осуществляют как мультиплексирование всех уровней, так и выполняют функции оперативного переключения и оборудования линейного тракта.
На вход синхронного мультиплексора поступают любые сигналы – электрические или оптические. Для курсового проекта выбираем аппаратуру SDH.
Оптические кабели связи (ОК), в отличие от электрических кабелей, нет необходимости классифицировать по принципу их принадлежности на магистральные, внутризоновые, городские и сельские. Объясняется это тем, что в современных ОК, вне зависимости от их принадлежности к тем или иным сетям, используется одинаковое оптическое волокно, в большинстве случаев – одномодовое.
В связи с этим ОК классифицируются по назначению на две основные группы:
-линейные – для прокладки вне зданий (для наружной прокладки и эксплуатации);
-внутриобъектовые – для прокладки внутри зданий (для внутренней прокладки и эксплуатации).
Определяющим фактором применения линейных ОК на сетях связи являются условия их прокладки и эксплуатации. Линейные оптические кабели позволяют создавать сети во всех средах: на суше, в воде и воздухе.
Сучетом этого линейные ОК можно классифицировать на три группы: подземные; подвесные; подводные. Унификация выпускаемых ОК заключается прежде всего в унификации оптического сердечника ОК. На оптических линиях связи применяются две конструкции:
-ОК с оптическим сердечником, в центре которого расположен силовой элемент (ЦСЭ) и несколько элементов повива – оптических модулей (ОМ) и корделей заполнения;
-ОК с оптическим сердечником, в центре которого расположена полимерная трубка с ОВ, выполняющая роль центрального оптического модуля.
Всеми отечественными кабельными заводами освоены конструкции ОК с многомодульным оптическим сердечником повивного типа, т.е. несколько ОМ и корделей заполнения располагаются вокруг центрального силового элемента.
Вмногомодульном оптическом сердечнике может быть от 2 до 18 ОМ, а в каждом ОМ от 2 до 24 ОВ. Оптические кабели могут выпускаться емкостью до 288 ОВ. Ряд кабельных заводов освоили конструкции ОК с одномодульным оптическим сердечником в виде полимерной трубки с ОВ, выполняющей роль центрального оптического модуля, внутри которой могут свободно размещаться от 2 до 48 ОВ.
-9 -
Выбор марки оптического кабеля
Если вариант задания - четное число, то выбирается оптический кабель типа ОКСТМ или типа Alpha Mile, если нечетное, то выбирается кабель типа ОКМТ или SNR-FOCB-UT. Количество оптических волокон выбирается из таблицы 18 согласно своему варианту.
Определяющими параметрами при выборе конструкции волоконнооптического кабеля являются условия эксплуатации и пропускная способность линии связи. В настоящее время в различных странах, применительно к своим требованиям, разрабатывается и изготавливается большое количество различных марок кабелей.
В оптических кабелях местной связи используется оптическое волокно в соответствии с рекомендацией ITU-Т G.652B/D (таблица 3).
Характеристики оптического волокна |
Таблица 3 |
||
|
|
|
|
Характеристика |
G.652.B |
G.652.D |
|
Длина волны, нм |
1310 |
1310 |
|
Диаметр оболочки, мкм |
125,0±1 |
125,0±1 |
|
Диаметр защитного |
250,0±15 |
250,0±15 |
|
покрытия, мкм |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Длина волны отсечки |
1260 максимум |
1260 максимум |
|
кабеля, нм |
|||
|
|
||
Длина волны нулевой |
от 1300 до 1324 |
от 1300 до 1324 |
|
дисперсии, нм |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
хроматической |
|
|
|
дисперсии, пс/нм км, |
|
|
|
(1285-1330 нм) |
3,5 |
3,5 |
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
затухания, дБ/км; на |
0,31 | 1310 |
0,31 | all |
|
длине волны, нм |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент PMD, |
0,2 |
0,2 |
|
пс/√км |
|||
|
|
||
Возможные марки оптических кабелей, которые также могут быть использованы на проектируемой сети:
ОКСТМ-10-01-0,31-24-(2,7)
Кабель предназначен для прокладки в кабельной канализации, в пластмассовых трубах, по мостам и эстакадам. Расшифровка маркировки: ОК - оптический кабель, СТ - стальная гофрированная броня, М - многомодульный, 10 - диаметр модового поля (диаметр области, занимаемой модой света при его распространении в одномодовом волокне), 01 –центральный силовой элемент из стеклопластика, 0.31 – коэффициент
- 10 -
