Реферат: Проект реконструкции кабельной магистрали на участке Ленинск – Амурзет

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Проект реконструкции кабельной магистрали .

на участке Ленинск – Амурзет .

Задание по дипломному проектированию

1. Тема проекта «Проект реконструкции кабельной магистрали на участке пгт. Ленинск – пгт. Амурзет». .

.

.

утверждена по университету от « 22 » октября 1999г. № _____________________________________

2. Срок сдачи студентом законченного проекта _______________________________________________________

3. Исходные данные к проекту (эксплуатационно-технические данные) ___________________________________

На участке Ленинск – Амурзет проложено два симметричных кабеля ЗКП 1 ´4 ´1,2 по которым организованно 120 каналов, с применением аппаратуры К-60П. Из них 60 каналов между пгт. Ленинск и с. Биджан. .

Необходимо: . Реконструкцию осуществить с использованием ЦСП работающих по ВОЛС. .

Увеличить число каналов не менее чем в два раза. .

При реконструкции максимально использовать существующие сооружения связи. .

Расстояние пгт. Ленинск – пгт. Амурзет – 148 км. .

Расстояние пгт. Ленинск – с. Биджан – 72 км. .

разработке вопросов) и сроки выполнения по разделам

________________________________________________________________________________________________

Введение 14.11.1999г.

1 Обоснование реконструкции магистрали 17.11.1999г.

2 Анализ существующих ЦСП, ОК и выбор ЦСП, ОК .

2.1 Анализ существующих ЦСП и выбор СП 21.11.1999г.

2.2 Анализ существующих ОК и выбор ОК 24.11.1999г.

3 Разработка ситуационной схемы 28.11.1999г.

4 Разработка схемы организации связи 02.12.1999г.

5 Основные электрические расчеты .

5.1 Расчет длинны регенерационного участка 05.12.1999г.

5.2 Расчет диаграммы уровней 07.12.1999г.

5.3 Расчет норм на качественные характеристики групповых трактов ЦСП 09.12.1999г.

6 Поверочный расчет аппаратных средств 12.12.1999г.

7 Организация служебной связи и техобслуживание линейного тракта 15.12.1999г.

8 Расчет необходимого оборудования 08.12.1999г.

9 Расчет надежности кабельной магистрали 21.12.1999г.

10 Расчет технико-экономических показателей .

10.1Расчет капитальных затрат 24.12.1999г.

10.2 Расчет доходов от услуг связи 25.12.1999г .

10.3 Расчет численности производственных работников 26.12.1999г .

10.4 Расчет эксплуатационных расходов 27.12.1999г .

10.5 Расчет основных экономических показателей 28.12.1999г .

11 Обеспечение безопасности жизнедеятельности при строительстве и .

эксплуатации кабельной магистрали 05.01.2000г.

11. 1 Меры безопасности при прокладке кабеля 06.01.2000г.

11. 2. Меры безопасности при эксплуатации систем передачи 07.01.2000г.

11. 3 Экология 08.01.2000г.

Заключение 07.01.2000г. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей).

1 Ситуационная трасса проектируемой магистрали с размещением ОП и НРП .

2 Схема организации связи .

3 Стойка и размещение блоков выбранной системы передачи .

4 Таблица технико-экономических показателей .

Консультанты по проекту с (указанием относящихся к ним разделов проекта

ВВЕДЕНИЕ

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей.

Противодействовать растущим объемам, передаваемой информации на уровне сетевых магистралей, можно только привлекая оптическое волокно. И поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Волоконная оптика, став главной рабочей лошадкой процесса информатизации общества, обеспечила себе гарантированное развитие в настоящем и будущем. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Стало допустимым подключение рабочих станций к информационной сети с использованием волоконно-оптического миникабеля. Однако если на уровне настольного ПК волоконно-оптический интерфейс только начинает единоборство с проводным, то при построении магистральных сетей давно стало фактом безусловное господство оптического волокна. Коммерческие аспекты оптического волокна также говорят в его пользу - волокно изготавливается из кварца, то есть на основе песка, запасы которого очень велики.

Многоканальные ВОСП начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

Цифровые системы передачи (ЦСП) информации характеризуются специфическими, отличными от аналогов систем, свойствами. Основные преимущества этих систем заключаются в следующем:

- более высокая помехоустойчивость, что позволяет значительно облегчить требования к условиям распространения сигнала линии передачи;

- возможность интеграции систем передачи сообщений и их коммутации;

- незначительное влияние параметров линии передачи на характеристики каналов;

- возможность использования современной технологии в аппаратуре ЦСП;

- отсутствие явления накопления помех и искажений вдоль линии передачи;

- более простая оконечная аппаратура по сравнению с аппаратурой систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК);

- легкость засекречивания передаваемой информации.

Самым существенным достоинством ЦСП предоставляется возможность передачи цифровых данных между ЭВМ и вычислительными комплексами без каких-либо дополнительных устройств преобразования или специальных аппаратных средств. Действительно, параметры стандартного аналогового канала оптимизируются по критериям заданного качества передачи речевого сообщения. Поэтому некоторым характеристикам (таким, как групповое время запаздывания) уделяется меньшее внимание, чем искажениям, оказывающим более ощутимое влияние на качество передачи. Использование аналоговой сети для передачи данных требует специальных мер, приводящих к существенным затратам, для компенсации неравномерности характеристики группового времени запаздывания, что обычно и делается в модемах передачи данных и всевозможных устройствах преобразования сигналов (УПС). В противоположность этому в ЦСП основным параметром, которым характеризуется качество передачи, является коэффициент ошибок. Каналы с малым коэффициентом ошибок в тракте передачи реализуются достаточно просто. В случае необходимости влияние ошибок, возникающих в тракте, можно практически полностью исключить, воспользовавшись теми или иными способами защиты от ошибок.

В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) цифровые системы передачи нашли самое широкое распространение как наиболее приемлемые по своим физическим принципам для передачи. При этом основной недостаток ЦСП - широкая полоса частот, как отмечалось выше, отходит на второй план, поскольку ВОЛС при прочих равных условиях имеют неограниченную полосу пропускания по сравнению с электропроводным (металлическим) кабелем. [7]

На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.

Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других мобильных устройств.

При построении абонентских сетей ВОЛС кроме традиционной структуры телефонной сети радиально-узлового типа предусматривается организация кольцевых сетей, обеспечивающих экономию кабеля.

Можно полагать, что в ВОСП второго поколения усиление и преобразование сигналов в регенераторах будут происходить на оптических частотах с применением элементов и схем интегральной оптики. Это упростит схемы регенерационных усилителей, улучшит их экономичность и надежность, снизит стоимость.

В третьем поколении ВОСП предполагается использовать преобразование речевых сигналов в оптические непосредственно с помощью акустических преобразователей. Уже разработан оптический телефон и проводятся работы по созданию принципиально новых АТС, коммутирующих световые, а не электрические сигналы. Имеются примеры создания многопозиционных быстродействующих оптических переключателей, которые могут использоваться для оптической коммутации.

1 ОБОСНОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ МАГИСТРАЛИ

На участке Ленинск-Амурзет проложено два симметричных кабеля ЗКП 1х4х1,2, по которым осуществляется работа двух аналоговых систем передачи К-60П, обеспечивающих организацию 120 каналов связи, из них 60 каналов организованны до села Биджан, остальные проходят до поселка Амурзет.

Ситуационная схема трассы представлена на рисунке 1.1. На всей длине линии связи установление 14 необслуживаемых усилительных пунктов.

Дистанционное питание организованно по системе "провод-провод", питание девяти НУПов осуществляется от пгт. Ленинск, остальные пять запитаны от пгт. Амурзет.

На существующей кабельной магистрали организованны магистральная и участковая служебная связь, так же имеется система телеконтроля, осуществляющая контроль за работой оборудования.

В результате старения (порядка 30 лет) и под действием внешних атмосферных влияний полиэтиленовое покрытие стало пористым, пропускающим влагу, из-за чего изменились параметры кабеля. Изоляция жил не соответствует требуемым нормам, нарушена целостность экрана, в результате чего ухудшилась помехозащищенность, появились взаимные влияния и влияния извне. Все это приводит к ухудшению качества связи и, как следствие, претензии со стороны потребителей.

На всей протяженности трассы, кроме муфт, выполненных при строительстве кабельной линии, имеется большое количество муфт, возникших в результате механических повреждений кабеля.

Все это приводит к большим эксплуатационным расходам по ремонту и обслуживанию существующей линии связи, которые, в основном, складываются из транспортных расходов и расходов, связанных с приобретением кабеля, необходимого для устранения частых повреждений, и попытками довести параметры кабеля до необходимых норм.

Система передачи К-60П снята с производства, и к ней не выпускаются запасные части, которые необходимы для замены вышедших из строя блоков. В результате чего, приходится покупать запчасти с аналогичных, демонтированных, но исправных систем. В результате старения элементов и пересыхания монтажа увеличивается повреждаемость оборудования, что приводит к ухудшению надежности.

Кроме того, используемые аналоговые каналы с ограниченным спектром (0,3-3,4 ) и наличием помех не могут обеспечить большую скорость передачи необходимую, на данном этапе, для передачи данных.

Наряду с физическим старением стоит и моральное. В настоящее время идет внедрение цифровых систем передачи, работающих по оптическому кабелю (ОК). Достоинствами волоконно-оптических линий связи являются низкие потери, большая пропускная способность, малые масса и габаритные размеры, экономия цветных металлов, высокая степень защищенности от внешних и взаимных помех. Им отводится ведущее место в научно-техническом прогрессе отрасли связи.

Как видно из вышеперечисленного, существующую кабельную магистраль необходимо реконструировать, Согласно заданию реконструкцию необходимо произвести с применением цифровой системы передачи (типа ИКМ), работающей по оптическому кабелю (ОК).

2 АНАЛИЗ И ВЫБОР СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ И ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

При проектировании трактов оптической связи необходимо в первую очередь принять оптимальные решения по выбору волоконно-оптической системы передачи, типу ОК и по вопросу энергообеспечения магистрали [1].

2. 1 Анализ существующих цифровых систем передачи (ЦСП) и выбор системы передачи (СП)

На участке кабельной магистрали Ленинск-Амурзет требуется организовать 240 каналов, 120 из которых необходимо выделить в с.Биджан, исходя из этого, выбираем систему передачи типа ИКМ-480. работающую по ОК.

Отечественная промышленность выпускает систему передачи «Сопка-3», которая работает на длине волны 1,3 по многомодовому градиентному оптическому кабелю. На данный момент времени целесообразно использовать аппаратуру, работающую на длине волны 1,55 , так как при использовании данной длины волны увеличивается длина регенерационного участка. Более предпочтительнее выглядит система передачи «Сопка-3м», работающая на l=1,55 по многомодовому градиентному оптическому кабелю.

У обоих выше перечисленных систем используется многомодовый кабель, у которого имеет место модовая дисперсия, которая отсутствует в одномодовых кабелях.

ЗАО "Новел-ИЛ" выпускает современную аппаратуру ОТГ-32Е (ИКМ-480) с учетом всех современных требований, предназначенную для использования на городских и зоновых сетях связи, а работающую на длине волны 1,55 по одномодовому кабелю. Исходя из этого, выбираем систему передачи «ОТГ-32Е».

ОТГ-32Е представляет собой универсальный мультиплексор и имеет 20 исполнений [З].

ОТГ-32Е предназначено для объединения и разделения 16 первичных цифровых потоков со скоростью передачи 2048 в групповой третичный поток со скоростью передачи 34368 или первичных (2048 ) и вторичных (8448 ) цифровых потоков в любом сочетании.

Оборудование работает по одномодовому (длина волны 1, 3 или 1, 55 ) и многомодовому оптическим кабелям, а также по коаксиальным кабелям типа МКТ, МК, МКТБ и радиорелейным линиям по стыку G. 703.

Метод объединения потоков - односторонний стаффинг в соответствии с Рек. МККТТ G. 751, G. 742. [2].

Оборудование позволяет организовать:

передачу по третичному тракту сигналов первичных и вторичных цифровых потоков;

- ввод/вывод первичных и вторичных цифровых потоков на промежуточных станциях;

- до 32 переприемов сигналов по первичным цифровым потокам 2048 и до 8 переприемов по вторичным цифровым потокам 8448 ;

- регенерацию сигнала в промежуточных пунктах.

ОТГ-32Е выполнена в стандартной конструкции БНК-4 для установки в каркасах СКУ-1 и СКУ-3, позволяющей организовать в оконечном режиме до 960 каналов.

ОТГ-32Е предназначено для непрерывной круглосуточной работы в отапливаемых помещениях в условиях:

- температура окружающего воздуха от 5°С до +40°С ;

- относительная влажность воздуха до 80% при температуре +25°С.

Передача информации по волоконно-оптическому кабелю без регенерации сигналов (регенераторов) обеспечивается при суммарном затухании в оптическом кабеле до 31 .

Техобслуживание ОТГ-32Е осуществляется стандартным комплектом сервисного обслуживания (УСО-01) либо платой контроля и сигнализации КС-32ЕА, работающей в автономном режиме.

Техническая характеристика блока ОТГ-32Е

Напряжение внешнего источника питания 60 В, допустимое колебание напряжения от 48 В. Псофометрическое напряжение пульсации источника не более 0,005 В.

Тактовая частота задающего генератора (8592000 ±16) .

Коэффициент ошибок на один участок регенерации, не более 10^-9 .

Таблица 2.1

Число организуемых каналов ТЧ	480
Количество объединяемых первичных потоков на скорости 2048	16
Количество объединяемых первичных потоков на скорости 8448	от 1 до 4
Скорость входных потоков,	2048, 8448
Скорость группового потока,	34368
Относительная нестабильность тактовой частоты	2х10-5
Перекрываемое затухание ВОК, дБ	38
Максимальное количество комплектов ОТГ-32Е, размещаемых в одной секции, .	2
Габаритные размеры секции ОТГ-32Е,	594´238´223
Масса комплекта ОТГ-32Е, , не более	7
Напряжение питания,	минус 60, 48, 24
Потребляемая мощность при напряжении питания 60,	не более 12

2.2 Анализ существующих оптических кабелей (ОК) и выбор ОК

Оптические кабели связи выполняют практически те же функции, что и традиционные кабели.

В соответствии с принятой в большинстве стран мира структурой построения сети связи, назначение, условия применения и размещения ОК могут быть представлены схемой, показанной на рисунке 2.2. Как следует из схемы, ОК находят применение на всех участках сети связи и подразделяются на магистральные, зоновые и внутриобъектовые.

Поскольку ОК менее прочные, чем традиционные кабели» они должны быть надежно защищены от вредных воздействий окружающей среды и деятельности человека. К этим воздействиям относятся: механические нагрузки - натяжение, изгиб, сдавливание, кручение, удары; перепады температуры, проникновение воды, длительное воздействие нефтепродуктов и огня, грызуны. В конкретных конструкциях предусматривается защита от этих воздействий путем выбора соответствующих конструкций кабелей и мероприятий по дополнительной защите.

Условия существования кабелей на магистральных, внутризоновых, местных, объектовых (локальных) сетях связи различны, и используемые конструкции могут довольно значительно отличаться друг от друга по конструкции не только сердечника, но оболочек и наружных покровов. Так, магистральные ОК могут прокладываться непосредственно в земле, в кабельной канализации, коллекторах, тоннелях, в водной среде (реки, озера, моря), в воздухе. Большая часть кабелей внутризоновых и местных сетей находится в аналогичных условиях. В значительно более легких условиях работают ОК объектовых сетей, в основном прокладываемые в помещениях [4].

Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 . Используются градиентные волокна с размерами 50/125 . Длина волны 1,3... 1,5 [1].

При выборе конструкции кабеля следует учитывать, что зоновые кабели имеют конструкцию с фигурным сердечником.

Зоновые кабели предназначены для связи областного центра с районами и городами области. Дальность связи находится, как правило, в пределах сотни километров.

Изготавливаются также оптические кабели зоновой связи, в которых цепи дистанционного питания отделены от броневых проволок алюминиевым экраном и расположены внутри кабеля. Кабель может содержать 4, 8 и более волокон [2].

Выбор оптического кабеля будем производить исходя из того, что требуется одномодовый ОК с длиной волны =1,55 для прокладки в грунт, телефонную канализацию (в городе), а так же для пересечения водных преград. Для зоновой связи можно применять отечественные кабели марок ОЗКГ (оптический зоновый кабель для прокладки в грунте), ОМЗКГ (оптический магистральный и зоновый кабель связи для прокладки в грунте).

Кабель зоновой связи (марка ОМЗКГм-10-0,1) содержит от 4 и более градиентных волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Так как кабель предназначен для непосредственной прокладки в грунт, он имеет защитный броневой покров из стальных проволок диаметром 1,2. Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам, расположенным в броневом покрове кабеля. Снаружи кабель имеет полиэтиленовую оболочку.

Так как при проектировании линии предполагается обойтись без НРП, то лучше применять кабель, в котором нет медных проволок для дистанционного питания.

Как наиболее подходящий и удовлетворяющий требованиям дипломного проектирования, выберем кабель марки ОМЗКГм-10-0,1 -0,22 -4 ПБТ.

Кабель оптический марки ОМЗКГм - ... предназначен для прокладки в кабельной канализации, трубах, блоках и коллекторах, грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзолийным деформациям, и в воде, при пересечении болот и рек, ручным и механизированным способом и эксплуатации при температуре окружающего воздуха от -40 до +50С [2].

Основные технические характеристики ВОК ОМЗКГм-10-0,1-0,22-4

Таблица 2.2

Количество оптических волокон, шт.		4
Коэффициент затухания, дБ/	1550нм	<18
Хроматическая дисперсия, пс/пн´	1550	<0,21
Длина волны отсечки,		1100-1260
Диаметр модового поля,		9,3+/-0,5
Допустимое растягивающее усиление, Н		>10000
Температурный диапазон, 0 С		-40 +50
Наружный диаметр,		15,0

3 РАЗРАБОТКА СИТУАЦИОННОЙ СХЕМЫ

3.1 Выбор трассы проектируемой зоновой сети связи

Трасса для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирается исходя из следующих условий:

- выполнение наименьшего объема работ при строительстве;

- наименьшая протяженность трассы;

- возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

- наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства, (реки, карьеры, автомобильные и железные дороги, подземные сооружения и прочие препятствия);

- удобства эксплуатации сооружений и надежности их работы.

Проектируемая трасса волоконно-оптической системы передачи будет проходить по территории Еврейской Автономной Области. Анализируя топографическую карту ЕАО, можно сделать вывод, что прокладка проектируемой зоновой линии связи, расположенная между пунктами пгт.Ленинск - пгт.Амурзет, может быть выбрана по двум вариантам:

- вдоль автомобильной дороги;

- по высоковольтным линиям (ВЛ).

Обычно, из приведенных выше вариантов предпочтение отдается прокладке кабеля вдоль автомобильных дорог, так как в этом случае облегчается обслуживание кабельной линии связи. Кроме того, уменьшаются капитальные затраты и эксплуатационные расходы, так как оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос стоит дороже, чем обычный оптический кабель, и при подвеске кабеля на опоры ВЛ необходимо будет выплачивать за их аренду, электросетям соответствующую плату, кроме того длина линии электропередачи от пгт.Ленинск до пгт.Амурзет, относительно автомобильной дороги, на 18 км больше.

ВЛ расположена вдали от автомобильных дорог, не имеет подъездных путей, что затруднит обслуживание кабельной магистрали.

Исходя из вышеизложенного, выбираем уже существующую трассу вдоль автомобильной дороги протяженностью 148км, используя действующие сооружения связи рисунок 1.1.

Проектируемая кабельная магистраль пресекает две крупные водные преграды: р. Биджан и р. Самара и проходит через один населенный пункт: с.Биджан, в котором необходимо организовать выделение четырех потоков со скоростью 2048 кбит/с, то есть 120 каналов ТЧ. В данном пункте предполагается разместить обслуживаемый регенерационный пункт. В остальные населенные пункты, находящиеся на проектируемой трассе, магистраль заходить не будет.

Прокладку кабеля в крупных населенных пунктах будем производить по существующей телефонной канализации. При прокладке в кабельной канализации оптический кабель следует укладывать в свободном канале. Прокладку кабеля в грунт будем осуществлять механизированным способом с помощью кабелеукладчика при температуре окружающей среды не ниже +10 °С на глубину 1,2 метра.

4 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ

Схему организации связи будем разрабатывать, исходя из необходимого числа каналов и технической возможности выбранного оборудования. По заданию необходимо организовать восемь потоков со скоростью передачи 2,048 между пгт. Ленинское и пгт. Амурзет с выделением четырех потоков в с.Биджан, а так же учесть резервирование аппаратуры и линий передачи.

Линия связи организованна по схеме 1:1. Это говорит о том, что при использовании кабеля ОМЗКГм-10-0,1-0,22-4 первые два волокна будут задействованы для обеспечения приема/передачи проектируемого тракта, а другие два волокна будут использоваться как резервные.

При построении схемы организации связи, проектируемые сооружения необходимо привязывать к близлежащим существующим устройствам связи.

Данная кабельная магистраль будет оборудована магистральной служебной связью, которая предназначена для связи между ОП и ОРП. асстояние между ОП-1 и ОРП 72 , между ОРП и ОП-2 76. В виду того, что на проектируемой линии связи отсутствуют НРП, дистанционное питание организовываться не будет и отпадает необходимость в участковой служебной связи.

Так как, данная аппаратура не имеет систему выделения потоков, в с.Биджан будет организован транзит 2´8 на ОП-2 (пгт.Амурзет) и 4´2 будут оканчиваться каналами ТЧ . В качестве аппаратуры транзита используем аппаратуру ОТГ-32Е неполной комплектации, в качестве аппаратуры формирования 2 потоков используем аппаратуру ОГМ-30.

Для установки аппаратуры ОТГ-32Е и ОГМ-30 будем использовать в ОП-1, ОРП и ОП-2 существующие помещения связи

Схема организации связи приведена на рисунке 4.1.

5 ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

5.1 Расчет длины регенерационного участка

Расчет длинны регенерационного участка () является важным разделом проектирования. Для обеспечения лучшего качества передачи информации и экономии затрат предпочтительнее, чтобы была максимальной. Величина , в основном, определяется двумя факторами: потерями и дисперсией в оптическом кабеле. Наиболее перспективными в этом отношении являются системы с одномодовыми волоконными световодами (ВС) и длиной волны, равной 1,3 . . .1,55 , которые при малых потерях позволяют получить высокую информационную емкость. Определение длины регенерационного участка ВОЛС производится на основе заданных параметров качества связи и пропускной способности линии после того, как выбрана типовая система передачи и оптический кабель. Качество связи в цифровых системах передачи в первом приближении определяется уровнем флуктуационных шумов на входе фотоприемника и межсимвольной интерференцией, то есть перекрытием импульсов при их уширении. С ростом длины линии уширение импульсов, характеризуемое величиной , увеличивается, вероятность ошибки возрастает. Таким образом, длина регенерационного участка ограничивается либо затуханием, либо уширением импульсов в линии.

Для безискаженного приема ИКМ сигналов достаточно выполнить требование:

, (5.1)

где – длительность тактового интервала ИКМ сигнала ;

– длительность импульса;

– результирующая дисперсия

или

, (5.2)

где - тактовая частота линейного сигнала.

Если длительность паузы равна длительности посылки, то:

, (5.3)

то есть уширение импульса , прошедшего световод одного участка , не превышает половины длительности тактового интервала. Эти условия определяют первые расчетные соотношения для определения допустимой длины регенерационного участка:

- , (5.4)

или

, (5.5)

где - результирующая дисперсия, поскольку выбран одномодовый

кабель, то модовую дисперсию не рассматриваем. В одномодовых

оптических волокнах результирующее значение дисперсии

определяется хроматической дисперсией:

, (5.6)

которая в свою очередь делится на:

- материальную дисперсию;

- волновую (внутримодовую) дисперсию.

Материальная дисперсия () - зависимость показателя преломления материала от длины волны. С ростом длины волны коэффициент дисперсии уменьшается:

=, (5.7)

где Dl - ширина спектральной линии источника излучения, равная 0,1¸4

для лазера. По техническим данным на нашу аппаратуру Dl = 1,8;

М(l) – удельная материальная дисперсия для кварцевого стекла равна

–20 .

Волновая дисперсия () - зависимость коэффициента распространения от длины волны:

= , (5.8)

где В(l) – удельная волновая дисперсия, для кварцевого стекла равна 10 .

Суммируя волноводную и материальную дисперсии, получим хроматическую или результирующую дисперсию:

. (5.9)

Эта величина близка к техническим данным аппаратуры и кабеля.

Найдем допустимую длину регенерационного участка:

.

Второе расчетное соотношение можно получить, учитывая, что мощность полезного сигнала на входе фотоприемника не должна быть меньше заданной минимально допустимой мощности , при которой обеспечивается необходимая достоверность передачи сигнала:

, (5.10)

где - уровень мощности генератора излучения, ;

- потери в разъемном соединении, (используются для

подключения приемника и передатчика к ОК);

,- потери при вводе и выводе излучения из волокна, ;

- потери в неразъемных соединениях, ;

- коэффициент ослабления оптического волокна, ;

- строительная длина ОК, .

Величина :

, (5.11)

носит название энергетического потенциала аппаратуры и определяется типом выбранного источника излучения и фотоприемника.

Энергетический потенциал берем из паспортных данных на выбранную аппаратуру. Она равна = 31.

Длину максимального регенерационного участка, определяемого ослаблением линии можно получить из соотношения:

, (5.12)

где - среднее значение, равное плюс 6;

- 0,5;

,- 1,0;

- 0,1;

- 0,22;

- 4;

- (-36) (для выбранного типа фотоприемника);

- системный запас ВОСП по затуханию на участка регенерации.

Системный запас учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменения характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОСП, исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора. Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2 (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6 (наихудшие условия эксплуатации).

Эти данные взяты из технического паспорта на аппаратуру [8].

Определяем максимальную длину регенерационного участка:

.

Таким образом, для одномодового волокна длина регенерационного участка зависит от ослабления сигнала, но по расчету выполняется с некоторым запасом, поэтому больше чем в технических данных на оборудование завода-изготовителя, что может быть, так как расчет поверочный. Возможно, не были учтены какие-нибудь параметры, измененные заводом-изготовителем в процессе проектирования или технологии изготовления, что возможно, является коммерческой тайной, применения кабеля с меньшим затуханием.

Длина между ОП-1 и ОП-2 равна 148, что превышает максимальную =98,4,следовательно, необходимо установить, на кабельной магистрали, НРП или ОРП. Так как в с.Биджан необходимо выделить 120 каналов ТЧ, то там же располагаем ОРП.

5.2 Расчет и построение диаграммы уровней передачи

При проектировании и эксплуатации системы связи необходимо знать величины уровней сигнала в различных точках тракта передачи. Чтобы охарактеризовать изменения уровня сигнала вдоль линии связи используют диаграмму уровней – график, который показывает распределение уровней вдоль тракта передачи.

Для построения диаграммы уровней необходимо рассчитать ослабление всех регенерационных участков по формуле:

, (5.13)

где - уровень мощности на приеме, ;

- уровень мощности источника излучения, ;

- потери в разъемном соединении, ;

- количество разъемных соединений;

- потери в неразъемных соединениях, ;

- количество неразъемных соединений;

- коэффициент затухания ОВ, .

По схеме организации связи в дипломном проекте два участка регенерации:

- ТРП Ленинское - ТРП Биджан длиной 72;

- ТРП Биджан – ОП Амурзет длиной 76.

Для расчета определяем количество строительных длин кабеля на каждом участке регенерации:

- 1 участок ,

- 2 участок .

Подставляя в формулу (5.13) рассчитанные значения, получим:

,

.

На основании полученных расчетов строим диаграмму уровней, рисунки 5.1 и 5.2.

Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что полученные уровни на приеме не ниже минимального уровня приема.

5.3 Расчет норм на качественные характеристики групповых трактов

ЦСП

Нормы для ввода трактов в эксплуатацию используются, когда каналы и тракты, образованные аналогичным оборудованием систем передачи, уже имеются на сети и прошли испытание на соответствие долговременным нормам. Нормы технического обслуживания используются при контроле в процессе эксплуатации трактов и для определения необходимости вывода их из эксплуатации при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы.

Оперативные нормы на показатели ошибок основаны на измерении характеристик ошибок за секундные интервалы времени по двум показателям [9]:

- коэффициент ошибок по секундам с ошибками (ESR);

- коэффициент ошибок по секундам, пораженными ошибками (SESR).

(ESR) – это отношение числа ES_T (секунда с ошибками) к общему числу

секунд в период готовности в течение фиксированного интервала

измерений;

(SESR) – это отношение числа SES_T (период в одну секунду, содержащий

30 % блоков с ошибками) к общему числу секунд в период

готовности в течении фиксированного интервала измерений.

Измерения показателей ошибок для оценки соответствия оперативным нормам могут проводиться как в процессе эксплуатационного контроля, так и при закрытии связи с использованием специальных средств измерений.

Для оценки эксплуатационных характеристик должны использоваться результаты измерений лишь в периоды готовности канала или тракта, интервалы неготовности из рассмотрения исключаются.

Контроль показателей ошибок в каналах или трактах для определения соответствия оперативным нормам может производиться в эксплуатационных условиях за различные периоды времени - пятнадцать минут, один час, одни сутки, семь суток. Для анализа результатов контроля определяются пороговые значения S_{1 И} S₂ числа ES и SES за период наблюдения.

При вводе в эксплуатацию линейного тракта цифровой системы передачи измерения должны проводиться с помощью псевдослучайной цифровой последовательности с закрытием связи, при этом проверка производится в два этапа.

Если за период наблюдения Т (рисунок 5.3) по результатам эксплуатационного контроля получено число ES или SES, равное S , то:

при SS₂ - тракт не принимается в эксплуатацию,

при S£S₁ - тракт принимается в эксплуатацию,

при S₁ <S<S₂ - тракт принимается условно - с проведением дальнейших испытаний за более длительные сроки.

Расчет пороговых значений производится в следующем порядке (расчет будем производить для первичного цифрового сетевого тракта и для линейного

тракта):

-определяется среднее допустимое число ES и SES за период наблюдения:

RPO =Д·Т·В, (5.14)

где Д - суммарное значение доли общей нормы, при L =124 км, значение L округляем до значений указанных в таблице 4.4 [9], исходя из таблицы при L £150, Д =0,039;

Т - период наблюдения в секундах;

В - общая норма на данный показатель берем из таблицы 4.1 [9];

-определяется пороговое значение BISO за период наблюдения Т

, (5.15)

где k - коэффициент, определяемый назначением эксплуатационного

контроля, берем из таблицы 4.6 [9], при вводе в эксплуатацию

k =0,1.

-определяются пороговые значения S₁ и S₂ по формулам:

, (5.16)

, (5.17)

. (5.18)

На первом этапе измерения проводятся с помощью псевдослучайной цифровой последовательности в течении пятнадцати минут. Если наблюдается хоть одно событие ES или SES или наблюдается неготовность, то измерение повторяется до двух раз. Если в течение и третьей попытки наблюдались ES или SES, то надо проводить локализацию неработоспособности.

Если первый этап прошел успешно, то проводится испытание в течение одних суток.

Производим расчет пороговых значений для первичного цифрового сетевого тракта.

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Расчет пороговых значений для линейного тракта аналогичен предыдущему, результаты расчетов сведем в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

6 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

В качестве поверочного расчета, произведем расчет чувствительности приемника излучения (ПИ).

Приемниками излучения называют устройства, преобразующие оптическую энергию в электрическую, которая затем подвергается обработке электронными схемами приемного оптоэлектронного модуля (ПРОМ). Идеальный приемник излучения должен:

-точно воспроизводить форму принимаемого сигнала;

-обеспечить максимальную мощность электрического сигнала в своей нагрузке при заданной мощности оптического сигнала;

-не вносить дополнительного шума в принимаемый сигнал;

-обладать большим динамическим диапазоном;

-иметь небольшие размеры, высокую надежность, малую стоимость, низкие питающие напряжения.

В ВОСП в качестве ПИ используются фотодиоды (ФД), к которым предъявляются следующие основные требования [11]:

-высокая чувствительность;

-требуемые спектральная характеристика и широкополосность;

-низкий уровень шумов;

-требуемое быстродействие;

-большой срок службы.

Основным параметром ПРОМ является чувствительность – минимальная средняя во времени мощность сигнала на входном полюсе, при которой обеспечивается требуемое значение коэффициента ошибок.

Чувствительность ПРОМ зависит от параметров приемника излучения (ФД, ЛФД) и шумовых показателей предусилителя. По этой причине к схемотехнике входных каскадов ПРОМ предъявляются специфические, зачастую противоречивые требования: минимальный уровень шумов в заданной полосе пропускания (для заданной скорости) при широком динамическом диапазоне [10].

В этой связи малошумящие предварительные усилители для ПРОМ выполняют по двум основным схемам:

- высокоимпедансный ( с большим входным импедансом R _вх ® ¥ ,

С_вх ® 0), рисунок 6.1;

-трансимпедансный (с отрицательной обратной связью с помощью

резистора R_oc ), рисунок 6.2.

В высокоимпедансном усилителе для снижения уровня шума добиваются высокого входного сопротивления (метод простой противошумовой коррекции). Это неизбежно сужает динамический диапазон и полосу пропускания усилителя. Для ее восстановления используют корректор АЧХ, который в цифровых системах называют выравнивателем. Во второй схеме для расширения полосы пропускания используют параллельную отрицательную обратную связь. Полоса пропускания расширяется за счет снижения динамического входного сопротивления усилителя. Трансимпедансный усилитель уступает высокоимпедансному по шумам, но зато обладает более широким динамическим диапазоном.

В аппаратуре ОТГ-32Е, в качестве оборудования линейного тракта, применяется плата оптического стыка (ПОС) в которой используется p-i-n-ГЕТ модуль типа ПРОМ 364.

ПРОМ преобразует оптический сигнал, поступающий на его вход, в электрический сигнал в коде СMI и усиливает последний с минимальным уровнем шумов.

Приемный оптический модуль, ПРОМ 364, выполнен в единой конструкции внутри которого содержится р-i-n фотодиод (марки ФД-110) и предварительный усилитель–корректор, разработанный по схеме высокоимпедансного усилителя, на малошумящем транзисторе КТ3102А. Параметры фотодиода ФД-110 и транзистора КТ3102А приведены в таблицах 6.1 и 6.2 соответственно.

Таблица 6.1

Параметры p-i-n фотодиода ФД-110
Область спектральной чувствительности,	0,4…1,9
Токовая чувствительность,	0,4
Темновой ток не более,	65
Время отклика,	10
Емкость перехода,	4
Рабочее напряжение, В	8

Таблица 6.2

Параметры n-p-n транзистора КТ3102А
Статистический коэффициент усиления тока, b	100
Обратный ток коллектора Iко ,	0,5
Минимальный коэффициент шума,	1,5
Максимальный коэффициент усиления по мощности Кр,	12,0
Емкость коллекторного перехода Сб/к,	6
Емкость эммитерного перехода Сб/э,	1,0
Динамическое входное сопротивление rб ¢ б ,	50

С достаточной для инженерных расчетов точностью чувствительность ПРОМ можно вычислить по формуле [10]:

, (6.1)

где - эквивалентная мощность шума ПРОМ, А² .

Если Y =1 , то значение P ₀ , полученное из (6.1), называют пороговой чувствительностью. При Y =6 значение P ₀ соответствует коэффициенту ошибок .

Чувствительность ПРОМ можно также выразить в децибелах:

. (6.2)

При расчете будем считать, что АЧХ ПРОМ будет иметь вид ФНЧ типа Баттерворта второго порядка, т. е. I ₁ = I ₃ =1,11 А; С_м =1 пФ; Т=300 ° К.

Расчет начинаем с определения суммарной емкости на входе предусилителя:

. (6.3)

Далее определяем оптимальное по шумам значение тока коллектора, при котором минимизируется вклад шумов вследствие токов базы и коллектора в суммарный шум [10]:

(6.4)

где К – постоянная Больцмана, К =

В - скорость передачи информации, бит/с;

b - статистический коэффициент усиления тока;

q - заряд электрона, q =

Нагрузочное сопротивление определяем по формуле:

(6.5)

где I_T - темновой ток, А ;

r _{б ¢ б} - динамическое входное сопротивление транзистора, .

Выбираем ближайший номинал R _Н =30 .

Эквивалентную мощность шума ПРОМ определяем по формуле [10]:

(6.6)

где

(6.7)

(6.8)

(6.9)

Отсюда по формулам (6.1) и (6.2) находим чувствительность ПРОМ:

,

Исходя из пункта 6.3 уровни на входе 0РП и ОП2 составляют (-11,82) и (-12,76 ), отсюда видно, что полученное значение чувствительности ПРОМ, позволят осуществлять работу ВОСП с выбранным типом фотодиода и биполярным транзистором.

7 ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ И ТЕХОБСЛУЖИВАНИЯ

В аппаратуре ОТГ-32Е применена впервые разработанная система сигнализации и обслуживания, работящая как автономно, так и от управляющих ЭВМ центров технического обслуживания (ЦТО). Основным блоком системы сигнализации и обслуживания является блок УСО-01. В дополнение к блоку УСО-01 может использоваться блок ТСО-11. Блок УСО-01 может взаимодействовать с 99-ю блоками (один ряд стоек аппаратуры), блоки УСО-01 двух соседних рядов могут резервировать друг друга.

Система сигнализации и обслуживания обеспечивает:

- контроль исправности оборудования, локализацию неисправностей и отображение аварийных состояний;

- контроль установления соединений по соединительным линиям;

- возможность определения телефонной нагрузки;

- управление блокировкой и разблокировкой соединительных линий;

- организацию и управление каналами служебной связи;

- управление системой телеконтроля;

- измерение достоверности линейных сигналов электросвязи технического обслуживания (ЦТО)

- прием управляющих команд от ЦТО и их выполнение.

В систему сигнализации и обслуживания входят:

- блок УСО-01;

- сигнальный рядовой транспарант ТСП-01;

- платы контроля и сигнализации КС, расположенные в блоках ТСО-11, блоки контроля регенераторов КР, расположенные в контейнерах НРП.

Параметры усилителя служебной связи:

- максимальный коэффициент усиления на частоте 1000 - 40 ;

- диапазон коррекции АЧХ на частоте 300 - 10 ;

- диапазон коррекции АЧХ на частоте 3400 - 20 .

Отображение аварийных состояний с локализацией их в большинстве случаев с точностью до платы (ТЭЗа) производится на индикаторах блока УСО-01. Кроме того, блок, в котором возникло аварийное состояние, отмечается загоранием находящегося на нем светодиода.

Аварийные состояния отображаются также на рядовом сигнальном транспаранте ТСР-01, имеющем две красные лампы - ЛП и ЛО и белую лампу - ЛС. Аварийные состояния могут также отображаться на общестанционном табло, имевшем помимо трех сигнальных ламп, звонок.

При появлении аварийного состояния загораются лампы ЛП и ЛО, при нажатии кнопок отключения звонка (или при вводе команды "00") лампа ЛО гаснет, при появлении в это время другого аварийного состояния лампа ЛО загорается скова и т. д. Загорание лампы ЛО сопровождается включением звонка.

При превышении допустимого числа блокировок МСЛ загораются лампы ЛП, ЛС и ЛО, лампа 10 гаснет как к в предыдущем случае при нажатии кнопок отключения звонка.

Все лампы гаснут автоматически после устранения аварийных состояний.

Прием вызова по каналу служебной связи сопровождается загоранием ламп ЛС и ЛО.

Блоки системы для обеспечения локализации неисправностей, помимо сигнальной информации, передаваемой в блок УСО-01, выдаст следующие аварийные сигналы:

- экстренный аварийный сигнал (ЗАС),

- приоритетный аварийный сигнал (ПАС);

- индикация аварийного состояния (СИАС),

- сигнал "извещение".

Экстренный аварийный сигнал (ЭАС) отображается на индикаторах блока УСО-01 и на транспаранте ТСР-01 немедленно по возникновении аварийного состояния.

Приоритетные аварийные сигналы (ПАС) передаются постоянным током через специальные двухпроводные стыки между блоками в направлении блоки ОЛТ-11 (КЛТ-11) — блок АЦО-11-—блоки ОСА-13, запрещая выдачу аварийных сигналов последующими блоками в случае неисправности в предыдущем блоке. Приоритетный аварийный сигнал между блоками АЦО-11 и ОСА-1З выполняет функции сетевого аварийного сигнала (САС), т. е. сигнала, блокирующего работу МСЛ при аварии в системе. В блоке АЦО11 предусмотрена возможность передачи ПАС "вверх" по ступеням иерархии и приема ПАС "снизу". Эта возможность может быть реализована при работе блока АЦО-11 в ЦСП высших ступеней иерархии.

Цепи ПАС в блоках гальванически развязаны с помощью оптронов.

Сигнал индикации аварийного состояния (СИАС) передается символом "1" в тактовых интервалах временного спектра.

Приемники СИАС имеются в блоках АЦО-11 и ОСА-13. Прием СИАС не вызывает появления ЭАС и индицируется блоком УСО-01 по запросу (команда "01"). Прием СИАС запрещает выдачу ЭАС при нарушениях в работе приемной части блоков. В блоке АЦО-11 имеются передатчики СИАС, которые передают его "вниз" во всех цифровых каналах при возникновении аварии или приеме СИАС "свер­ху". При пропадании сигналов от блоков ОСА-13 блок АЦО-11 передает СИАС в КИ16 на противоположную станцию.

Сигнал "Извещение" передастся на противоположную станцию из блоков АЦО-11 и ОСА-13 при возникновении в них аварийных состояний. Прием сигнала "Извещение" не вызывает появления ЭАС и индицируется блоком УСО-01 по запросу.

8 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В состав оконечного и промежуточного оборудования входят устройства, обеспечивающие функционирование информационного тракта, сервисных систем (телеконтроль, служебная связь).

При расчете необходимого оборудования следует учесть показатели рассчитанные в предыдущих пунктах. Рассчитанная длина регенерационного участка превышает длины между ОП-ОРП-ОП (пгт.Ленинское – п.Биджан 72 км, п.Биджан - пгт.Амурзет 76 км), при расчетной L_рег =102,5 км [п.5.1]. Следовательно, нет необходимости закупать НРП и платы дистанционного питания ДП-13, что экономит расходы и время на реконструкцию кабельной магистрали.

Рассчитаем количество необходимого оборудования в ОП-1 Ленинск, В начале определим количество двухмегабитных потоков:

,

где N_общ - общее число требуемых каналов.

Исходя из этого, нам потребуется оборудование для организации 8x2. В качестве каналообразующего оборудования выбираем ОГМ-30, которое может организовать 30 каналов ТЧ в 2 поток, следовательно, нам потребуется восемь комплектов ОГМ-30.

Многофункциональный мультиплексор ОГМ-30 с возможностью гибкого конфигурирования предназначен для формирования первичных цифровых потоков со скоростью передачи 2048 .

Далее рассчитаем необходимое оборудование для вторичного группообразования:

.

Следовательно, нам потребуется один мульдекс (МДВ4) для образования двух вторичных цифровых потоков.

Плата МДВ4 предназначена для объединения первичных потоков со скоростью 2112 в четыре групповых потока со скоростью 8592 на передаче и обратного преобразования на приеме.

Так же, нам потребуется для образования третичного цифрового потока один мульдекс (МДТ).

Плата мульдекса третичного МДТ предназначена для:

- асинхронного преобразования входных цифровых потоков 8448 к скорости, кратной тактовой частоте следования группового сигнала 8592 на передаче и обратного преобразования на приеме;

- объединения четырех цифровых потоков со скоростью 8592 в групповой поток со скоростью 34368 на передаче и разделения на четыре цифровых потока на приеме;

- формирования импульсов тактовой частоты 34368 ;

- формирования синхросигнала;

- ввода-вывода служебной информации;

- осуществления контроля за работой оборудования ОТГ-32.

Кроме того, нам потребуется следующие платы:

АСП - плата асинхронного сопряжение предназначена для сопряжения двух передающих и двух приемных каналов вторичного временного группообразования (ВВГ);

ПОС - плата оптического стыка предназначена для преобразования электрического сигнала в оптический;

УСО-1 - унифицированное сервисное оборудование, предназначено для организации сервисного обслуживания, телеконтроля и служебной связи комплекса аппаратуры ЦСП;

КС - плата контроля и сигнализации предназначена для сбора информации о состоянии ОТГ-32Е и передачи ее в универсальное сервисное оборудование УСО-01;

ВП-10 - блок вторичного питания предназначен для электропитания оконечного оборудования с заземленным плюсом напряжением (60,48,24)В.

Вышеперечисленные платы устанавливаются в одноразрядный съемный каркас БНК-1, который предназначен для установки и эксплуатации в составе каркасов СКУ.

Аналогично произведем расчет для ОП-2, результаты расчетов представлены в таблице 8.1.

Произведем расчет необходимого оборудования для ОРП. В с.Биджан, будет организован переприем для одного тракта 8448 на ОП-2. В ОТГ-32Е качестве оборудования переприема , вместо платы МДВ-4 устанавливается плата МДВ-4-01 и вместо плат АСП, плата ВС2.

ОСП-02 – оборудование световых подключений.

Плата МДВ-4-01 – мульдекс вторичный, предназначен для организации ввода цифрового потока 8448.

ВС2 - плата вторичного стыка предназначена для размещения узлов, предназначенных для обеспечения стандартных стыков цепей передачи и приема вторичного цифрового сигнала.

Таблица 8.1

Так же, для обслуживания и ремонта оборудования необходимо приобрести: 1. Ваттметр оптический ОМЗ-98, для измерения мощности оптического излучения, выпускаемый ГНИИПИ г. Нижний Новгород.

2. Измеритель затухания оптический (полевой) «ОЧКО-55», для измерения затухания линейного оптического кабеля с одномодовыми волокнами, выпускаемый ГНИИПИ г. Нижний Новгород.

3. Прибор «МОРИОН-Е100» предназначен для контроля работоспособности аппаратуры связи с PDH и ее взаимодействия с АТС по стыку Е1, выпускаемый ОАО «Морион».

9 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

Надежность линейного тракта проектируемой ЦСП (цифровой системы передачи) оценим по следующим показателям:

- отказ - повреждение на ВОЛС с перерывом связи по одному, множеству или всем каналам связи;

- неисправность - повреждение, не вызывающее закрытие связи, харак­теризуемое состоянием линии, при котором значения одного или нескольких параметров не удовлетворяют заданным нормам;

- среднее время между отказами (наработка на отказ) - среднее время между отказами, выраженное в часах;

- среднее время восстановления связи - среднее время перерыва связи, выраженное в часах;

- интенсивность отказов - среднее число отказов в единицу времени ();

- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданный ин­тервал времени на линии не возникнет отказ;

- коэффициент готовности - вероятность нахождения линии в безотказ­ном состоянии произвольно выбранный момент времени;

- коэффициент простоя - вероятность нахождения линии в состоянии от­каза в произвольно выбранный момент времени.

Под надежностью системы следует понимать ее способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях. Изменение состояния системы, которое влечет за собой потерю указанного свойства, называется отказом. Система передачи относится к восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять. По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события. Интервалом времени от момента включения до первого отказа является случайной величиной, называемой «время безотказной работы».

Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее , обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0…. Вероятность противоположного события – безотказной работы на этом интервале – равна:

. (9.1)

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов , представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент , при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями и существует взаимосвязь.

. (9.2)

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае:

. (9.3)

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы»

час^-1 , (9.4)

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

. (9.5)

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть , , ……- вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0…, - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов:

, (9.6)

где - интенсивность отказов системы, час^-1 ;

- интенсивность отказа элемента, час^-1 .

Среднее время безотказной работы системы определяется:

час. (9.7)

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

, (9.8)

где - среднее время восстановления элемента (системы).

Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Линейный тракт, в общем случае, состоит из последовательно соединенных элементов (кабель, НРП, ОРП - обслуживаемый регенерационный пункт), каж­дый из которых характеризуется своими параметрами надежности, и отказы в первом приближении происходят независимо, поэтому для определения надежности магистрали можно использовать приведенные выше формулы.

В нашем случае линейный тракт состоит из последовательно соединенных участков кабеля и мультиплексоров (ОРП) . При проектировании ВОЛС должна быть рассчитана ее надежность по показателям: ко­эффициент готовности и наработка на отказ. При этом полученные данные должны сопоставляться с показателями надежности для соответствующего типа сети: местная, внутризоновая, магистральная. Коэффициент го­товности оборудования линейного тракта для внутризоновой линии макси­мальной протяженности = 1400 должен быть больше 0. 99, наработка на отказ должна быть более 350 часов (при времени восстановления ОРП или око­нечного пункта (ОП) менее 0.5 часа и времени восстановления оптического ка­беля менее 10 часов).

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

, (9.9)

где - интенсивности отказов НРП и ОРП;

- количество НРП и ОРП;

- интенсивность отказов одного километра кабеля;

- протяженность магистрали.

А так как кабельная магистраль не содержит НРП (согласно п.5.1), то интенсивность отказов НРП не учитываем.

Согласно [14], средняя по России интенсивность отказов 1 оптического кабеля равна =3,88´10^-7 час^-1 . Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры ОТГ-32Е равна 10 годам или 87600 часов, откуда интенсивность отказов будет равна .

Значения необходимых для расчетов параметров возьмем из таблицы 9.1

Таблица 9.1

Наименование элемента	ОРП	Кабель
, 1/ч	10-7	3,88´10-7 (на 1)
, ч	0,5	10.0

.

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

.

Вероятность безотказной работы в течение суток :

.

В течение месяца :

.

В течение года :

.

Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время восстановления связи по формуле:

, (9.10)

где - время восстановления соответственно НРП, ОРП и

кабеля.

.

Теперь найдем коэффициент готовности:

.

В результате расчетов можно сделать вывод, что проектируемая кабельная магистраль, способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.

10 РАСЧЕТ ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

10.1 Расчет капитальных затрат

Капитальные затраты на организацию кабельной магистрали в общем случае включают затраты на [13]:

- линейно – аппаратные цеха, К_ЛАЦ;

- оборудование НРП, К_НРП;

- линейные сооружения, К_ЛИН;

- технические задания, К_ЗД ;

- оборудование ЭПУ, К_ЭПУ.

Для нашей магистрали:

- затраты на технические сооружения НРП и ЛАЦ отсутствуют, так как оборудование будет размещаться в существующих зданиях;

- затраты на ЭПУ также не рассчитываются, т. к. будут использоваться существующие электропитающие установки узлов связи.

Смета капитальных затрат оборудования ЛАЦ определяется с учетом затрат на тару и упаковку, транспортных затрат, заготовительно-складских затрат, затрат на монтаж и настройку оборудования. При этом в стоимость оборудования укрупнено включается стоимость неучтенного оборудования в размере 10 %. Тара и упаковка рассчитывается по укрупненным показателям Гипросвязи в размере 0,3 % от стоимости оборудования. Транспортные расходы также по укрупненным показателям Гипросвязи рассчитываются в размере 13,1 % от стоимости оборудования. Заготовительно-складские расходы берутся укрупнено в размере 5,5 % от суммы предыдущего итога. Расходы на монтаж и настройку с учетом накладных расходов и плановых накоплений, берутся укрупнено в размере 23,9 % от предыдущего расхода.

Таблица 10.1

Наименование оборудования	ОП1	ОРП	ОП2		ЗИП	Цена за ед.,		Цена за ед., .			Всего, .
Оборудование ОТГ-32Е в составе:
Плата АСП	4	2	2		3	308		8316			91476
Плата МДВ-4	1	1		3	360		9720			34020
Плата МДТ	1	2	1		3	368		9936			69552
Плата КС	1	1	1		285		7695			23085
Плата ПОС (l=1,55 )	1	2	1		1350		36450			145800
Плата ВП-10	1	2	1		3	263		7101			49707
Плата ВС-2	2	300		8100			16200
Плата МДВ-4-01	2	360		9720			34020
Оборудование ОСП-02	1	1	1		517		13956			41868
ОГМ-30	8	4	4		4306		116262			1860192
УСО-01	1	1	1		978		26406			79218
СКУ-01	1	1	1		270		7290			21870
Итого:										2467008
Стоимость неучтенного оборудования				%		10	246700,8
Итого:									2713708,8
Тара и упаковка				%		0,3	8141,12
Транспортные расходы				%		13,1	355495,85
Итого:									3077345,77
Заготовительно-складские расходы				%		5,5	169254,02
Итого:									3246599,79
Монтаж и настройка оборудования				%		23,9	775937,35
Итого:									4022537,14

Капитальные затраты на линейные сооружения определяется путем составления сметы. Потребность в кабеле при строительстве магистрали определяется общей длиной трассы с учетом норм запаса на оптический кабель в размере 2 %. В смету также включается тара и упаковка (0,3 %), транспортные расходы (13,1 %), заготовительно-складские расходы, а также строительно-монтажные работы (с учетом транспортировки кабеля по трассе, накладных расходов и плановых накоплений), которые для оптического кабеля рассчитываются укрупнено в размере 60 % от предыдущего итого.

Смета затрат на линейные сооружения представлены в таблице 10.2

Таблица 10.2

Структура капитальных затрат представлена в таблице 10.3.

Таблица 10.3

10.2 Расчет доходов от услуг связи

Расчет доходов от услуг будем вести исходя из предоставления технических средств связи (в данном случае - каналов) в течение года. По проекту система передачи имеет двести сорок каналов.

При определении доходов исходит из того, что доходы предприятия получает от количества исходящих каналов (50 % от общего числа каналов). При расчете будем исходить из того, что количество разговорных каналов 95 % от общего числа каналов и 5 % арендных каналов.

Доходы от арендных каналов рассчитываем по формуле:

, (10.1)

где - количество арендуемых каналов;

- средний доход от одного арендуемого канала, по ЕАО = 1 ;

t - количество часов в году.

Количество разговорных каналов делится на количество каналов для населения (77 %) и количество каналов для организаций (23 %).

(10.2)

гдеN_нас - количество каналов для населения;

N_{раз/кан} - среднее количество разговоров на канал (для зоновой сети

6200 раз/кан);

t_{раз/кан} - средняя продолжительность разговора, минут;

N_нас - средний тариф за одну минуту разговора, равный для населения

пяти рублям.

Количество каналов для организаций делится на количество каналов для хозрасчетных организаций (50 %) и количество каналов для бюджетных организаций (50 %).

(10.3)

где N_хр -количество каналов для хозрасчетных организаций;

t_раз/хр - средняя продолжительность хозрасчетных разговоров, минут;

Величину общих доходов рассчитываем по формуле:

(10.5)

Рассчитанная величина доходов увеличивается на 10 %, в которые входят доходы от услуг не определяемые прямым счетом при проектировании и прочие расходы.

Если длина проектируемого участка существенно отличается от средней протяженности связи, учитываемой через средне доходную таксу, то определение доходов в расчете на проектируемых участок производится по формуле:

. (10.6)

Таким образом, годовой доход от проектируемой линии связи составляет 3112730 руб.

10.3 Расчет численности производственных работников

Для определения численности работников по обслуживанию проектируемого участка производится расчетом производственного персонала:

- по обслуживанию систем передачи в ЛАЦ;

- по обслуживанию линейных сооружений.

Так как аппаратура устанавливается в действующих ЛАЦ, то для ее обслуживания существующий штат доукомплектовывается.

На узлах, где будет установлено оконечное оборудование, к штатному расписано добавляются три электромеханика.

На каждые 150-200 километров магистрали создается центр технической эксплуатации в составе:

- один инженер;

- два электромонтера;

- один водитель.

Итого для обслуживания магистрали потребуется десять человек.

10.4 Расчет эксплуатационных расходов

Годовые эксплуатационные расходы включают в себя:

- годовой фонд оплаты труда;

- отчисления на социальные нужды;

- материальные затраты;

- амортизационные отчисления на полное восстановление основных производственных фондов;

- прочие расходы.

Годовой фонд оплаты работников, обслуживающих проектируемый объект, рассчитывается по формуле:

, (10.7)

где Ч - численность работников;

З - среднемесячная заработная плата, по АО «ТТК» ЕАО равная

1700 руб.;

К_{тер -} территориальный коэффициент.

Отчисления на социальные нужды определяются в процентах от годового фонда оплаты труда (38,5 %, из них 28,5 % в Пенсионный фонд, 5,4 % в Фонд социального страхования, в Фонд занятости –1,5 %.

. (10.8)

Материальные затраты включают:

- затраты на материалы и запчасти;

- расходы на электроэнергию со стороны для производственных нужд.

Затраты на материалы и запчасти определяются укрупнено по удельному весу данных затрат на аналогичных предприятиях в размере 1,5 % от стоимости оборудования.

. (10.9)

Расходы на электроэнергию со стороны для производственных нужд определяются в зависимости от потребляемой мощности и тарифа за один кВт × час. Мощность потребляемую оборудованием, определяем по формуле:

(10.10)

где N - количество единиц оборудования;

W - мощность потребляемая единицей оборудования (таблица 2.1), кВт;

t - время действия в год в часах;

h - КПД электропитающей установки (h»0,8).

Отсюда :

, (10.11)

где Т - тариф за 1 квт×час, по ЕАО равный для организаций 50 копеек.

Амортизационные отчисления на полное восстановление основных фондов определяются исходя из сметной стоимости основных фондов и норм амортизации на полное восстановление, по формуле:

, (10.12)

где Ф_{осн лац -} сметная стоимость оборудования ЛАЦ, тыс. руб;

Ф_{осн лин} - сметная стоимость линейных сооружений, тыс. руб;

п_лац - норма амортизации для ЛАЦ, = 6,7 %;

п_лин -норма амортизации для линейных сооружений, = 5,6 %.

Прочие расходы определяются в размере 10 % от суммы рассчитанных ранее затрат.

Результаты расчета всех статей затрат на производство услуг связи приведена в таблице 10.4.

Таблица 10.4

10.5 Расчет основных экономических показателей

В заключении производим расчет основных экономических показателей, которые характеризуют эффективность капитальных вложений.

Расчетные формулы, результаты расчета экономических показателей приведены в итоговой таблице 10.5

Таблице 10.5

Вывод:

При сравнении с нормативными показателями Р 100% и Т_ок = 4,5лет, можно сделать вывод, что данная кабельная магистраль является высокорентабельным и быстроокупаемым.

Для увеличения эффективности капитальных вложений можно расширить предоставляемые услуги связи посредством ввода в действие оставшихся незадействованными каналов и предоставление их в аренду различным предприятим, а так же населению.

11 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

Кроме общих вопросов соблюдения техники безопасности (правила экс­плуатации электроустановок, ведения погрузочно-разгрузочных работ, пожаробезопасности и т. д.) при строительстве и эксплуатации волоконно-оптических систем передачи необходимо соблюдать специфические требования техники безопасности, которые и будут рассмотрены в данной главе.

11. 1 Меры безопасности при прокладке кабеля

Условия труда работающих на строительстве складываются под воздейст­вием факторов вредных и опасных. Вредные - приводят к профессиональным за­болеваниям, опасные - к травматизму.

При строительстве ВОЛС проводят работы по прокладке кабеля как с ис­пользованием средств механизации, так и вручную [1].

В рабочих чертежах на прокладку кабеля на планах расположения трассы кабеля должны указываться опасные места производства работ: пересечения с газопроводами, нефтепроводами и другими продуктопроводами, с силовыми кабелями и магистральными кабелями связи, а также производиться предупреждающие надписи об осторожности проведения работ, на пересечениях кабеля связи с этими подземными коммуникациями.

С целью улучшения условий труда на объектах строительства применяют­ся монтажно-измерительные машины, позволяющие монтажникам и измерите­лям выполнять сложные и утомительные работы, для чего обеспечивается со­ответствующее освещение, вентиляция воздуха, надлежащее рабочее место.

При выполнении монтажных работ следует помнить и соблюдать меры безопасности при работах с оптическим кабелем, которые определяются его механическими и геометрическими параметрами.

Опасным фактором при сращивании оптического кабеля является то, что волокна в оптическом кабеле соединяются при помощи сварки электрической дугой с температурой 1800 градусов С. Сварочный аппарат при сварке необходимо заземлять, все подключения и отключения прибора необходимо осуществлять при снятом на­пряжении питания, сварка проводить под закрытым кожухом. К работе допус­кать лиц с квалификационной группой не ниже III и не имеющие медицин­ских противопоказаний. При монтаже оптических волокон нужно помнить, что дуговой разряд, возникающий между электродами сварочного аппарата, может быть причиной возгорания горючих газов в смотровых устройствах телефонной канализации.

В монтажно-измерительной автомашине отходы оптического волокна при разделке (сколе) необходимо собирать в ящик, а после окончания работ закапывать в грунт. Необходимо также избегать попадания остатков оптического волокна на одежду, работу с волокном производить в клеенчатом фартуке; мон­тажный стол и пол в монтажно-измерительной автомашине после каждой смены обрабатывать пылесосом и мокрой тряпкой; тряпку отжи­мать в плотных резиновых перчатках. Также необходимо:

- при механизированной прокладке ОК в кабельной канализации обеспечи­вать надежную служебную связь каждого колодца, в котором находится вспо­могательный персонал;

- при работе с оптическими тестерами не допускать попадания излучения в глаза;

- чтобы растворители, применяемые при снятии защитного покрытия оп­тических волокон, имели класс опасности не ниже четвертого;

- чтобы рабочая температура растворителя была ниже температуры его ки­пения;

- иметь в виду, что растворители могут быть токсичными, огнеопасными и вызывать аллергию;

- работу по разогреву и заливке гидрофобным заполнителем, кабельных муфт) производить в спецодежде, брезентовых рукавицах и защитных очках;

- разогрев и заливку заполнителя производить в металлической посуде с крышкой, носиком для слива и ручками для переноски.

При работе с машинами и механизмами (кабелеукладочной техникой), ручным вибрационным инструментом вредными факторами являются шум и вибрация. Следовательно, необходимо использовать индивидуальные средства защиты: рукавицы, защитные очки, виброгасящие рукавицы, противошумовые наушники.

Самым опасным фактором при строительстве ВОЛС является лазерное из­лучение, а самым вредным - работа с виброинструментом.

11. 2. Меры безопасности при эксплуатации систем передачи

Только персонал, который прошел курс обучения по безопасности воло­конно-оптических устройств, может быть допущен к работам на волоконно-оптических системах. Руководитель персонала, который проводит пуско-наладочные работы или техническое обслуживание систем передачи, должен разработать и утвердить соответствующую программу по контролю безопасно­сти. Программа должны включать, как минимум:

- общую информацию по волоконно-оптическим линиям;

- информацию по безопасности, касающуюся классификации лазеров и уровней опасности;

- руководство по безопасному использованию волоконно-оптических систем с лазерами и соответствующие меры безопасности.

Запрещается проводить какие – либо работы на незакрепленных каркасах стоек. Все строительные работы, замена плат и осмотр монтажа проводятся только при отключенном напряжении питания. Каркасы стоек должны быть подключены к защитному заземлению.

При работе с измерительными приборами, их необходимо заземлить. В соответствии с «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» модули оптические передающие МОП-14 и МОП-17, устанавливаемые на платах ПОС ОТГ-32Е,по степени опасности генерируемого излучения относятся к первому классу. При работе с ОТГ-32-Е или платой ПОС оптический выход должен быть закрыт.

Перед работами на любом волоконно-оптическом кабеле или системе персонал должен проверить режим работы системы и уровень его опасности. В случае, если система смонтирована и включена, это будет обозначено соответ­ствующей маркировкой о соответствующем уровне опасности. Во время ин­сталляции, когда эти меры еще не могут быть обеспечены, при их отсутствии следует руководствоваться мерами предупреждения, соответствующими классификации любого испытательного оборудования, содержащего оптический источник, подсоединяемый к волокну.

Персонал не должен непосредственно смотреть на любой торец волокна, по которому передается излучение. При работе на открытых волокнах, соеди­нителях и т. д. оборудование оптической системы передачи или испытательное оборудование должно быть выключено, находиться в состоянии передачи ма­лой мощности или отсоединено. Профилактика, техническое обслуживание и ремонт должны выполняться при отсутствии мощности, передающейся по во­локну. В оборудовании ВОСП и в специализированных измерительных прибо­рах оптические излучатели должны быть закрыты заглушками, если к ним не подключен ОК.

Кроме того, при обслуживании систем передачи ОГМ-30 используется управ­ление систем с помощью компьютера, поэтому должна выполняться техника безопасности при работе с компьютером, основные требования которой:

- необходимо, чтобы на мониторе был установлен защитный экран;

- необходимо делать перерывы в работе, во время которых выполнять гимнастику для глаз;

- необходимо протирать ежедневно монитор от пыли. Неукоснительное соблюдение персоналом правил техники безопасности позволяет избежать развития профессиональных заболеваний и травматизма.

11. 3 Экология

При проектировании строительства и реконструкции кабельных линий связи должны выполняться требования экологической безопасности и охраны здоровья населения, предусматриваться мероприятия по охране природы, ра­циональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды.

Для исключения и возмещения наносимого ущерба природной среде и возникновения нежелательных экологических воздействий, особенно в наибо­лее ранимых и опасных регионах (государственные заповедники и национальные природные парки, места миграции ценных животных, нерестилища рыб ценных пород, береговые зоны морей, рек, районы вечной мерзлоты, горная местность с осыпными и камнепадными явлениями и др.), в проектах строи­тельства линейно-кабельных сооружений связи должны предусматриваться природоохранные мероприятия или средства компенсации причиненного ущерба.

В местах отсутствия дорог трассы кабельных линий связи следует, по возможности, размещать на землях несельскохозяйственного назначения или непригодных для сельского хозяйства, а также на землях лесного фонда за счет непокрытых лесом площадей, занятых малоценными насаждениями, с макси­мальным использованием существующих просек. Для строительства ка­бельных линий связи допускается предоставление земель более высокого ка­чества. В случаях, когда прокладка кабеля вынужденно предусматривается по пахотным землям, проектом организации строительства необходимо учитывать ограничение времени производства работ на период, необходимый для уборки урожая.

При разработке траншей и котлованов для прокладки по сельскохозяйственным угодьям (пашня, пастбища и др.) и землям лесных хозяйств по согласо­ванию с землепользователями должны предусматриваться мероприятия по ре­культивации временно отводимых на период строительства земель и средства на восстановление плодородного слоя почвы. В проектах строительства кабельных переходов через водные преграды должны предусматриваться мероприятия, исключающие возможность загряз­нения окружающей среды, а также обеспечивающие сохранение рыбных запа­сов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. – М.: Радио и связь, 1990. – 224с.

2.Интернет страница http://www.energy-telecom.sitek.ru/

3.Интернет страница http://www.morion.ru/

4.Научно-технический журнал по проводной и радиосвязи, телевидению, радиовещанию «Электросвязь». – М.,№2 1999г.

5.Научно-технический журнал по проводной и радиосвязи, телевидению, радиовещанию «Электросвязь». – М.,№5 1997г.

6.Гроднев И.И. Оптоэлектронные системы передачи информации. – Радио и связь, «Знание» №6 1991г.

7.Кудашова Л.В. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию многоканальных систем передачи. – Хабаровск, ХФ СибГУТИ 1998г.

8.Двуреченская К.А. Оборудование третичного временного группообразования (ОТГ-32Е) АТИЦ.465413.008. Паспорт и техническое описание. 1995г.

9.Нормы на электрические параметры цифровых каналов магистральных и внутризоновых первичных сетей. Приказ №92 от 10.08.96

10.Бурдин В.А. и др. Проектирование волоконно-оптических линий связи. Учебное пособие по дипломному проектированию. – М. : МТУСИ, 1992

11.Заславский К.Е. Волоконно-оптические системы передачи. Часть 1.Новосибирск 1994г.

12.Заславский К.Е. Волоконно-оптические системы передачи. Часть 2.Новосибирск 1995г.

13.Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М. : Радио и связь, 1989

14.Алексеев Е.Б. Особенности эксплуатации ВОЛС и пути повышения их функционирования. Электросвязь №5, 1997