Оптическая цифровая линия передачи

В настоящее время ускорение технического прогресса невозможно без совершенствования средств связи, систем сбора, передачи и обработки информации. В вопросах развития сетей связи во всех странах большое внимание уделяется развитию систем передачи и распределения (коммутации) информации. Наиболее широкое распространение в последнее время получили многоканальные телекоммуникационные системы (ТКС) передачи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), работающие по волоконно-оптическим кабелям (ОК).

Дальнейшему развитию цифровых способов передачи способствуют уникальные свойства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС):

— малые затухание и дисперсия оптических волокон (ОВ);

— гибкость в реализации требуемой полосы пропускания;

— широкополосность;

— малые габаритные размеры и масса ОВ и ОК;

— невосприимчивость к внешним электромагнитным полям;

— отсутствие искрения при обрывах, коротком замыкании и ненадёжных контактах;

— допустимость изгиба ОВ под малым радиусом;

— возможность использования ОК, не обладающих электропроводностью и индуктивностью;

— высокая скрытность связи;

— высокая прозрачность ОВ;

— возможность постоянного усовершенствования системы связи по мере появления источников с улучшенными характеристиками.

Поэтому на данном этапе развития ВСС весьма важным является умение проектировать цифровые оптические линии передачи и оценивать качество их функционирования.

1. Выбор и обоснование проектных решений

1.1 Характеристика оконечных и промежуточных пунктов

Самара — город в Среднем Поволжье России, административный центр Самарской области, образует муниципальное образование «городской округ Самара». Население — 1,2 млн человек (2012 год), шестой по численности населения город России. В пределах агломерации (третьей по численности населения в России) проживает свыше 2,5 млн человек.

Расположен на левом возвышенном берегу Волги напротив Самарской Луки, при впадении в неё реки Самары (отсюда название города).

Крупный экономический, транспортный, научно-образовательный и культурный центр. Основные отрасли промышленности: машиностроение, нефтепереработка и пищевая промышленность.

Помхвистнево — город (с 1947 года) в России, административный центр городского округа Похвистнево и Похвистневского района Самарской области. Город Похвистнево в состав района не входит.

Город расположен на левом берегу реки Большой Кинель (приток реки Самары), в 159 километрах от областного центра города Самары, и в 5 километрах от границы с Оренбургской областью. Железнодорожная станция Похвистнево расположена на линии Самара — Уфа Куйбышевской железной дороги. Население города Похвистнево составляет 28,2 тыс. человек.

Отрадный — расположен в ста километрах к востоку от областного центра. В восточной части города с северо-востока на юго-запад протекает река Большой Кинель. Территория города занимает 27,8 кв.км. Численность населения Отрадного — 54 тыс. человек.

С областным центром город сообщается железной дорогой и двумя автомагистралями, ближайшая железнодорожная станция — Новоотрадная. Функционируют 6 внутригородских автобусных маршрутов.

Возникновение города связано с открытием в 1952 году залежей нефти и газа в Мухановском месторождении.

1.2 Схема организации связи

Схема организации связи разрабатывается на основе размещения оконечных пунктов, линейных регенераторов (ЛР), пунктов вывода и ввода цифровых потоков (ПВВ), технических возможностей аппаратуры и технического задания. Цель — получить наиболее экономичный вариант организации необходимого числа каналов ТЧ, ОЦК или цифровых потоков более высокого порядка между соответствующими населенными пунктами или АТС (МТС).

Представим проектируемую схему организации связи, изображённую на рис. 1.1, схему организации связи с учётом муфт, изображённую на рис. 1.2, схему организации связи и распределения оптических волокон, изображённую на рис. 1.3, а также схему распространения потоков (см. рис. 1.13).

Рисунок 1.1

Рисунок 1.2

Рисунок 1.3

Рисунок 1.4

В данном курсовом проектировании будем использовать муфту оптическую универсальную (МОМ-У), оптический кросс KPC-FC-24, оптический шнур 2хШО-SM-FC/SC.

Рассмотрим сначала муфту оптическую универсальную (МОМ-У).

Сборные муфты серии МОМ-У (см. рис. 1.5) предназначены для восстановления оболочек кабеля и обеспечения прямого сращивания и разветвления строительных длин магистральных и внутризоновых ОК с наружным диаметром от 9 до 25 мм, прокладываемых в грунтах всех категорий (кроме скальных и вечно-мерзлотных), кабельной канализации и тоннелях, а также подвешиваемых на опорах линий электропередачи (ЛЭП), контактной сети и автоблокировки железных дорог.

Рисунок 1.5

Теперь рассмотрим оптический кросс KPC-FC-24, изображённый на рис. 1.6.

Рисунок 1.6

Корпус КРС-24 относится к серии стандартных стоечных коммутационно-распределительных устройств форм-фактора 1U и обеспечивает коммутацию до 24 оптических портов FC, ST. Оптические адаптеры монтируются на перфорированной лицевой панели корпуса.

Количество портов 24.

Тип оптического коннектора FC.

Количество кабельных вводов 2.

Габариты корпуса, мм 410×210×44,43.

Конструктивные особенности. Перфорированная передняя панель.

1.3 Трасса кабельной линии передачи

При проектировании трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы можно свести к трём следующим: минимальные капитальные затраты на строительство, минимальные эксплуатационные расходы, удобство обслуживания. Для соблюдения указанных требований трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий.

Между городами Самара и Похвистнево прокладывается ВОЛП между которыми расположен промежуточный пункт Отрадный (см рис. 1.7).

Наша трасса прокладки будет проходить вдоль шоссейной дороги Самара — Отрадный — Похвистнево. Общая протяженность трассы составляет 150 км, трасса Самара — Отрадный составляет 80 км, трасса Отрадный — Похвистнево 70 км.

Учитывая водные преграды, в виде рек и болот, было предложено соответствующее оборудование прокладки кабеля.

Рисунок 1.7

1.4 Выбор и характеристика транспортной системы PDH

Приведем технические характеристики (см. табл. 1.2) для выбранной ОЦТС «Акула» (см. рис. 1.8), так как у меня скорость передачи 70 Мбит/с, то получается в Е1 35 каналов.

Рисунок 1.8

Таблица 1.2

1.5 Выбор типа оптического кабеля

Рассмотрим сначала выбранный ОКЛК (см. рис. 1.9).

Кабели оптические бронированные для прокладки в грунт и на переходах через водные каналы.

Рисунок 1.9

Оптические кабели связи предназначены для прокладки в грунт всех категорий, в том числе в районах мерзлоты и с карстовой активностью, через водоемы и судоходные реки.

Описание конструкции моего ОКЛК изображено на рис. 1.10.

Рисунок 1.10

Кабели типа ОКЛК (до 288 ОВ, с двумя повивами стальных проволок, с допустимой растягивающей нагрузкой до 200 кН):

1. Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оптические модули), заполненных тиксотропным гелем по всей длине.

2. Центральный силовой элемент (ЦСЭ), диэлектрический стеклопластиковый пруток (или стальной трос в ПЭ оболочке), вокруг которого скручены оптические модули.

3. Двухповивный сердечник.

4. Поясная изоляция в виде лавсановой ленты, наложенная поверх скрутки.

5. Водоблокирующие материалы — ленты, нити.

6. Внутренняя оболочка выполнена из композиции ПЭ низкой или высокой плотности.

7. Броня в виде двух повивов стальных оцинкованных канатных проволок, с заполнением пустот гидрофобным компаундом.

8. Наружная оболочка выполнена из композиции ПЭ средней или высокой плотности.

Параметры эксплуатации:

Температура эксплуатации от -60 С до + 50 С.

Минимальный радиус изгиба не менее 20 диаметров кабеля.

Минимальная температура прокладки -10 С.

Температура транспортировки и хранения от -60 С до + 50 С.

Срок службы 30 лет.

Срок гарантийной эксплуатации 3 года.

Минимальный радиус изгиба оптических волокон не менее 3 мм Строительная длина до 6 км.

Для прокладки в грунт выбран кабель компании «СОКК»: ОКЛК-01−4-24−10/125−0,36/0,22−3,5/18−80,0.

Теперь рассмотрим выбранный ОКЛ-Н, изображённый на рис. 1.11.

Рисунок 1.11

Оптические кабели предназначены для прокладки в специальных трубах, коллекторах, тоннелях, кабельной канализации, на мостах и эстакадах, в местах, не зараженных грызунами, а также внутри зданий и сооружений, при повышенных требованиях пожарной безопасности.

Описание конструкции моего выбранного ОКЛ-Н изображено на рис. 1.12.

Рисунок 1.12

Кабели оптические типа ОКЛ-Н (до 96 ОВ):

1. Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках, заполненных тиксотропным гелем по всей длине.

2. Центральный силовой элемент (ЦСЭ), диэлектрический стеклопластиковый пруток, вокруг которого скручены оптические модули.

3. Кордели (при необходимости) — сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции.

4. Поясная изоляция — в виде лавсановой ленты, наложенная поверх скрутки.

5. Гидрофобный гель — заполняющий пустоты скрутки по всей длине.

6. Наружная оболочка выполнена из композиции ПЭ, не распространяющего горение, светостабилизированного, стойкого к УФ-излучению.

Параметры эксплуатации:

Температура эксплуатации от -60 С до + 50 С Минимальный радиус изгиба не менее 20 диаметров кабеля Минимальная температура прокладки -10 С Температура транспортировки и хранения от -60 С до + 50 С Срок службы 30 лет Срок гарантийной эксплуатации 3 года Минимальный радиус изгиба оптических волокон не менее 3 мм Строительная длина до 6 км Для прокладки в помещениях выбран кабель компании «СОКК»: ОКЛ-Н-01−6-24−10/125−0,36/0,22−3,5/18−1,0.

1.6 Расчет предельной длины участков регенерации

Известно, что длина регенерационного участка ОЦТС определяется двумя параметрами: суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ.

Длина РУ с учетом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, устройствах ввода оптического излучения, неразъемных соединениях можно найти из формулы:

(1.1)

где — затухание оптического сигнала на регенерационном участке, дБ, Э — энергетический потенциал системы передачи, дБ, б — коэффициент затухания ОВ, дБ /км,

— длина регенерационного участка, км,

 — затухание оптического сигнала на разъемном и неразъемном соединениях, дБ,

— количество разъемных и неразъемных соединений ОВ на регенерационном участке.

Энергетический потенциал системы определяется по формуле:

где — абсолютный уровень мощности оптического сигнала (излучения), дБм,

— абсолютный уровень мощности оптического сигнала на входе приёмного устройства, при котором коэффициент ошибок или вероятность ошибки одиночного регенератора не превышает заданного значения, дБм, В этой формуле количество неразъемных соединений ОВ на длине регенерационного участка равно:

где — строительная длина ОК.

Подставив количество неразъемных соединений на регенерационном участке в уравнение (1), получим:

Отсюда можно выразить длину регенерационного участка:

где Э — энергетический потенциал системы передачи, дБ,

— затухание оптического сигнала на разъемном соединении, дБ,

— количество разъемных соединений ОВ на регенерационном участке,

— затухание оптического сигнала на неразъемном соединении, дБ, б=0,22 — коэффициент затухания ОВ, дБ /км,

— строительная длина ОК, км.

Современные технологии позволяют получать затухания Количество разъемных соединений на регенерационном участке .

С учетом энергетического (эксплуатационного запаса) системы определим максимальную длину регенерационных участков с учетом потерь на затухание в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода оптического сигнала (в разъемных соединителях), потерь в неразъемных сварных соединениях при монтаже строительных длин кабеля:

где — энергетический (эксплуатационный запас) системы, необходимый для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и ОВ.

Как было отмечено выше, длина регенерационного участка ОЦТС зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ.

Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств ОВ рассчитывается по следующей формуле:

где у — дисперсия сигнала в ОВ,

— скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте, соответствующая линейному коду ОЦТС.

Для одномодовых ОВ в паспортных данных указывается нормированная среднеквадратичная дисперсия, пс/(нмкм), которая с ненормированной величиной связана выражением:

где — ширина полосы оптического излучения, нм, определяется из справочных данных соответствующего источника излучения (диапазон длин волн излучения лазера, который можно принять 0,2.0,8 нм).

Такие пункты чаще всего проектируются как обслуживаемые.

Затем, если расстояния между ними будут больше, необходимо рассчитать число регенерационных участков, расположенных между обслуживаемыми пунктами:

а количество необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) на этой секции будет равно: .

Регенерационные пункты обычно стремятся разместить по длине ОЛТ равномерно.

Для чего необходимо определить среднюю длину регенерационного участка по формуле:

Длина регенерационного участка должна удовлетворять условию, т. е. быть больше минимальной и меньше максимальной.

Схема размещения регенерационных участков приведена на рис. 1.13.

Рисунок 1.13 — ОП-А — оконечный пункт А; ОК — оптический кабель; ЛР-1 — линейный регенератор; ОРП-1 — номер обслуживаемого регенерационного пункта; ПВВ — пункт ввода вывода цифровых потоков; ОПБ-Б — оконечный пункт Б

2. Расчёт параметров ВОЛП

2.1 Расчет распределения энергетического потенциала по длине регенерационного участка

Составим таблицу с исходными данными для расчета распределения энергетического потенциала по длине регенерационного участка.26

Таблица 2.1 — Исходные данные

Порядок решения:

Определяем уровень сигнала после первого разъемного соединения (PC):

Уровень сигнала после первого неразъемного соединителя (НС) станционного оптического кабеля и линейного оптического кабеля будет равен:

Далее сигнал проходит по строительной длине Lстр =4 км линейного оптического кабеля с коэффициентом затухания б = 0,22 дБ/км и уровень сигнала на входе второго НС через 4 км будет равен:

Уровень сигнала после второго НС будет равен:

Уровень сигнала после прохождения по второй строительной длине на входе третьего НС будет ранен:

Уровень сигнала после третьего НС будет равен:

Уровень сигнала после прохождения по третьей строительной длине на входе четвертого НС будет равен:

Уровень сигнала после четвертого НС будет равен:

Уровень сигнала после прохождения по четвертой строительной длине на входе пятого НС будет равен:

Уровень сигнала после пятого НС будет равен:

Уровень сигнала после прохождения пятой строительной длине на входе шестого НС будет равен:

Уровень сигнала после шестого НС будет равен:

Уровень сигнала после шестой строительной длины на входе седьмого НС будет равен:

Уровень сигнала после седьмого НС равен:

Теперь с седьмого неразъёмного соединения перейдём сразу на семнадцатое неразъёмное соединение.

Уровень сигнала после семнадцатой строительной длины на входе двадцать шестого НС будет равен:

Уровень сигнала после семнадцатого НС равен:

Уровень сигнала после восемнадцатой строительной длины на входе двадцать седьмого НС будет равен:

Уровень сигнала после восемнадцатого НС равен:

Уровень сигнала после девятнадцатой строительной длины на входе двадцать восьмого НС будет равен:

Уровень сигнала после девятнадцатого НС равен или на входе второго разъемного соединения будет равен:

Уровень сигнала на выходе второго разъемного соединения или уровень приема будет равен:

Общее затухание регенерационного участка равно:

По результатам расчета можно сделать вывод, что затухание на регенерационном участке меньше энергетического потенциала ОЦТС, равного Э =33 дБ. Эксплуатационный запас ОЦТС можно принять равным .

Диаграмма распределения энергетического потенциала приведена на рис. 2.1, где приняты следующие обозначения: ППМ — приемо-передающий модуль линейного регенератора; PC — разъемное соединение; НС — неразъемное соединение; ОВ — оптическое волокно.

Рисунок 2.1

2.2 Расчёт шумов оптического линейного тракта

Для условий задачи (табл.2.1) нужно определить шумы фотодетектора ПРОМ регенерационного участка соответствующей структуры (рис. 2.1).

Порядок решения:

1. Определим затухание регенерационного участка, полагая эксплуатационный запас Эз = 6 дБ. Подставим данные из табл. 2.1, получим:

2. Определим мощность оптического излучения на выходе ПОМ по формуле:

здесь — уровень передачи оптического излучения (берётся из технических данных ОЦТС). Подставив в (2.1) значение из таблицы 2.1, получим:

3. Определим мощность оптического излучения на входе приёмопередающего модуля (ППМ) линейного регенератора, по формуле:

— мощность оптического излучения на выходе ПОМ,

— затухание регенерационного участка.

Подставив в (2.2) значения и получим:

Поскольку электрический сигнал на выходе фотодетектора ППМ является случайной величиной, то его величина оценивается среднеквадратическим значением тока, величина которого определяется по формуле:

где з = 0,8… 0,9 — квантовая эффективность фотодиода;

л — длина волны оптического излучения;

— мощность оптического излучения на входе фотодетектора ППМ (определяется по формуле 2.2), Вт;

М — коэффициент лавинного умножения лавинного фотодиода (ЛФД), значение которого 80 …100 (для p-i-n фотодиода М=1).

4. По формуле (2.3) определим среднеквадратическое значение тока полезного сигнала, подставив в нее значение и в ней положив з = 0,8 и л = 1,55 мкм; М = 100 (т.е. фотодетектор ППМ выполнен на основе лавинного фотодиода):

Основными шумами на выходе фотодетектора ППМ (или ПРОМ) являются следующие шумы.

Дробовые шумы, которые оцениваются среднеквадратическим значением:

— заряд электрона, Кл (кулон);

F (M) — коэффициент шума лавинного умножения, учитывающий увеличение дробовых шумов ЛФД из-за нерегулярного характера процесса умножения. Для большинства ЛФД с достаточной точностью для практических расчетов F (М) находится по формуле:

5. Для курсового проектирования определим величину коэффициента шума ЛФД, подставив в (2.5) значения М = 100 и х=0,8, получим:

6. Подставив в формулу (2.4) значения, величину заряда электрона и и, определим величину дробовых шумов:

Темновые шумы, возникающие независимо от внешнего оптического сигнала из-за случайной тепловой генерации носителей под воздействием фонового излучения, не связанного с полезным сигналом, и среднеквадратическое значение которых равно:

здесь — среднее значение темнового тока, величина которого для германиевых фотодиодов равна, а для кремниевых

Для курсового проектирования определим величину темновых шумов, подставив в (2.6) значения заряда электрона, величину темнового тока величины М=100 и F (M)=39,8, скорость передачи линейного цифрового сигнала :

Собственные шумы электронных схем ПОМ или ПРОМ, обусловленные хаотическим тепловым движением электронов, атомов и молекул в резисторах, полупроводниках и других радиоэлементов, среднеквадратическое значение которых равно:

где — постоянная Больцмана, Т — температура по шкале Кельвина;

— коэффициент шума предварительного усилителя ППМ или ПРОМ;

— входное сопротивление предварительного усилителя ППМ или ПРОМ, равное 1… 5 МОм.

7. Для моего курсового проектирования определим величину собственных шумов, положив Подставив численные значения величин в (2.7), получим:

Сравнивая величины дробовых, темновых и собственных шумов, видим, что основными являются темновые шумы.

Среднеквадратическое значение токов суммарных шумов будет равно:

8. Сумма среднеквадратических значений токов шумов различного происхождения получится после подстановки в (2.8):

На этом расчет основных шумов одиночного линейного регенератора или шумов регенерационного участка завершается, и переходят к расчету вероятности или коэффициента ошибки одиночного регенератора.

2.3 Расчет вероятности или коэффициента ошибки одиночного регенератора

Расчет допустимой вероятности ошибки. Первоначально рассчитывается допустимая вероятность ошибки /

приходящаяся на один регенерационный участок, исходя из норм на различные участки первичной сети: магистральной, внутризоновой, местной.

Допустимая вероятность ошибки, приходящаяся на один километр для различных типов участков первичной сети приведена в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Допустимая вероятность одной регенерационной ошибки определяется по формуле:

где — вероятность ошибки, приходящаяся на 1 километр линейного тракта;

— длина регенерационного участка, км.

Если длина оптического линейного тракта равна, то общая допустимая вероятность ошибки равна:

здесь — число регенерационных участков.

Рассчитаем допустимую вероятность ошибки для ОЦТС внутризоновой первичной сети приняв длину оптического линейного тракта и длину регенерационного участка

Порядок решения:

Подставив в формулу (2.9) значение (см. таблицу 2.2) и, получим допустимую вероятность ошибки одиночного регенератора:

Для линейного тракта длиной допустимая вероятность ошибки определяется по формуле (2.10), если в нее подставить то получится:

Для оценки соответствия вероятности ошибки нормам необходимо определить ожидаемую вероятность ошибки — и сравнить ее с допустимой. При правильно выбранных проектных решениях должно выполняться условие:

Расчет ожидаемой вероятности ошибки одиночного регенератора. Ожидаемая вероятность ошибки определяется ожидаемой защищенностью от шумов, которая равна:

здесь — среднеквадратическое значение тока на выходе ППМ или ПРОМ, определяемый по формуле (2.3);

— суммарное среднеквадратическое значение токов дробовых, темновых и собственных шумов, определяемые по формулам (2.4−2.8).

Допустимая вероятность ошибки одиночного регенератора может быть получена из данных табл. 2.3 соответствующим интерполированием.

Таблица 2.3

Как следует из табл.2.3 величина допустимой защищенности одиночного регенератора для моего курсового проектирования должна отвечать условию (определяется линейным интерполированием на интервале 20,5… 21,1).

Теперь определим ожидаемую вероятность ошибки одиночного регенератора.

Порядок решения:

Подставив в формулу (2.12) значения:

получим:

Так как ожидаемая защищенность больше защищенности допустимой, т. е., то ожидаемая вероятность ошибки будет меньше допустимой и, следовательно, энергетический потенциал ОЦТС распределен правильно.

Для ожидаемой защищенности как следует из таблицы 2.3, ожидаемая вероятность ошибки менее и для числа peгенерационных участков ожидаемая вероятность ошибки будет менее, т. е. условие (2.11) выполняется. Следовательно, использование энергетического потенциала ОЦТС выполнено верно.

2.4 Расчёт быстродействия ВОЛП

Допустимое быстродействие цифровых ВОЛП зависит от характера передаваемого сигнала, скорости передачи линейного цифрового сигнала и определяется по формуле:

где в — коэффициент, учитывающий характер линейного цифрового сигнала (линейный код) и равный 0,7 для кода NRZ и 0,35 для всех других;

— скорость передачи цифрового линейного тракта.

Общее ожидаемое быстродействие ВОЛП (как совокупности волоконно-оптической системы передачи и оптического кабеля) равно:

где — быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения;

— быстродействие приемного оптического модуля (ПРОМ), определяемое скоростью передачи информации и типом фотодетектора;

— уширение импульса оптического излучения импульса при его прохождении по оптическому волокну оптического кабеля (ОК) регенерационного участка, которое равно:

связь передача оптический линия здесь — дисперсия оптического волокна, определяемая по формуле (1.4).

Быстродействие ПОМ и ПРОМ для типовых скоростей передачи ОЦТС приведены в табл. 2.4

Если, то выбор типа кабеля и длины регенерационного участка выполнены верно. Величина называется запасом по быстродействию. При достаточно большом его значении можно ослабить требования к компонентам ВОСП. Если условие не выполняется, то следует выбрать ПОМ, ПРОМ и ОК с другими параметрам.

Таблица 2.4

Определим в курсовом проектировании быстродействие ВОЛП, если длина регенерационного участка, среднеквадратическое значение дисперсии нс/км. Система передачи для которой скорость информационного потока В = 140 Мбит/с.

Порядок решения:

1. По формуле (2.13) найдем значение допустимого быстродействия, положив в ней в = 0,35, так как используется линейный код и В = 140 Мбит/с:

2. Подставив в формулу (2.15) значения и найдем величину уширения импульса на длине регенерационного участка:

3. По формуле (2.14) найдем ожидаемую величину быстродействия, подставив в нее значения получим:

Сравнение полученных значений показывает, что условие выполняется. Это условие будет выполнятся, если использовать, соответствующее скорости передачи линейного цифрового сигнала.

2.5 Расчет порога чувствительности ПРОМ

Одной из основных характеристик приемника оптического излучения является его чувствительность.

С достаточной степенью точности величина уровня МДМ может быть определена по формулам:

для p-i-n фотодиодов и для лавинных фотодиодов (ЛФД).

Зная абсолютный уровень МДМ и уровень передачи ПОМ, можно получить приближенную оценку энергетического потенциала ОЦТС:

Определим в моём курсовом проектировании уровень минимально детектируемой мощности для ОЦТС «Акула» ().

Для ОЦТС со скоростью фотодетектор реализован на основе лавинного фотодиода,. Подставив значение в соответствующую формулу (2.17), получим значение уровня МДМ:

Приближенное значение энергетического потенциала, определённое по формуле (2.18), будет равно:

Полученное значение энергетического потенциала соответствует идеальному приему.

3. Линейно-аппаратный цех

3.1 Размещение оборудования в ЛАЦ

Приведём схему размещения оборудования в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦ) на рис. 3.1:

Рисунок 3.1

3.2 Размещение оборудования в телекоммуникационной стойке

Приведём схему размещения оборудования в телекоммуникационной стойке СТК 19''42U на рис. 3.2:

Рисунок 3.2

Теперь приведём паспорт моего оптического кросса KPC-FC-24.

Корпус КРС-24 относится к серии стандартных стоечных коммутационно-распределительных устройств форм-фактора 1U и обеспечивает коммутацию до 24 оптических портов FC, ST, SC, MT-RJ.

Приведём технические характеристики:

Таблица 3.1 — Технические характеристики

3.3 Схема электропитания. Схема кабельных соединений

В курсовом проектирование необходимо разработать схему кабельных соединений, где показываются все кабельные соединения, марка кабелей, оптических шнуров и их длина.

Схема кабельных соединений оборудования изображена рис. 3.3.

Рисунок 3.3

Таблица 3.2

Таблица 3.3

В заключение технической части моего курсового проектирования составляется таблица, в которой приводится состав основного оборудования, кабельная продукция, измерительное оборудование, стойки переключений и т. п., которое предусматривается проектом. Данная таб.3.3 необходима для определения технико-экономических показателей проекта.

4. Надежность волоконно-оптической линии передачи

4.1 Расчёт параметров надёжности

Интенсивность отказов оптической линии передачи определяют:

где — интенсивности отказов соответственно ОРП (ОП), НРП и одного километра кабеля,

— количество соответственно ОРП (ОП),

L — протяженность оптической линии передачи.

Значения для расчётов параметров приведены в табл.4.1

Таблица 4.1

В курсовом проектирование протяжённость оптической линии передачи количество ОРП количество НРП

Для аппаратуры PDH

тогда интенсивность отказов проектируемой оптической линии передачи равна:

Среднее время безотказной работы оптической линии передачи определяют по формуле:

(4.2)

Рассчитаем вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени для часа (сутки), часов (неделя), часов (месяц), часов (год):

По результатам расчётов построим график зависимости вероятности безотказной работы оптической линии передачи от времени :

Рассчитаем коэффициент готовности оптической линии передачи, предварительно рассчитав среднее время восстановления связи:

где — время восстановления соответственно ОРП (ОП), кабеля.

Рис. 4.1

Для аппаратуры PDH (таблица 4.1), тогда среднее время восстановления связи для проектируемой линии передачи будет равно:

Коэффициент готовности проектируемой оптической линии передачи будет равен:

В результате получена ВОЛП с достаточной надежностью, которая может выполнять возложенные на нее функции.

5. Технология прокладки оптического кабеля

Прокладка оптического кабеля. Прокладка оптического кабеля производится с использованием технологий, виды которых определяются проектом, условиями прокладки, типами используемых оптических кабелей, используемым оборудованием и др.

Прокладка оптического кабеля в грунт и через водные преграды. Прокладка оптического кабеля в грунт осуществляется аналогично прокладке традиционных медно-жильных кабелей связи, преимущественно с использованием кабелеукладчиков. Как правило, при прокладке используется оптический кабель, содержащий металлические конструктивные элементы только в виде бронепокровов, а также, при постоянном нахождении в воде (прокладка через болота, на глубоководных участках водоемов и т. п.).

Муфта, соединяющая оптический кабель, прокладываемый в грунте с оптическим кабелем, прокладываемым по помещению будет устанавливаться в подвале в антивандальном ящике.

Приведём несколько рисунков, изображенных ниже, по прокладке ОК.

Рисунок 5.1

Рисунок 5.2

Рисунок 5.3 — Антивандальный ящик Рисунок 5.4

Рисунок 5.5

Рисунок 5.6

Заключение

Проблема быстрой передачи обширных массивов информации на значительные расстояния приобретает особую актуальность в связи с возрастающей потребностью современного общества в обмене информацией. Волоконно-оптические системы передачи PDH значительно повышают качество и экономичность информационных услуг.

Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к созданию новой цифровой технологии SDH, ориентированной на использование волоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи информации со скоростями, достигающими 40 Гбит/с.

Принципы SDH предусматривают организацию универсальной транспортной системы, охватывающей все участки сети (от местных до магистральных) и выполняющей функции передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода и выделения потоков информации в промежуточных пунктах, контроля и управления сетью.

Технология SDH рассчитана на транспортирование сигналов всех цифровых иерархий (Европейской, Американской и Японской) и всех действующих и перспективных служб связи как с синхронным (SТМ), так и с асинхронным способами (АТМ) переноса информации, то есть является всемирно прозрачной и перспективной.

Аппаратурная реализация PDH, SDH существенно отличается от традиционной, когда отдельно создавалась аппаратура линейного тракта, преобразовательная, контроля, резервирования и т. п. В PDH, SDH используются универсальные аппаратурные комплекты в которых совмещаются перечисленные функции.

В результате обеспечивается полная автоматизация процессов эксплуатации сети PDH, SDH, радикально повышающая ее гибкость и надежность, а также качество связи.

Используемая литература

1. Оптические системы передачи: Учебник для вузов. Под редакцией В. И. Иванова. М.: Радио и связь, 1994.

2. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов. Под редакцией В. И. Иванова. М.: Горячая линия — Телеком, 2003.

3. Спектральное уплотнение ВОЛС. Учебное пособие. В. И. Иванов. Самара, ИУНЛ ПГУТИ, 2011.

4. Волоконно-оптические системы передачи. Учебное пособие. В. И. Иванов, Л. В. Адамович. Самара, ИУНЛ ПГУТИ, 2011.

5. Оптические кабели связи российского производства. Справочник. М. Эко — трендз, 2003.

6. Проектирование оптической линии передачи. Учебное пособие по дипломному и курсовому проектированию. В. И. Иванов. ПГАТИ, 2011.

7. Оптическая линия передачи. Учебное пособие по курсовому проектированию по курсу МТС. Л. А. Марыкова, И. И. Корнилов. Самара ИУНЛ ПГУТИ 2011.

8. РД ПГУТИ 2.18.7 — 2009 Выпускные квалификационные работы. Общие требования по оформлению пояснительной записки.