Курсовая работа: Строительство соединительных линий между узлами коммутации г. Магнитогорска и г. Учалы

Курсовая работа: Строительство соединительных линий между узлами коммутации г. Магнитогорска и г. Учалы

Введение

Телекоммуникации – область науки и техники, которая включает совокупность технологий, средств, способов и методов деятельности человека, направленных на создание условий для обмена информацией на расстоянии.

Стремительное развитие в последние десятилетия XX-го века различных систем связи, компьютерных технологий, а также систем, являющихся их синтезом, создали предпосылки для появления глобальной информационной инфраструктуры. Важнейшую роль в этом процессе играют оптико-волоконные системы передачи данных, поднявшие на невиданную раньше высоту скорость, надежность и объемы передаваемых данных. Развитие телекоммуникационных технологий и средств вычислительной техники обуславливает стремительные темпы развития новых связных направлений, в основе которых заложена концепция открытых систем: стандартизуемость, гибкость, масштабируемость, функциональность. Это – концепция интеллектуальной сети, которая объединяет телефонные и компьютерные сети, средства и технологии беспроводного доступа, высокоскоростные транспортные технологии, компьютерную телефонию, имеющую множество приложений, в том числе Internet – телефонию, сотовую телефонию. Идет постоянное развитие и расширение этой области. Поэтому специалисты, работающие в области разработок, проектирования, строительства и эксплуатации оптических линий связи, в настоящее время востребованы на российском и мировом рынке труда.

Мы даже это видим в недавнем Послание президента России Дмитрия Медведева Федеральному Собранию Российской Федерации. Он сказал следующие слова: «На территории всей нашей страны в течение пяти лет необходимо обеспечить широкополосный доступ в Интернет, осуществить переход на цифровое телевидение и мобильную связь четвёртого поколения. Национальная сетевая инфраструктура должна гарантировать доступ к современным средствам связи в любой точке и, конечно, по разумным ценам… На нашей территории будут проложены современные высокоскоростные оптические магистрали, установлено оборудование повышенной производительности и в полной мере задействован потенциал уже построенных линий. Это позволит обеспечить обмен всё возрастающими потоками информации, как между российскими регионами, так и между разными странами. Россия, простирающаяся на 11 часовых поясов, призвана стать ключевым звеном в глобальной информационной инфраструктуре».

1. Постановка задачи и исходные данные

В данном курсовом проекте передо мной была поставлена задача: разработать техническое предложение по строительству соединительных линий (СЛ) между узлами коммутации города Магнитогорск (409,417 тыс. жителей по результатам Всероссийской переписи в 2002 г.) и города Учалы (32,196 тыс. жителей по результатам Всероссийской переписи в 2002 г.), при этом линия должна быть волоконно-оптической.

В ходе решения задачи должны быть выполнены следующие пункты:

1.  Выбрать трассу, описать ее.

2.  Рассчитать число каналов и потоков.

3.  Выбрать схему организации связи.

4.  Выбрать тип ВОСП, привести ее структурную схему и технические характеристики.

5.  Выбрать тип оптического волокна, описать его конструкцию, привести параметры передачи.

6.  Показать, что для выбранного варианта при длине элементарного кабельного участка (ЭКУ), равного заданному расстоянию L, коэффициент ошибок будет в норме. Для этого:

1) рассчитать эксплуатационный запас на ЭКУ;

2) рассчитать максимально допустимую длину ЭКУ;

3) рассчитать допустимое значение дисперсии на ЭКУ;

7.  Выбрать тип оптического кабеля, привести его эксплуатационные характеристики, изобразить поперечный разрез.

8.  Описать основные положения технологии прокладки ОК.

9.  Описать основные требования к устройствам электропитания.

10.  Описать организацию токораспределительной сети ЛАЦ.

11.  Описать технологию защиты ВОЛС от внешних электромагнитных влияний.

1.1 Выбор трассы

Трассу для прокладки оптического кабеля выбирают исходя из следующих условий:

- минимальной длины между оконечными пунктами;

- выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

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

- удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

В процессе ознакомления с трассой особое внимание должно быть обращено на сложные участки: речные переходы; пересечения автомобильных, железнодорожных и трамвайных путей, трубопроводов; прокладку кабеля по мостам, тоннелям, в заболоченных местах, на скальных и гористых участках, в населенных пунктах. На основании этих данных затем выбирают наиболее оптимальные планы прокладки ОК на различных участках трассы, детализируют технологию строительства ВОЛС, составляют календарный план производства работ по участкам с учетом трудоемкости операций, рассчитывают потребность машин и механизмов, определяют пункты возможного размещения кабельных площадок и помещений для проведения входного контроля ОК. Кроме того, решаются вопросы организации служебной связи с помощью радиостанций УКВ диапазона.

Таблица 1 Краткая характеристика каждого из возможных вариантов

№ п.п.	Наименование	Вариант
		1	2	3
1	Протяжённость трассы, км	150	101	112
2	Пересечения с автомобильными дорогами	10	-	10
3	Пересечение с ж/д путями	3	-	2
4	Пересечение рек	15	-	6

В моем курсовом проекте, наиболее удобным для проектируемого направления будет третий вариант – это прокладка в грунт оптического кабеля вдоль автомобильной дороги Магнитогорск – Учалы. Почему?

Во-первых, создание наибольших удобств при эксплуатационном обслуживании;

Во-вторых, максимальное применение средств механизации при строительстве;

В-третьих, наикратчайшее протяжение трассы и наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства (реки, карьеры, дороги и прочие препятствия) в сравнение с путями 1 и 2, обозначенных на рисунке 1.

1.2 Расчет числа каналов и потоков

Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в любом районном центре и в районе в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения (город Учалы 32196 чел. на 2002 год; город Магнитогорск 409417 чел. на 2002 год). Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения.

Сначала определим количество людей, проживающих в соответствующих районах к моменту реализации проекта:

Нt= Н0(1 + DH /100)t ,

где DH — коэффициент среднегодового прироста населения, DH = 2 %;

 - год ввода в эксплуатацию, где

tn — расчётный год для организации проекта,

to — год, в который производилась перепись.

t = (2009-2002)+5=12

Н0 — количество народонаселения на момент переписи.

Следовательно, получаем:

В городе Учалы

Нt = 32196·(1+ 2/100)12 =40,832 тыс. человек;

В городе Магнитогорск

Нt = 409417·(1 + 2/100)12 = 519,239 тыс. человек.

Число телефонных каналов между двумя междугородними станциями заданных пунктов определяется по формуле:

,

где KT – коэффициент тяготения, который определяет степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи, зависит от различных факторов, KT = 0,05.;

α, β — коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, α= 1,3; β= 5,6.;

у — коэффициент Эрланга, у = 0,05 Эрл.;

mа, mb — количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями.

В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной телефонной станции определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,3, количество абонентов в зоне телефонной станции можно рассчитать по формуле:

m = 0,3Нt , тыс. чел.

ma = 0,3· 40,832 =12249

количество абонентов в городе Учалы.

mb = 0,3·519,239 = 155711

количество абонентов в городе Магнитогорск. Следовательно:

По проектной ВОЛС предполагается организация других видов связи, например, телеграфная связь, передача данных и т.д. Общее число каналов между двумя междугородними станциями заданных пунктов определяется по формуле:

,

где nтф — количество телефонных каналов для двухсторонней связи;

nтв —количество телевизионных каналов;

ncот – число каналов для сотовой связи;

 - количество мультимедийных каналов.

Следует учесть, что:

.

Принимая во внимание, что один телевизионный канал составляет 170 каналов тональной частоты, то общее количество каналов рассчитывается по следующей формуле:

nобщ = 4nтф + 2nтв = 4·42 + 2∙170 = 508.

Рассчитаем необходимое число потоков Е1:

 

.

Так как волоконно-оптические линии связи включены в кольцевую структуру, а все кольца имеют двойное резервирование,

NE1 общ =2·NE1=34

Итак необходимо 32 потоков Е1.

B=NЕ1 общ∙2,048=69,632 Мбит/с.

Таким образом, для организации связи между городом Учалы и городом Магнитогорск необходимо передавать информацию со скоростью 69,632 Мбит/с. То есть необходим поток STM-1 155,52 Мбит/с (63 потока Е1).

1.3 Выбор схемы организации связи

Существует четыре основных схемы организации связи:

Рисунок 1 Схема организации связи №1

В схеме №1 входящие и исходящие соединительные линии организуются по отдельным волокнам и работают на одной длине волны.

Рисунок 2 Схема организации №2

В схеме №2 входящие и исходящие СЛ тоже организуются по отдельным волокнам и работают на сетке длин волн (используется до 80 оптических несущих). То есть здесь применяется технология DWDM (плотное оптическое мультиплексирование).

Рисунок 3 Схема организации №3

В схеме №3 входящие и исходящие СЛ организуются по одному волокну и работают на одной длине волны. Для разделения входящих и исходящих потоков используют ответвители.

Рисунок 4 Схема организации связи №4

В схеме №4 входящие и исходящие СЛ организуются по одному волокну и работают на двух различных длинах волн.

Для выбора схемы организации связи необходимо учитывать расстояние между узлами коммутации и объем передаваемой информации. Например, при небольших расстояниях и маленьком объеме информации выгодно использовать схему №3. А при обратной ситуации - схему №2.

В данном проекте целесообразно использовать схему №1 длиной волны либо 1310 нм, либо 1550 нм, так как передается небольшой объем информации В=155,52 Мбит/c на расстояние L=112 км.

1.4 Выбор типа волоконно-оптической системы передачи

Выбор системы передачи определяется числом каналов, организуемых на данном направлении, видами передаваемой информации, требованиями к качественным показателям каналов передачи и соображениями экономической эффективности. Как правило, существует несколько вариантов выбора системы передачи и предпочтение отдается такой системе, которая обеспечивает возможность качественной передачи требуемого объема информации и одновременно требует меньших затрат на строительство и последующую эксплуатацию. Выбор наиболее рациональной системы определяется технико-экономическим сравнением вариантов. При этом следует также учитывать возможность использования существующих сооружений связи. В данном проекте выбран мультиплексор уровня STM-1 Оптический мультиплексор «Транспорт S1».

«Транспорт-S1» - полнофункциональный SDH-мультиплексор, предназначенный для построения транспортных сетей SDH уровня STM-1. Мультиплексор может работать по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам.

Состав и назначение оборудования:

Аппаратура стандарта СТМ-1 “Транспорт S1” состоит из 1U базового модуля, в который может быть установлено до 3х модулей расширения. Также может быть установлен один модуль служебной связи. Базовый модуль содержит 2 оптических приёмопередатчика, каждый со скоростью группового потока 155,52 Мбит/с, блок питания AC и DC, обеспечивает подключение хронирующей частоты 2048, аварийной сигнализации, канал управления и предоставление дополнительного канала Fast Ethernet для использования сторонним оборудованием. Модуль расширения подключается к базовому модулю со скоростью передачи данных 51,84 Мбит/с. Модули могут быть разных типов, они обеспечивают подключение к потокам E1 2048кбит/с, Fast Ethernet, V.35 . В настоящее время доступны модули расширения на 21e1, 6FE, 1FE. Модуль служебной связи устанавливается в отведенное для него место и не занимает место модуля расширения. Служебная связь возможна в следующих режимах:

АК - АК (телефонный аппарат - телефонный аппарат );

АК - СК (телефонный аппарат – линия);

СК - СК (линия – линия);

ТЧ - ТЧ.

Отличительные особенности:

- Надежность – средний срок наработки на отказ более 20 лет, гарантия – 3 года.

- Блоки питания и тракты E1 выдерживают разряды статического электричества 50 кВ без изменения параметров.

- Удобство монтажа - все разъемы, включая предохранители и болт заземления, выведены на переднюю панель.

- Реализация трактов E1 обладает пониженным значением джиттера, что обеспечивает соблюдение норм для E1 при дрейфе синхронизации и даже при нарушении синхронизации системы SТМ-1 . Система коммутации сохраняет работоспособность даже при нарушении синхронизации. Например, вполне работоспособным будет вариант из нескольких пунктов связи, в каждом из которых изделие будет работать со своей частотой.

- Возможно конструктивное исполнение мультиплексора для работы по одному волокну.

Таблица 2. Технические характеристики мультиплексора Транспорт S1

Топология:
Точка-точка, кольцо, цепь
Основные линейные интерфейсы базового модуля :
Тип интерфейса	STM-1	Ethernet 10/100BaseT Дополнительный
	рек. ITU-T G.957/G.958
Количество интерфейсов	2	1
Скорость передачи, Мбит/с	155,520	0,192 (DCCR) 2,048 (VC-12,E1) 48,384 (VC-3)
Линейный код	NRZ	-
Основные линейные интерфейсы плат расширения:
Тип интерфейса плат расширения	E1	Ethernet 10/100BaseT
	рек. ITU-T G.703	Поддержка VCAT
Количество интерфейсов	21 ... 63	1 ... 18
Скорость передачи, Мбит/с	2,048	n*VC12, где n=1..21
Линейный код	HDB3	-
Импеданс, Ом	120	-
Управление:
Порт управления	TCP/IP, 10/100BaseT
Интерфейс нижнего уровня	Терминальный: VT100, X-modem
Интерфейс верхнего уровня	Программное обеспечение «Центр управления S1» разработки ОАО «Русская телефонная компания». Используя интерфейс нижнего уровня, пользователь может адаптировать «Транспорт-S1» к своей системе управления или написать собственное программное обеспечение
Каналы удаленного доступа	DCCM и VC-12/E1, поддерживает режим прозрачности каналов DCCM и DCCR
Синхронизация:
Источники синхронизации	L1.1, L1.2, любой поток Е, вход внешней синхронизации 2048 кГц
Вход внешней синхронизации	2048 кГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Выход внешней синхронизации	2048 кГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Управление синхронизацией	Поддержка SSM, автоматическое предотвращение петли.
Матрица коммутации:
Емкость	252х252 VC-12, 12x12 VC-3
Вид защиты	SNCP 1+1 на уровне VC-12
Обслуживание станционной сигнализации:
1 вход для внешних аварийных сигналов	Гальванически развязанный датчик напряжения
1 выход к станционной сигнализации	Релейный контакт
Интерфейс служебной связи:
Тип интерфейса	Абонентский, станционный или канал ТЧ, выбираемый программно
Скорость передачи	64 кбит/с.
Требования к электропитанию:
Напряжение электропитания	-60 В (диапазон -36 ... 72 В) постоянного тока и 220 В переменного тока 50Гц. Возможность включения двух источников одновременно.
Максимальная потребляемая мощность	От 15 до 45 Вт в зависимости от комплектации.
Габариты:
Корпус для 19" стойки (ВхШхГ)	56х482х282 мм
Условия эксплуатации:
Температурный диапазон работы	+5 ... +40°С
Относительная влажность	< 85% при t = +25°С

Таблица 3 Характеристика оптического интерфейса STM-1 в соответствии с рек. ITU-T G.957 и G.958

Тип оптического интерфейса	L1.1
Оптический разъем	FC
Оптический передатчик
Диапазон рабочих длин волн, нм	1310 (1550 – опция)
Средняя мощность передачи, дБм	0
Оптический приемник
Чувствительность приемника при коэффициенте ошибок 10-10, дБм	-34
Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм	0
Длина волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление волоконно-оптического кабеля (ВОК), км	0 ... 80 (0..120 – при 1550нм)

Таблица 4. Характеристика оптического интерфейса STM-1 с модулем WDM (работа по одному волокну)

Тип оптического интерфейса	Нет
Оптический разъем	SС
Оптический передатчик
Направление передачи	Запад	Восток
Диапазон рабочих длин волн, нм	1550	1310
Средняя мощность передачи, включая запас на старение: максимум, дБм минимум, дБм	-3	0
Оптический приемник
Чувствительность приемника при коэффициентe ошибок 10-10, дБм	-34
Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм	0
Длина волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление волоконно-оптического кабеля (ВОК), км	0 ... 80

оптический кабель трасса электропитание

1.5 Выбор типа ОВ

Правильный выбор ОВ является ответственной и требующей должного анализа задачей при проектировании ВОЛС. Определяющими параметрами одномодовых волокон являются: тип волокна по дисперсионному параметру, рабочие окна прозрачности, затухание в рабочем диапазоне, прирост затухания и ряд других параметров. В данном курсовом проекте я выбрал одномодовое волокно Corning Inc. SMF 28e.

Характеристики оптического волокна

Волокно Corning Inc. SMF 28e судя по техническим характеристикам, (www.lightwave-russia.com) является обычным SMF волокном по рекомендации G.652.

Таблица 5 Технические характеристики оптического волокна Corning Inc. SMF 28e

Параметр	Ед. изм.	Значение
Диаметр оболочки	мкм	125,0±0,7
Некруглость оболочки	%	≤0,7
Рабочий диапазон длин волн	нм	1285-1625
Диаметр модового поля на длине волны 1310 нм 1550 нм	мкм	9,2±0,4 10,4±0,5
Длина волны отсечки в кабеле	нм	≤1260
Коэффициент затухания на опорной длине волны 1310 нм 1550 нм 1625 нм	дБ/км	≤0,34 ≤0,19 ≤0,23
Длина волны нулевой дисперсии	нм	1302≤λ0≤1322
Наклон дисперсионной кривой S0	пс/нм2*км	≤0,089
Коэффициент ПМД, индивидуальные волокна	пс/км1/2	≤0,2
Эффективный групповой показатель преломления 1310 нм 1550 нм	отн.ед	1,477 1,4682

1.6 Расчет эксплуатационного запаса на элементарном кабельном участке

Расчет бюджета мощности производится по следующей формуле:

,

где Э - энергетический потенциал аппаратуры, т.е. разность между уровнем мощности на выходе источника излучения и минимальным уровнем оптической мощности на входе фотоприемника, при котором еще обеспечивается требуемое качество передачи. Э = 34 дБ.

- число разъемных соединений. =4.

- затухание на разъемных соединениях. = 0,5 дБ.

 - число неразъемных соединений. Определяется по следующей формуле:

1 ,

где - расстояние между узлами коммутации (=112 км), - строительная длина кабеля (= 5 км).

112/5–1 =22

- затухание на неразъемных соединениях. = 0,1 дБ.

- коэффициент затухания. = 0,19 дБ/км.

- затухание дополнительных пассивных элементов, включенных в линейный тракт. =0, т.к. дополнительных пассивных элементов нет.

Рассчитаем эксплуатационный запас:

= 34 – 4∙0,5 – 22∙0,1 – 0,19∙112 = 8,52 дБ.

Но для корректной работы значение эксплуатационного запаса не должно быть больше 6 дБ. Отсюда берем 6 дБ.

1.6.1 Расчет максимально допустимой длины ЭКУ

Максимально допустимую длину можно рассчитать по следующей формуле:

,

где Э - энергетический потенциал аппаратуры. Э = 34 дБ.

 - число разъемных соединений. =4.

 - затухание на разъемных соединениях. = 0,5 дБ.

 - затухание на неразъемных соединениях = 0,1 дБ.

 - эксплуатационный запас. = 6 дБ.

 - коэффициент затухания. = 0,19 дБ/км.

 - строительная длина кабеля.= 5 км.

Рассчитаем максимально допустимую длину:

Lmax= (34 – 4∙0,5 - 0,1 – 6)/(0,19 + 0,1/5) = 123 км.

Так как расстояния между оконечными пунктами (112км) не больше Lmax для соответствующей длины волны, то регенерационные пункты не нужны.

1.6.2 Расчет дисперсии на ЭКУ

Расчет дисперсии для одномодового волокна производится по следующей формуле:

,

где  - ширина полосы излучения источника. = 0.5 нм.

 - коэффициент хроматической дисперсии. =16,89 пс/нм∙км.

- длина ЭКУ .=112 км.

Рассчитаем дисперсию:

= 0.5∙16,89∙112 =946 пс.

Расчет нормативного значения дисперсии производится по следующей формуле:

0,35/,

где  - скорость передачи.

Рассчитаем нормативное значение дисперсии:

0,35/(155,52∙106) = 2046 пс.

Прогнозируемое значение дисперсии оптического волокна не превышает нормативное значение: . Следовательно, проектируемая система передач будет работать с заданным уровнем ошибок.

1.7 Выбор типа оптического кабеля

При проектировании оптических цифровых линий передачи необходимо принять оптимальные решения по выбору типа оптического кабеля. Выбор оптического кабеля (ОК) обуславливается условием прокладки ОК, типом волокна, а также числом волокон.

Для прокладки в грунте был выбран оптический кабель ОКБ производства ОАО «Сарансккабель» на основе оптического волокна фирмы «CORNING Inc.», США SMF-28e.

Область применения:

Кабель предназначен для прокладки ручным или механизированным способом в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, в трубах, блоках, коллекторах, в воде при пересечении рек и болот.

Таблица 6 Основные технические характеристики кабеля

Количество оптических волокон, шт		2 – 144
Коэффициент затуханиям , дБ/км	одномодовое (1550 нм)	<0,22
	многомодовое(1310 нм)	<0,7
Допустимое растягивающее усилие, кН		7,20
Тепературный диапазон, °С		-40…+60
Наружный диаметр, мм		от 15,6
Масса 1 км кабеля, кг		от 450

1.8 Основные положения прокладки оптического кабеля

Прокладка оптического кабеля в грунт

Прокладка кабеля в грунт производится при температуре окружающего воздуха не ниже -10°С. Кабель прокладывают в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в воде при пересечении неглубоких болот, несудоходных и несплавных рек со спокойным течением (с обязательным заглублением). Способы прокладки ОК через болота и водные преграды должны определяться отдельными проектными решениями.

Возможны два способа прокладки OK в грунт: ручной в ранее отрытую траншею или бестраншейный с помощью ножевых кабелеукладчиков. Кроме того, ОК может прокладываться с применением защитного трубопровода. При этом различают два способа. При первом способе сначала в грунт укладывается защитный трубопровод (полиэтиленовая труба с внешним диаметров до 34 мм), а затем в него затягивается ОК. Второй способ-это прокладка защитного трубопровода с заранее уложенным в него ОК.

Трассовая прокладка кабелей связи является сложным процессом в техническом и организационном плане. Этот процесс еще более усложняется для ОК, имеющих большие строительные длины. Он требует от линейного персонала тщательного изучения местности и условий трассы, четкой и продуманной подготовительной работы, технологически обоснованного проекта производства работ и строгой исполнительской дисциплины. Особое внимание уделяется сбору трассы, способов и средств прокладки OK на каждом участке трассы. Для обеспечения безопасности прокладки и минимальной вероятности его замены в будущем необходима учитывать, такие факторы, как топографическая карта местности, типы грунтов, возможность доступа к кабелю при любых погодных условиях, простота выполнения возможного ремонта, удаление трассы кабеля от подземных коммуникаций и т. д.

Особую важность имеет рекультивация земли на трассе прокладки. Восстановительные работы должны производиться с особой тщательностью, чтобы гарантировать надежную защиту кабеля, сводя к минимуму явление эрозий почвы и обеспечивая восстановление травяного покрова и стабилизацию разрыхленного слоя грунта.

Учитывая трудности определения трассы прокладки ОК и мест их повреждения в дальнейшем, значительно большее внимание по электрическими кабелями должно быть уделено точности привязок трассы кабеля к местным условиям.

Прокладка оптического кабеля через водные преграды

В данном разделе подводная прокладка рассматривается как часть или отрезок подземной прокладки, когда приходится пересекать реки, ручьи, болота, озера, искусственные водоемы, каналы. По действующим нормам прокладка кабеля связи через судоходные реки, сплавные и несудоходные реки глубиной до 3 м проводится с минимальным заглублением до 1 м. Без заглубления прокладка допускается при глубине водоемов более 8 м по согласованию с организациями, эксплуатирующими водоем. Практически целесообразность заглубления кабеля и его величина определяются проектом.

Указанные требования распространяются также на OK связи и соответственно на способы и приемы производства прокладочных работ: укладку кабелей с буксирных или самоходных судов, понтонов, барж в подводные траншеи. Для такой прокладки используются ОК с металлическими упрочняющими элементами и металлическими оболочками. Эти кабели более герметичны, и их механические характеристики позволяют использовать традиционные технические средства прокладки. В процессе прокладки подводных кабелей вертикальный угол кабеля, когда он сходит с горизонтальной плоскости плавательные средства, во избежание чрезмерного натяжения должен быть в пределах 30…60°.При этом, чем больше глубина подводной прокладки, тем больше этот угол.

Кабелеукладчики рекомендуется только на мелководье, так как на больших глубинах невозможно проконтролировать процесс прокладки кабеля. Грунты при этом не должны быть выше третьей категории.

Опыт прокладки традиционных электрических кабелей связи через горные и сплавные реки показывает, что существующая технология (устройство вантовых переходов, значительное заглубление в дно рек с проведением дополнительных мер защиты) применима лишь, для высокопрочных конструкций ОК.

Прокладка OK без металлических элементов через отдельные водные преграды вызывает определенные трудности. Например, не исключается возможность всплывания кабеля при небольших перемещениях донных грунтов. При сильном течения кабель находится под дополнительной нагрузкой и нужно контролировать, чтобы уровень этой нагрузки не превысил допустимый. Поэтому прокладку кабеля рекомендуется выполнять с применением укладки защитного трубопровода и его заглублением в дно. Полиэтиленовые трубки, а на опасных участках стальные трубы могут прокладываться (как подземный кабель) на глубине до 1,2 м. Преимуществом применения трубок является то, что при встрече с неожиданным препятствием (даже при пропарке грунта) возможные повреждения ограничиваются трубкой, а не кабелем.

При прокладке магистральных OK первичной сети на переходах через внутренние водные пути-судоходные и сплавные реки, водохранилища- осуществляется резервирование кабельного перехода путем прокладки кабелей по двум створам (верхнему и нижнему), расположенным на расстоянии не менее 300 м друг от друга. При наличии на трассе мостов автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения допускается прокладка одного из кабелей по мосту. При этом в основном и резервном кабелях включается по 50 % ОВ.

При невозможности бестраншейной прокладки ОК кабелеукладчиками кабели на переходах через водные преграды прокладываются в предварительно разработанные подводные траншеи. Траншеи разрабатываются техническими средствами специализирующихся на подводных работах организаций. На судоходных реках подводные траншеи в русле при глубине 0,8 м можно разрабатывать экскаваторами. При больших глубинах экскаваторы необходимо устанавливать на понтонах, перемещаемых по створу перехода с помощью тросов лебедками.

Весьма эффективным и простым средством разработки траншей для прокладки ОК в несвязных и мало связных грунтах являются гидромониторы, с помощью которых размывается грунт. Гидромониторы используются для размывания траншей глубиной до 2 метров на водных преградах глубиной 8…12 метров обслуживаются водолазами.

Разработанные на заданную глубину подводные траншеи должны приниматься по акту комиссией. Акт приемки готовой траншеи является единственным документом, разрешающим прокладку кабелей на водных преградах.

Прокладка ОК на размываемых берегах, имеющих уклон более 30°, на подъемах и спусках должна производиться вручную зигзагообразно (змейкой) с отклонением от оси наклонения прокладки на 1,5 м на участке длиной 5 м. При прокладке ОК на крутых берегах и в скальных грунтах вырубают штробу. В скальных грунтах кабель прокладывают на песчаной подушке с толщиной верхнего и нижнего слоев не менее 15 см.

Для избежания повреждений подводных ОК зона выполнения подводных кабельных переходов ограждается на судоходных водных путях предостерегающими створными знаками судоходной обстановки-”Подводный переход”. Эти створные знаки (створные столбы) устанавливают на обоих берегах в 100 метрах выше по течению от мест расположения кабельного перехода. Они должны быть хорошо видны с судов, иметь на своих вершинах диски диаметром 1,2 м, на которых изображается перечеркнутый полосой якорь.

1.9 Требования к устройствам электропитания

Современная аппаратура МСП PDH и SDH предъявляет высокие требования к системам и устройствам электропитания, составляющим до 25 % объема аппаратуры ТКС. По мере микроминиатюризации аппаратуры передачи намечается тенденция роста этой величины. В аппаратуре транспортных систем SDH обычно используется два блока питания, работающих параллельно на общую нагрузку. В случае выхода из строя одного блока питания другой берет на себя всю нагрузку.

С увеличением объема передаваемой информации и повышением ее роли в автоматизированных системах управления к электропитанию аппаратуры ТКС предъявляется все более жесткие требования.

К числу основных требований, которым должны отвечать системы и устройства электропитания, следует отнести бесперебойность подачи напряжения к аппаратуре связи, стабильность основных параметров во времени, электромагнитную совместимость с питаемой аппаратурой, высокие экономические показатели, устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям и минимальный объем работы при эксплуатационном обслуживании.

Чтобы системы и устройства электропитания отвечали изложенным выше требованиям, они должны базироваться на следующих принципах:

максимальное использование энергосистем центральных и местных электростанций в качестве основных и наиболее дешевых источников электроэнергии. Эти источники должны практически мгновенно замещать отключившийся основной источник и иметь большой коэффициент готовности. Кроме того, они должны обеспечивать автономный режим работы предприятия в течение длительного времени. В настоящее время наибольшее распространение получили собственные электростанции на обслуживаемых пунктах, оборудованные автоматизированными дизель-генераторными агрегатами, и аккумуляторные батареи, а на необслуживаемых регенерационных пунктах - аккумуляторные батареи, работающие в буфере с выпрямительными устройствами;

применение установок гарантированного питания постоянного и переменного тока, в состав которых входят преобразовательные устройства;

автоматизация электропитаюших установок, предусматривающая выполнение основных функций электропитающих устройств без вмешательства эксплутационного персонала;

применение современных полупроводниковых приборов, а также введение избыточности элементов, что существенно повышает надежность электропитания;

построение систем и устройств электропитания с максимальной унификацией оборудования;

возможное использование дистанционного питания НРП аппаратуры PDH по медным жилам ОК. В связи с резким увеличением длин РУ в последнее время аппаратуру НРП стремятся располагать в узлах связи населенных пунктов, где имеется гарантированное питание. В этом случае используются ОК, не содержащих металлических элементов.

 

1.10 Организация токораспределительной сети ЛАЦ

Токораспределительная сеть для питания проектируемой аппаратуры по напряжению минус 24 В (или -48 В, -60 В) рассчитывается по методике, разработанной ЦНИИСом «Методика расчёта токораспределительной сети с учётом проекта допустимых норм нестандартных изменений напряжения».

Необходимость расчёта токораспределительной сети вызвана тем, что к устанавливаемой аппаратуре ВОСП, выполненной на микросхемах средней и большой степени интеграции, предъявляются жесткие требования по допустимым изменениям напряжения, возникающим при нестационарных процессах в системе электропитания.

Наибольшие изменения напряжения питания аппаратуры возникают при резких изменениях тока нагрузки в электропитающей установке и токораспределительной сети. Также изменения нагрузки могут иметь место в аварийных ситуациях, главным образом, при коротких замыканиях (К.З.) в токораспределительной сети (ГРС), на входных клеммах питания аппаратуры и т.п.

В этом случае ток К.З. может достигать нескольких тысяч ампер и, протекая по ТРС, создает запас энергии в её индуктивности. В результате этого после срабатывания защиты, отсекающей участок с К.З., возникают опасные перенапряжения.

Ограничением напряжения на входе электропитающего устройства (ЭПУ), в ТРС и аппаратуре можно обеспечить сохранность и работоспособность аппаратуры. В качестве мер ограничения перенапряжения используются включение автоматических выключателей в рядовой минусовой фидер, резко уменьшающих время протекания процесса К.З., увеличение сопротивления рядовой минусовой проводки путём включения в эту проводку дополнительных резисторов, ограничивающих величину тока К.З., и снижение индуктивности ТРС путём максимального сближения разнополярных питающих фидеров, что также снижает запасенную энергию, а следовательно, и перенапряжения. С целью максимального снижения перенапряжения используется магистрально-радиальная проводка от существующей электропитающей установки токораспределительного оборудования.

 

1.11 Защита ВОЛС от внешних электромагнитных влияний

В зонах повышенного электромагнитного влияния необходимо предусмотреть защиту BOЛC. Радикальным средством защиты ВОЛС от электромагнитных воздействий является прокладка ВОК без металлических элементов. На одном РУ должен быть кабель только одной марки, с одним типом ОВ и одним типом центрального силового элемента. Применение ВОК без металлических элементов имеет свои достоинства и недостатки, основные сведения о которых даны в таблице 7:

Таблица 7 Достоинства и недостатки ВОК

ОК без металлических элементов		Комбинированные ОК
Преимущества	Недостатки	Преимущества	Недостатки
Не подвержены эл. магнитным влияниям и ударам молнии	Отсутствие жил ДП, электропитание от внешних источников	Возможность организации ДП по медным жилам	Необходимость защиты от внешних эл. Магнитных влияний и ударов молнии
Меньше наружный диаметр и масса. Строительная длина 2...3 км	Отсутствие системы поиска трассы и глубины залегания	Наличие системы и приборов для определения трассы и глубины прокладки ОК	Увеличение наружного диаметра и массы, уменьшение строительной длины
Экономия меди и стали	Отсутствие контроля технического состояния ОК	Возможность постоянного контроля технического состояния ОК	Дополнительный расход меди и стали
	Невозможность прокладки на речных переходах, в районах вечной мерзлоты и заселенных грызунами	Металлическая оболочка гарантирует защиту ОВ от проникновения влаги	Усложнение монтажа соединительных муфт
	Использование силового элемента из стеклопластика, повышает стоимость ОК	Возможность прокладки в любых зонах и грунтах. Большее растягивающее усилие, чем у ОК без металлических элементов

В ряде случаев, например, при необходимости обеспечения ДП НРП, повышенной прочности ВОК на разрыв (при прокладке через судоходные реки, в районах вечной мерзлоты) и т.п. использование ВОК без металлических элементов недопустимо.

В этом случае проект защиты кабельной магистрали от опасных и мешающих влияний ЛВН (ЛЭП. эл.ж.д.) разрабатывается так же, как на магистралях кабелей связи с медными жилами. При этом необходимо учитывать, что в соответствии с ТУ на отечественные ВОК последние должны выдерживать испытания номинальным напряжением между жилами 5000 В постоянного тока или 2500 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 2 минут. ВОК должны выдерживать испытание номинальным напряжением между жилами и остальными металлическими элементами, соединенными вместе, 20 кВ постоянного тока или 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц в течение 5 с. ВОК должен выдерживать испытание номинальным напряжением между металлической оболочкой и броней, броней и водой 20 кВ постоянного тока или 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц в течение 5 с.

2. Экономическая часть

Помимо технической части проект как техническое предложение организации линии должен содержать немаловажную экономическую обоснованность проектируемого объекта (А выгодно ли проектировать данный объект? Во сколько это обойдется? Каковы показатели экономической эффективности капитальных вложений? срок окупаемости?). Экономическая часть включает в себя:

1.  Расчет капитальных затрат

2.  Расчет численности производственных работников

3.  Затраты на производство услуг связи

4.  Расчет доходов от услуг связи

2.1 Расчет капитальных затрат

Капитальные затраты рассчитываются на оборудование ЛАЦ пунктов, на линейные сооружения, на оборудование электропитающих установок (ЭПУ).

Таблица 8 Смета затрат на линейные сооружения.

Наименование затрат	Количество единиц, шт.	Сметная стоимость, тыс. руб.
		Единицы	Общая
Базовый модуль №1 с двумя оптическими приемопередатчиками, каждый работает по двум волокнам	2	52,030	104,06
Модуль управления	2	19,360	38,72
Модуль расширения на 21 поток Е1	6	16,940	101,64
Транспортные расходы (3 %)			7,33
Заготовительно-складские расходы (1,5 %)			3,66
Монтаж и настройка оборудования с учетом накладных и плановых накоплений (10 %)			24,4
Итого	279,810

Таким образом получилось, что на оборудование оконечных пунктов необходимо затратить 279,810 тыс. руб. для организации 155,52 Мбит – го потока между Магнитогорском и Учалами.

Таблица 9 Смета затрат на линейные сооружения.

Наименование затрат	Единицы измерения	Количество единиц	Сметная стоимость тыс. руб.
			Единицы	Общая
Приобретение ОКБ	км	112	52,500	5880,000
Приобретение оптических муфт МТОК	шт.	22	3,123	68,706
Приобретение на пачткорды, SM-3.0-FC/UPC-FC/UPC-4м	шт.	4	0,261	1,044
Оптический кросс, ШКОС-М-1U/2-8FC/D/SM/APC	к – т	2	3,188	6,376
Транспортные расходы на приобретение 3%				178,684
Заготовительные и складские затраты 1.5%				89,342
Строительно-монтажные работы по прокладке ОК 20%				1191,225
Итого				7415,377

Если сравнить затраты на линейные сооружения (без учета регенераторов, которые имеют практически одинаковую стоимость с мультиплексорами) и на станционное оборудование ЛАЦ, то видно, что целесообразнее положить долговечный, надежный (устойчивый к температурным, электромагнитным воздействиям) кабель с большим потенциалом (с большим числом волокон и их пропускной способности). Целесообразнее выбрать и лучший способ прокладки, а именно в нашей полосе (если это возможно и позволяет грунт), - прокладку в грунт.

Капитальные затраты на ЭПУ принимаются как 10 % от стоимости линейных сооружений, то есть 741,537тыс. руб.

Итог расчета капитальных затрат приведем в следующей таблице:

Таблица 10 Расчет капитальных затрат

Наименование капитальных затрат	Капитальные затраты, тыс.руб.	Структура капитальных затрат, %
Каналообразующая аппаратура	279,810	3,3
Кабельная линия	7415,377	87,9
ЭПУ	741,537	8,8
Итого	8436,724	100%

2.2 Расчет численности производственных работников

Для определения численности работников по обслуживанию проектируемого участка необходимо рассчитать производственный персонал:

-  по обслуживанию систем передачи в ЛАЦ;

-  по обслуживанию линейных сооружений;

-  по обслуживанию ЭПУ.

Расчет численности производился по «Нормам времени на техническое обслуживание и текущий ремонт станционного оборудования и линейных сооружений в ЭТУС».

Численность работников по обслуживанию систем передачи в ЛАЦ определяется по формуле

ЧЛАЦ = Ni∙Hi∙h / Фмес,

где Ni = 2 – количество комплектов оборудования – по STM – 1 на обоих ОП;

Hi = 50 – норматив обслуживания в чел./ч в месяц для оборудования уровня STM – 1;

h = 1.08 – коэффициент, учитывающий резерв на отпуска;

Фмес = 173 ч. в месяц – месячный фонд рабочего времени из расчета 7 ч – го рабочего дня.

ЧЛАЦ = 2∙50∙1,08 / 173 = 1 чел. – по одному на каждый ОП.

Численность работников по обслуживанию линейных сооружений рассчитывается по формуле

ЧКАБ = Ni∙Hi∙h / Фмес,

где Ni = 112 км – протяженность i – го типа кабеля;

Hi = 5 – норматив обслуживания в чел. / ч в месяц для i – го типа кабеля (для обслуживания 1 км ВОК);

ЧКАБ = 112∙5∙1,08 / 173 =4 чел.

Численность работников по обслуживанию ЭПУ из расчета по 1 чел. на ОП.

Общее число работников, обслуживающих оборудование ОП, линию и ЭПУ

Чобщ = ЧКАБ + ЧЛАЦ + ЧЭПУ = 8 чел.

2.3 Затраты на производство услуг связи

Затраты на производство услуг связи рассчитываются по статьям затрат:

- годовой фонд оплаты труда;

- отчисления на социальные нужды;

- материальные затраты;

- амортизационные отчисления на полное восстановление ОПФ;

- прочие расходы.

Годовой фонд оплаты труда для обслуживающего персонала определяется как

ФОТ = Чобщ∙Зопл∙Ктер∙12,

где Чобщ = 8 чел. – общее число работников;

Зопл = 5200 руб. – средняя месячная заработная плата;

Ктер = 1,15 – территориальный коэффициент.

Итак,

ФОТ = 8∙5200∙1,15∙12 = 574080 руб.

Отчисление на социальные нужды составляют для предприятий аналогичного типа 39 % от годового ФОТ, т. е.

ОСН = 574080∙0,39 = 223891,2 руб.

Материальные затраты включают:

- расходы на материалы и ЗИП;

- расходы на э/э со стороны для производственных нужд.

Расходы на материалы и ЗИП определяется по удельному весу данных затрат на аналогичных предприятиях (8 % от общей суммы затрат), т. е.

Змзип = 0,08∙8436,724тыс. руб. = 674,94 тыс. руб.

Затраты на э/э определяются по одноставочному тарифу в зависимости от потребляемой мощности и тарифа за 1 кВт.

Мощность, потребляемая оборудованием, определяется по формуле:

W = Wi∙Ni∙ti / n,

где Wi – мощность, потребляемая за 1 час работы единицей оборудования, кВт∙ч; Ni – количество единиц оборудования; ti – время действия оборудования за год в ч (365∙24); n = 0,8 – коэффициент полезного действия электропитающей установки.

Поэтому

W = 0,045Вт∙ч∙2∙365∙24ч / 0,8 = 985,5 кВт

потребляемая мощность за год.

Отсюда можно рассчитать, зная тариф (Т) на 1 кВт∙ч, затраты на э/э

Зэ/э = W∙T,

где Т = 1,6 руб – тариф на 1 кВт∙ч установленной мощности силовых трансформаторов в руб.

Таким образом,

Зэ/э = 1576,8 руб. Амортизационные отчисления на полное восстановление ОПФ определяются исходя из сметной стоимости ОПФ (кабельная линия, аппаратура СП, ЭПУ) и норм амортизации на полное восстановление по формуле:

А = Фосн∙n,

где Фосн стоимость ОПФ;

n – норма амортизации на полное восстановление соответствующего вида ОПФ в %.

Таблица 11. Амортизационные отчисления на полное восстановление

Виды основных производственных Фондов	Стоимость основных производственных фондов, тыс. руб.	Нормы амортизации на полное восстановление %	Амортизационное отчисление тыс. руб.
Оборудование систем передачи	279,81	6,7	18,750
Кабельная линия связи	7415,377	5,6	415,3
ЭПУ	741,537	5,6	41,5
Итого	475,55

Т. е. на восстановление ОПФ каждый год откладывается от доходов 475,55 тыс. руб.

Прочие расходы определяются по удельному весу этих затрат на аналогичных предприятиях и составляет 15 %, т. е. 71,333 тыс. руб.

Таблица 12. Затраты на производство услуг связи

Наименование статей затрат	Сумма затрат, тыс. руб.	Структура затрат на производство, %
Годовой фонд оплаты труда	574,080	28,4
Отчисление на социальные нужды	223,891	11,1
Амортизационные отчисления	475,55	23,5
Затраты на материалы и ЗИП	674,94	33,4
Затраты на электроэнергию	1,5768	0,1
Прочие	71,333	3,5
Итого	2021,371	100

2.4 Расчет доходов от услуг связи

Расчет доходов от услуг связи производится по формуле

Д = С·q ,

где Д - доход от услуг связи на участке;

С – количество предоставляемых услуг;

q = 1,2 руб. – средняя доходная такса за 1 мин.

С = Nкан·g,

где Nкан – число телефонных каналов,

g = 0,09 – коэффициент занятости каналов. Следовательно,

С = 508·0,09 = 45,72. Доход от услуг связи на участке за месяц

Д = 45,72·60·24·30·2,4руб. = 4740250 руб.

Доход от сдачи в аренду потоков Е1 в месяц

Дарен = (количество сданных в аренду потоков Е1)·(стоимость потока Е1) = 3·82600 = 247800 руб. Тогда общий доход за год составит

Д = 4740250+247800 = 4988050 руб.

Коэффициент экономической эффективности определяется по формуле

Кэф = (К + З)/П,

где К = 8436,724 тыс. руб. – капитальные затраты;

З = 2021,371 тыс. руб. – затраты на производство услуг связи;

П = Д – З – 0,3∙Д (налоги) – прибыль за вычетом налогов.

Поэтому Кэф = 7,11.

Судя по значениям в числителе и в знаменателе дроби, можно сказать, что чем больше прибыль, тем меньше Кэф.

Срок окупаемости рассчитывается как

Та = К/П = 8436,724 / 1470,264 = 6 мес.

Определили срок окупаемости которая равна 6 мес., а самом деле в реальности он должен быть выше, но в пределах 4-6 лет, почему получилось так, потому что, если учитывать разного рода налоги, разного рода отчисления и т. п., то срок окупаемости варьируется в большую или меньшую стороны. С пренебрежением ряда затрат срок окупаемости искусственно завысился. Иначе говоря получается неэффективный выбор аппаратуры или других составляющих проекта.

Таблица 13. Оценка экономической эффективности капиталовложений на проектирование объекта

Наименование показателей	Условные обозначения	Количество
Протяженность трассы	L	112
Количество каналов	Nкан	508
Капитальные затраты	K	8436,724
Затраты на производство	З	2021,371
Доходы от услуг связи	Д	4988,050
Прибыль за вычетом налогов	П	1470,264
Количество работников	Чобщ	8
Срок возврата (срок окупаемости), мес.	Та	6

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта разработала техническое предложение по строительству соединительной линии между узлами коммутации. Расстояние между узлами 112 км, скорость передачи 155.52 Мбит/с. Исходя из исходных данных выбрала схему организации связи: двухволоконная схема с использованием одной оптической несущей, тип волоконно-оптической системы передачи на 63 потока Е1 (STM–1) SDH мультиплексор Транспорт S1. Тип оптического волокна – SMF-28e фирмы «CORNING INC.» на длине волны 1550 нм. Произведены расчеты эксплуатационного запаса, дисперсии, минимально допустимой длины на элементарном кабельном участке. В результате расчетов получилось, что эксплуатационный запас: 34 дБ, максимально допустимая длина LMAX=123 км.

Описаны основные положения технологии прокладки оптического кабеля, технологии монтажа ОК.

Список литературы

1.  Вербовецкий А. А. "Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи". М.: Радио и связь, 2000.

2.  Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы. Сборник статей под ред. Дмитриева С. А. М.: Connect, 2000.

3.  Иванов А. Б. "Волоконная оптика. Компоненты, системы передач, измерения". М.: Syrus Sistems, 2000.

4.  Строительство и техническая эксплуатация ВОЛС. Под ред. Попова Б. В. М.: Радио и связь, 1996.

5.  Скляров О.К.”Современные волоконно-оптические системы передачи,аппаратура и элементы”,CОЛОН-Р,2001.

6.  Убайдуллаев Р.Р. “Волоконно-оптические сети” ,М., 2000.

7.  www.corning.ru

8.  http://sarko.ru/volokonno-opticheskiy-kabel/kabel-okb.html

9.  http://rus-telcom.ru/catalog/sdh/29/tth.html

10.  http://rus-telcom.ru/catalog/sdh/29/prais.html