Проектирование магистральной оптической сети связи на участке Чита-Краснокаменск Забайкальской железной дороги

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Мир телекоммуникаций и передачи данных сталкивается с динамично растущим спросом на частотные ресурсы. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей Internet и также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Поэтому 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 (ОВ) в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации до 100 км и более. Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями.

1. Технико-эксплуатационная часть

1. 1 Анализ оснащенности участка проектирования

Забайкамльская желемзная доромга (филиал ОАО РЖД) — железная дорога, пролегающая по территории Забайкальского края и Амурской области. Протяженность дороги на 2009 год составляет 3336,1 км. Управление дороги в городе Чите. Начальник дороги — Сергей Юрьевич Иванов (с октября 2008 года).

Протяженность проектируемого участка со всеми ответвлениями составляет 582 км. Схема проектируемого участка показана на рисунке 1. 1, описание схемы приведено в табл. 1.

Рисунок 1.1 — Схема проектируемого участка

Таблица 1.1 Описание схемы проектируемого участка

Название станции

Население человек

Выделяемый траффик

1

Чита 1

325 300

2

Могойтуй

11 213

3

Ага

13 157

4

Борзя

30 312

5

Харанор

22 099

6

Краснокаменск

55 272

4

Забайкальск

12 000

Рисунок 1.2 — Схема проектируемого участка (наглядная)

1. 2 Выбор среды передачи данных. Характеристики. Выбор метода

1.2. 1 Выбор среды передачи данных

В настоящее время широкое развитие и применение получила волоконная оптика. Темпы роста волоконной оптики и оптоэлектроники на мировом рынке опережают все другие отрасли техники и составляют 40% в год.

Оптические кабели, наряду с экономией цветных металлов, обладают следующими достоинствами:

— широкополосность, возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

— малые потери и соответственно большие длины регенерационных участков;

— малые габаритные размеры и масса;

— высокая защищенность от внешних воздействий и переходных помех;

— надежная техника безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания).

Создание высоконадежных оптических систем связи стало возможным в результате разработки в начале 70-х годов оптических волокон с малыми потерями. Такие волокна в значительной мере стимулировали разработку специального оборудования и элементов линейного тракта ВОСП.

В современных оптических системах передачи применяются те же методы образования многоканальной связи, что и в обычных системах передачи по электрическому кабелю, т. е. частотный и временной методы разделения каналов. Во всех случаях оптической передачи электрический канал, создаваемый частотным или временным методом, модулирует оптическую несущую. В модулированном виде световой сигнал передается по оптическому кабелю. В оптических системах передачи, как правило, применяется цифровая (импульсная) передача. Это обусловлено тем, что аналоговая передача требует высокой степени линейности промежуточных усилителей, которую трудно обеспечить в оптических системах. Таким образом, наиболее распространенной системой связи является цифровая система с временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), использующая модуляцию интенсивности излучения источника. Дуплексная связь осуществляется по двум волоконным световодам, каждый из которых предназначен для передачи информации в одном направлении. В основном используются системы ИКМ на 30, 120, 480 и 1920 каналов.

Чтобы обеспечивать клиентов высококачественной и быстрой связью, необходимо увеличивать мощности основных телекоммуникационных маршрутов, и увеличивать значительно.

Есть два варианта увеличения пропускной способности сети:

— повышение каналов SDH до уровня STM-64 (10 Гбит/с) и увеличение количества таких каналов. Однако каждый следующий канал STM-64 потребует установки оборудования и проведения строительно-монтажных работ на всех узлах магистрали, а уже для третьего канала нужно будет прокладывать новый кабель. Для обеспечения растущих потребностей клиентов Компании уже в самые ближайшие годы потребуется порядка четырех каналов уровня STM-64;

— строительство сети по технологии DWDM, которая позволит увеличить пропускную способность сети во много раз, поскольку по одному волокну будет передаваться 40 каналов STM-64, а дальнейшее расширение сети потребует только установки дополнительных карт.

Очевидно, что технология DWDM обладает преимуществом, как с точки зрения пропускной способности, так и возможности дальнейшего умощнения сети:

— DWDM является стабильной платформой для предоставления услуг, а возможность значительного расширения емкости делают сеть удобной для пользователя;

— Технология обеспечивает передачу трафика широкого спектра решений, от систем IP до оборудования SDH и других;

— Существуют большие возможности для масштабирования сети, что означает уверенность в завтрашнем дне для клиентов;

— DWDM-технология позволяет сети совмещать гибкость управления относительно низкоскоростными каналами на периферии со скоростной передачей гигабитных потоков в основных магистралях.

По мере прохождения по оптическому волокну сигнал постепенно затухает. Для того чтобы его усилить, используются оптические усилители. Это позволяет передавать данные на расстояния до 4000 км без перевода оптического сигнала в электрический (для сравнения, в SDH это расстояние не превышает 200 км).

Преимущества DWDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.

Tехнология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) обеспечивает наибольшую пропускную способность при использовании одной оптической пары (рисунок 2). Высокая пропускная способность достигается за счет применения технологии мультиплексирования по длине волны, когда по одной оптической паре передается несколько независимых потоков, каждый на своей длине волны. Существующее сейчас оборудование позволяет использовать до 160 оптических каналов с возможностью расширения до 300 каналов в будущем. В каждом из таких каналов прозрачно передается информационный поток на скоростях от 100 Мбит/с до 40 Гбит/с. Внедрение технологии плотного спектрального мультиплексирования по длине волны (Dense Wavelength Division Multiplexing — DWDM) создает возможность повышения эффективности передачи трафика в оптических каналах городских сетей. Наиболее привлекательной особенностью технологии DWDM, как с технической, так и с экономической точки зрения, является ее способность поддерживать практически неограниченные возможности по передаче трафика. Она не только защищает инвестиции, вложенные в существующие оптоволоконные каналы, но и повышает их возможности, по меньшей мере, в 32 раза. По мере роста спроса вы сможете расширять емкость своей сети с помощью простых модернизаций оборудования или за счет увеличения количества задействованных длин волн, не прибегая к дорогостоящим реконструкциям. Расширяя емкость, вы будете платить только за новое оборудование. Что же касается кабельной сети, то она останется прежней.

Основными сетевыми элементами сети DWDM являются:

* DWDM-мультиплексоры / демультиплексоры;

* DWDM-мультиплексоры ввода / вывода;

*DWDM-транспондеры, преобразующие оптические сигналы (одномодовые или многомодовые) от оборудования пользователя к одной из DWDM длин волн;

* оптические усилители;

* компенсаторы дисперсии.

Помимо полосы пропускания, технология DWDM имеет целый ряд других преимуществ:

* Прозрачность. Поскольку DWDM — это архитектура физического уровня, она может прозрачно поддерживать мультиплексирование с разделением по времени (TDM) и форматы данных ATM, Gigabit Ethernet, ESCON и Fibre Channel с открытыми интерфейсами на общем физическом уровне.

* Масштабируемость. DWDM может использоваться для быстрого наращивания емкости в соединениях «точка-точка» и сегментах существующих колец SONET/SDH.

* Динамическое обеспечение сети (Dynamic Provisioning). быстрое и простое динамическое обеспечение сетевых соединений позволяет провайдерам осуществить стратегическое распределение полосы пропускания (Strategic Bandwidth Allocation), т. е. довести оптические каналы до отдельных зданий.

Рисунок 2 — Структурная схема магистральной системы DWDM

От надежной работы магистральных сетей зависит функционирование международной и междугородной телефонной связи, Internet, корпоративных сетей многих крупных компаний.

По мере роста трафика пропускная способность может быть увеличена, причем наращивание каналов будет проходить без прерывания работы сети. С введением в эксплуатацию DWDM-сети оператор сможет предлагать каналы большой емкости, что позволит воспользоваться услугами новым клиентам, которым требуется оперативно передавать очень большие объемы информации.

Преимущества DWDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.

1. 3 Системы удаленного мониторинга оптических волокон

Контролировать состояние и измерять параметры ВОЛС необходимо как в процессе монтажа, так и во время эксплуатации. Кроме того это требуется делать при авариях — для определения их причины и места, при ремонтных работах — для определения качества проведенных ремонтных работ, для профилактики — с целью предупреждения аварий и повышения надежности ВОЛС.

В процессе эксплуатации возникает необходимость контроля полного затухания тракта и затухания, вносимого сростками. В случае аварии, при обрыве ОК или ОВ, требуется быстро и точно определить место обрыва.

Для прогнозирования аварийных ситуаций необходимо проводить мониторинг состояния тракта и анализировать изменение его состояния, находить и анализировать существующие в нем неоднородности.

В настоящее время при измерении параметров оптического тракта наиболее распространенным является рефлектометрический метод. В методе импульсной рефлектометрии (OTDR) формируется короткий зондирующий оптический сигнал, который через оптический разветвитель вводится в исследуемое ОВ. Сигнал, отраженный на неоднородностях, поступает на фотоприемное устройство рефлектометра. Временной анализ отраженного сигнала обеспечивает фиксацию эволюции зондирующего сигнала вдоль ВОЛС с последующим определением параметров тракта.

Оптические рефлектометры позволяют измерять: общее затухание (дБ) и распределение затухания — погонное затухание в ОВ (дБ/км); затухания, вносимые неоднородностями (разъемные и неразъемные соединения, прочие неоднородности); координаты неоднородностей.

Следует отметить основные характеристики оптических рефлектометров:

— диапазон длин волн зондирующего излучения лямбда s: 0,85 и 1,31 мкм — для многомодовых ОВ; 1,31, 1,55 и 1,625 мкм — для одномодовых ОВ;

— динамический диапазон измерений, который определяет максимальное затухание в измеряемом 0 В при заданном времени усреднения;

— разрешение по расстоянию, обеспечивающее возможность различить две неоднородности на ОВ;

— ближняя зона нечувствительности;

Современные оптические рефлектометры представляют собой измерительные устройства с возможностями мощного персонального компьютера и обеспечивают измерение, обработку и накопление первичного отраженного сигнала; обработку, анализ и хранение рефлектограмм, а также возможность обмена информацией и дистанционного управления с помощью сетевых решений. С их помощью можно успешно решать задачи измерения параметров ВОЛС.

Интенсивное развитие современных телекоммуникационных сетей и необходимость обеспечения их безотказной работы выдвигают на первый план задачу централизованного документирования и контроля сетевого кабельного хозяйства с возможностью прогнозирования и минимизации времени устранения неисправностей возникающих в волоконно-оптических линиях связи. Наиболее эффективно данная задача решается с помощью автоматизированных систем администрирования волоконно-оптических кабелей, включающих систему удаленного контроля оптических волокон (RemoteFiberTestSystem — RFTS), программу привязки топологии сети к географической карте местности, а так же базы данных оптических компонентов, критериев и результатов контроля.

Независимо от метода контроля оптических волокон, система должна обеспечивать:

— Дистанционный автоматический контроль пассивных и активных оптических волокон кабелей;

— Документирование волоконно-оптического кабельного хозяйства;

— Автоматическое обнаружение неисправности ВОЛС с указанием ее точного местоположения на основе сравнения текущих и эталонных результатов измерения параметров ВОЛС;

— Проведение измерений параметров оптических волокон в ручном режиме по запросу оператора системы;

— Различные способы оповещения персонала о повреждении оптических кабелей (визуальная и звуковая сигнализация, автоматическая рассылка сообщений на пейджер, по заданным адресам электронной почты, по факсу);

— Автоматический анализ изменения параметров оптических волокон во времени на основе накапливаемых в процессе мониторинга данных;

— Для обеспечения функции управления процессом инсталляции ВОК должен быть предусмотрен удаленный доступ к системе по различным каналам связи с использованием портативного компьютера или рефлектометра со специальной функцией удаленного доступа;

— Совместимость с Bellcore форматом хранения рефлектограмм. Эта функция предназначена для возможности загрузки в систему данных измерений, произведенных на сети с помощью рефлектометров различных фирм-производителей.

— Система должна иметь возможность интеграции в общую сеть управления телекоммуникациями (TMN) сети связи оператора.

Важнейшей функции системы RFTS является то, что она постоянно автоматически ведет сбор и статистический анализ результатов тестирования оптических волокон сети. Статистический анализ с использованием корреляционных, многофакторных методов, а также современных нейросетевых методов дает возможность обнаруживать и прогнозировать неполадки волокна задолго до того, как они приведут к серьезным проблемам в сети.

2. Техническая часть

2. 1 Анализ оборудования

В настоящее время на российском рынке представлено множество систем обеспечивающих скорость передачи до 40 Гбит/с, в данной курсовой работе рассматривается SDH оборудование производителя Alcatel-Lucent, одного из мировых лидеров в производстве оконечного оборудования для ОВЛС.

Рисунок 2.1 — Мультиплексор Metropolis ADM Universal

Производитель: Alcatel-Lucent

Мультиплексор STM-16/64: 1663ADMU:

Модульный мультиплексор с поддержкой GigabitEthernetover SDH и защитой матрицы кроссконнектов.

Тип/класс: Мультиплексор SDH уровня STM-16/64

Основные технические характеристики: Поддержка интерфейсов STM-64/16/4/1. Различные типы трибутарных плат, 63 E1 на одной трибутрной плате, поддержка Gigabit Ethernet over SDH. Матрица кросконнектов до 150G.

Область применения: Магистральные и Городские транспортные сети.

Преимущества и отличительные особенности: Мультиплексор операторского класса. Защита матрицы кроссконектов. Контроллер в виде отдельной платы. До 8 интерфейсов STM-16 и до 4 интерфейсов STM-64 на платах матриц. Защита трибутарных плат, 1+1MSP, SNCP/N, MS-SPRing и DNI. Возможность установки дополнительных плат:

— 63xE1, 12xE3/DC3,

— 8Ч10/100 Base-T,

— 4x to 8xGE,

— 16x STM-4/1,

— 4xSTM-16.

— Трибутарные интерфейсы:

— 1 порт STM-16 (L-16.1 или L-16. 2);

— 1 порт STM-4 (S-4.1 или L-4. 2);

— 4 порта STM-1o (S-1.1 или L-1. 2), STM-1e (электрический);

— 12 портов E3;

— 8 портов 10/100BASE-T Ethernet;

— 2 порта 1000BASE-SX/LX Ethernet;

— 63 порта E1.

Любая интерфейсная плата занимает один интерфейсный слот любого варианта полки. Поддерживаются платы 1643AM-AMS через адаптер.

Производитель: Alcatel-Lucent

Техническое описания мультиплексора STM-16/64: 1663ADMU Universal:

Интеллектуальный мультиплексор и мультисервисная система Metropolis ADM Universal Shelf предназначена для мультиплексирования стандартных скоростей PDH, SDH и Ethernet до более высоких уровней, вплоть до STM-64.

Дополнительная плата TransLAN Card обеспечивает поддержку расширенного транспорта Ethernet за счет упаковки кадров в виртуальные контейнеры SDH (VC-12s, VC-3s или VC-4s). Обеспечено маркирование VLAN по IEEE 802. 1Q. Платформа Metropolis ADM Universal Shelf предназначена для применения в сетях доступа, городских и региональных сетях, имеет широкий спектр трибутарных интерфейсов: E1, E3, STM-1e, STM-1o, STM-4, STM-16, 10/100BASE-T, 1000BASE-X, позволяет плавно перейти от TDM к мультисервисным услугам.

Для обеспечения надежности поддерживаются полнофункциональные механизмы защиты, в том числе: защита оборудования, 1+1MSP, SNCP/N, MS-SPRing. и DNI.

Рисунок 2.2 — Схема применения STM-16/64: 1663ADMU

Мультиплексор SDH уровня STM-4/16: ADM compact

Производитель: Alcatel-Lucent

Модульный мультиплексор с поддержкой Gigabit Ethernet over SDH и защитой матрицы кроссконнектов и трибутарных плат.

Рисунок 2.3 — Мультиплексор Metropolis ADM AMU

Тип/класс: Мультиплексор SDH уровня STM-4/16

Основные технические характеристики: Поддержка до 2 интерфейсов STM-16, до 5 интерфейсов STM-4, до 20 интерфейсов STM-1. Различные типы трибутарных плат, 63 E1 на одной трибутарной плате, поддержка Gigabit Ethernet over SDH.

Область применения: Магистральные и Городские транспортные сети.

Преимущества и отличительные особенности:

Мультиплексор операторского класса. Защита матрицы кроссконектов. Контроллер в виде отдельной платы. Защита трибутарных плат. Возможность установки дополнительных плат:

— 63xE1, 12xE3/DC3,

— 8Ч10/100 Base-T,

— 4x STM-1,

— 1x STM-4,

— 2 x GE.

Техническое описания мультиплексора STM-16/64: 1663ADMU

Мультисервисная платформа Metropolis ADM Compact входит в семейство Metropolis ADM MultiService Mux, основанное на проверенной платформе WaveStar ADM 16/1. Интеллектуальный мультиплексор и мультисервисная система Metropolis ADM Compact Shelf предназначена для мультиплексирования стандартных скоростей PDH, SDH и Ethernet до более высоких уровней, вплоть до STM-16.

Дополнительная плата TransLAN Card обеспечивает поддержку расширенного транспорта Ethernet за счет упаковки кадров в виртуальные контейнеры SDH (n x VC-12s, n x VC-3s или n x VC-4s). Обеспечено маркирование VLAN по IEEE 802. 1Q.

Платформа Metropolis ADM Compact Shelf предназначена для применения в сетях доступа, городских и региональных сетях, имеет широкий спектр трибутарных интерфейсов: E1, E3, STM-1e, STM-1o, STM-4, 10/100BASE-T, 1000BASE-X, позволяет плавно перейти от TDM к мультисервисным услугам. Для обеспечения надежности поддерживаются полнофункциональные механизмы защиты, в том числе: защита оборудования, 1+1MSP, SNCP/N, MS-SPRing и DNI.

Мультиплексор STM-¼/16: 1655AMU

Производитель: Alcatel-Lucent

Модульный мультиплексор с поддержкой Gigabit Ethernet over SDH и защитой матрицы кроссконнектов.

Рисунок 2.4 — Мультиплексор Metropolis ADM AMU

Тип/класс: Мультиплексор SDH уровня STM-¼/16

Основные технические характеристики: Два типа корзин (с 1 или с 4 трибутарными слотами). Поддержка до 4 интерфейсов STM-16, до 8 интерфейсов STM-4/1 на основных платах. Различные типы трибутарных плат, 63 E1 на одной трибутрной плате, поддержка Gigabit Ethernet over SDH. Поддержка интерфейсов CWDM и одноволоконных интерфейсов.

Область применения: Универсальный мультиплексор — Доступ, Магистральные и Городские транспортные сети.

Защита матрицы кроссконектов. Основные платы включают матрицу, контроллер и 4 порта SDH. Уникальная компактность в своем классе — 8 систем в конструктиве 2,2 м на 300 мм.

— 63 порта E1 (варианты 120 и 75 Ом) трибутарная плата 2xSTM-4 или 8хSTM-1 (SFP)

— 2Ч10/100 Base-T+ 4 x E1 (120 & 75 Ohm)

— 2Ч10/100/1000 Base-T или 2 x GBE (SX и LX на основе SFP)+4 x E1 (120 & 75 Ohm)

— 48Ч10/100 Base-T

Любая интерфейсная плата занимает один интерфейсный слот любого варианта полки. Поддерживаются платы 1643AM-AMS через адаптер.

Любая интерфейсная плата занимает один интерфейсный слот любого варианта полки. Поддерживаются платы 1643AM-AMS через адаптер.

Техническое описания мультиплексора STM-16/64: 1663ADMU

Семейство мультиплексоров Metropolis компании Lucent Technologies (с декабря 2007 года Alcatel-Lucent) дополнено новой серией устройств Metropolis AMU — компактными мультиплексорами доступа уровня STM-1, STM-4 и STM-16 с высокой плотностью портов, которые позволяют операторам связи рентабельно предоставить надежные, высокопроизводительные и высокоскоростные коммуникационные услуги, например удаленное подключение локальных сетей абонентов, обеспечение доступа в Интернет или поддержку голосовых каналов. Эти устройства могут использоваться как мультиплексоры вставки / выделения ADM, терминальные мультиплексоры, либо устройства местного кросс-коннекта LXC. Мультиплексоры AMU обеспечивают соединения «точка-точка», кольцевое подключение, а также подключение по схеме «звезда».

Широкий спектр интерфейсов (оптические STM-1, STM-4, STM -16 и GbE вместе с электрическими E1, E3, FE, GbE, SHDSL) на одной коммуникационной платформе позволяют передавать по существующим сетям SDH голосовой трафик TDM (включая межстанционные соединения по каналам E1) и трафик данных Ethernet вплоть до Gigabit Ethernet на полной скорости линии. Семейство Metropolis AMU позиционируется для класса скоростей до 2,5G включительно и применения как в сетях доступа или на территории абонента (CPE), так и в городских сетях операторов, и занимает место в ряду мультиплексоров линейки Metropolis между Metropolis AMS (в настоящее время переименован в Alcatel-Lucent 1643 AMS (Access Multiplexer, Small)) и Metropolis ADM Compact. Наличие этого устройства в линейке продуктов позволяет предлагать более гибкие и эффективные сетевые решения и легко наращивать мощность сети без замены основного оборудования.

Системы Metropolis AMU поставляются в двух вариантах: шасси 2m/4o (с двумя резервируемыми слотами для плат управления и 4 слотами для интерфейсных плат), либо шасси 1m/1o с одним слотом управляющей платы и слотом интерфейсной платы. Два шасси 2m/4o помещаются на одну полку стандартной 19-дюймовой стойки, что позволяет установить в эту стойку 8 систем. Оба шасси не требуют дополнительных блоков вентиляторов, а доступ организован только с передней (лицевой) панели.

Базовые платы Metropolis AMU могут быть двух типов и имеют источники питания постоянного тока и синхронизации, неблокируемую фабрику коммутации, VC-4/3/12 и четыре оптических линейных интерфейса SFP — 2 Ч STM-16/4 и 2 Ч STM-¼ (1 тип) или четыре оптических линейных интерфейса SFP — 2 Ч STM-¼ и 2 Ч STM-1 (2 тип).

Коммутатор D-link DES-3028 будет использоваться в качестве оконечного оборудования.

Рисунок 2.5 — Коммутатор D-link DES-3028

Общие характеристики:

Тип устройства: коммутатор (switch)

Возможность установки в стойку: есть

Количество слотов для дополнительных интерфейсов: 2

Объем оперативной памяти: 64 Мб

Объем флеш-памяти: 8 Мб

LAN:

Количество портов коммутатора: 24 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность: 12.8 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов: 8192

Управление:

Консольный порт: есть

Web-интерфейс: есть

Поддержка Telnet: есть

Поддержка SNMP: есть

Дополнительно:

Поддержка стандартов: Auto MDI/MDIX, Jumbo Frame, IEEE 802. 1p (Priority tags), IEEE 802. 1q (VLAN), IEEE 802. 1d (Spanning Tree), IEEE 802. 1s (Multiple Spanning Tree)

Размеры (ШxВxГ): 441×44×207 мм

Вес: 2. 36 кг

Дополнительная информация: 2 порта 10/100/1000Base-T + 2 комбо-порта: 10/100/1000Base-T или SFP (всего 4 гигабитных порта Uplink)

Рисунок 2.6 — Голосовой маршрутизатор DVX-7090

Общие характеристики:

Тип устройства маршрутизатор (router)

Возможность установки в стойку есть

Объем оперативной памяти 256 Мб

Объем флеш-памяти 512 Мб

LAN:

Количество портов коммутатора 4 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Управление:

Консольный порт есть

Web-интерфейс есть

Дополнительно:

Дополнительная информация Производительность до 400 абонентов, 3-сторонняя конференция: до 5 одновременных конференций, поддерживает протоколы установления вызовов SIP и H. 32.

Рисунок 2.7 — Голосовой шлюз DVG-7022S

Общие характеристики:

Тип устройства маршрутизатор (router)

LAN:

Количество портов коммутатора 4 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Управление

Web-интерфейс есть

Поддержка Telnet есть

VoIP:

Встроенный VoIP-адаптер есть

Количество портов FXS 2

Маршрутизатор

WAN-порт Ethernet 10/100 Мбит/сек

NAT есть

DHCP-сервер есть

Поддержка Dynamic DNS есть

Рисунок 2.8 — Структурная схема размещения оборудования на станции

2.2 Выбор ОВК

Кабель оптический подвесной ОКСНМт-10−01−0,22−24 (9. 0) с металлическим несущим тросом.

Рисунок 2.9 — ОКСНМт-10−01−0,22−24 (9. 0)

1. Переферийный силовой элемент — стальной трос

2. Оптический модуль

3. Гидрофобный компаунд

4. Оптическое волокно

5. Стеклопластик

6. Оболочка из ПЭ

Кабель предназначен для подвески на опорах линий связи, контактной сети железных дорог, столбах городского освещения с выносным силовым элементом

Условия эксплуатации и монтажа.

1. Температурный диапазон эксплуатации — от минус 60єС до плюс 70єС

2. Кабели предназначены для монтажа и прокладки ручным и механизированным способами при температуре не ниже минус 10єС

3. Допустимый радиус изгиба при монтаже не менее 20 номинальных диаметров кабеля при эксплуатации и не менее 250 мм при прокладке и монтаже.

4. Срок службы кабелей, не менее — 25 лет

5. Кабели стойки к воздействию плесневых грибов, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного излучения.

6. Кабель поставляется на деревянных барабанах в соответствии с ГОСТ 18 690

Технические характеристики

1. Наружный диаметр кабеля — 11,8 — 13,7 (мм)

2. Номинальный вес (в зависимости от конструкции) — 193 — 203 (кг/км)

3. Кабель устойчив к растягивающим усилиям от 9,0 до 20,0 (кН)

4. Кабель устойчив к раздавливающим усилиям, не менее — 400 Н/см

5. Коэффициент затухания, на длине волны 1550 нм — 0,02 дБ/км

6. Количество волокон в модуле — от 4 до 16

7. Общее количество волокон от 4 до 144

2.3 Расчетная часть

2.3.1 Расчет числа соединителей

1) Чита — Могойтуй = 177 км

2) Могойтуй — Ага =13 км

3) Ага — Борзя = 157 км

4) Борзя — Харанор = 41 км

5) Харанор — Краснокаменск = 140 км

6) Харанор — Забайкальск = 77 км

Определим число неразъёмных соединителей на рассматриваемых участках по формуле:

(2. 1)

где lc= 15 км — строительная длина кабеля.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

2.3.2 Расчет затухания в ОВК

Расчет затухания производился по формуле:

(2. 2)

При расчете брались следующие технические характеристики ВОЛС

На участке Чита — Могойтуй протяженностью 177 км:

— количество неразъемных соединений: nнс = 11;

— километрическое затухание в оптическом волокне: б = 0,02 дБ/км;

— потери на неразъемных соединениях: Анс = 0,05 дБ;

— эксплуатационный запас для аппаратуры: Аэза = 3

— эксплуатационный запас для кабеля: Аэзк = 3 дБ;

— А1= 11*0,05+177*0,02+3+3=10,09 дБ

На участке Могойтуй — Ага протяженностью 13 км:

— количество неразъемных соединений: nнс = 0;

— километрическое затухание в оптическом волокне: б = 0,02 дБ/км;

— потери на неразъемных соединениях: Анс = 0,05 дБ;

— эксплуатационный запас для аппаратуры: Аэза = 3

— эксплуатационный запас для кабеля: Аэзк = 3 дБ;

— А2= 13*0,02+3+3=6,26 дБ

На участке Ага — Борзя протяженностью 157 км:

— количество неразъемных соединений: nнс = 10;

— километрическое затухание в оптическом волокне: б = 0,02 дБ/км;

— потери на неразъемных соединениях: Анс = 0,05 дБ;

— эксплуатационный запас для аппаратуры: Аэза = 3

— эксплуатационный запас для кабеля: Аэзк = 3 дБ;

— А3= 10*0,05+157*0,02+3+3=9,64 дБ

На участке Борзя — Харанор протяженностью 41 км:

— количество неразъемных соединений: nнс = 2;

— километрическое затухание в оптическом волокне: б = 0,02 дБ/км;

— потери на неразъемных соединениях: Анс = 0,05 дБ;

— эксплуатационный запас для аппаратуры: Аэза = 3

— эксплуатационный запас для кабеля: Аэзк = 3 дБ;

— А4= 2*0,05+41*0,02+3+3=6,92 дБ

На участке Харанор — Краснокаменск протяженностью 140 км:

— количество неразъемных соединений: nнс = 9;

— километрическое затухание в оптическом волокне: б = 0,02 дБ/км;

— потери на неразъемных соединениях: Анс = 0,05 дБ;

— эксплуатационный запас для аппаратуры: Аэза = 3

— эксплуатационный запас для кабеля: Аэзк = 3 дБ;

- А5= 9*0,05+140*0,02+3+3=9,25 дБ

На участке Харанор — Забайкальск протяженностью 77 км:

— количество неразъемных соединений: nнс = 5;

— километрическое затухание в оптическом волокне: б = 0,02 дБ/км;

— потери на неразъемных соединениях: Анс = 0,05 дБ;

— эксплуатационный запас для аппаратуры: Аэза = 3 дБ;

— эксплуатационный запас для кабеля: Аэзк = 3 дБ;

— А6=5*0,05+77*0,02+3+3=7,79 дБ

2.3.3 Расчет количества регенераторов

Количество регенераторов, которые необходимо установить на линии, находится по формуле:

(2. 3)

где: l — длина линии, км,

lру — максимальная длина регенерационного участка для выбранной аппаратуры, км.

Элементарный кабельный участок — вся физическая среда передачи между соседними окончаниями участка. Окончание участка — граница, выбранная условно в качестве стыка оптического волокна с регенератором.

Но так как затухание в ОВЛ, с учетом установленного оборудования не превышает нормы, расчет определения количества регенерационного оборудования не требуется.

3. Монтаж и подвеска оптического кабеля с учетом выбранной трассы

магистральный оптический мультиплексор кабель

В процессе организации и осуществления строительства ВОЛС, выполняются следующие мероприятия:

— организация и проведение подготовительных работ;

— прокладка или подвеска ОВЛ;

— непосредственный монтаж ВОЛС.

В данной курсовой работе выбран способ прокладки оптического кабеля с помощью его подвески на опорах электрофицированной железной дороги.

3. 1 Прокладка оптического кабеля на опорах ЭЖД

Наиболее важное отличие прокладки путем подвеса волоконно-оптических кабелей от других способов состоит в том, что места сращивания двух строительных длин должны располагаться на опоре вместе с технологическим запасом кабеля, достаточным для спуска с опоры, а также для восстановительных работ в случае аварийных ситуаций на линии. Сращивание строительных длин волоконно-оптического кабеля всегда выполняется в определенных условиях, например, в монтажном автомобиле или палатке. Это обуславливает необходимость резервирования больших длин технологического запаса, чем при прокладке в грунт. Кроме того, необходимо уделить внимание надежному закреплению запаса, поскольку нахождение на опоре сопряжено с постоянным воздействием погодных условий, например, ветровых нагрузок.

Методика независимого подвеса

Методика применяется для установки самонесущих волоконно-оптических кабелей типа ОКМС. Суть методики заключается в том, что волоконно-оптический кабель подвешивается отдельно от других кабелей, подвешенных на данной линии опор.

Применение этой методики, сопряжено с относительным увеличением стоимости волоконно-оптического кабеля за счет конструктивных решений, направленных на сопротивление воздействиям окружающей среды.

Этапы инсталляционных работ

1) Подготовка трассы подвеса

На опоры и столбы подвешивается соответствующая арматура, предназначенная для протяжки и последующей фиксации кабеля в процессе инсталляции. Конструкции и типы арматурных узлов (см. ниже) определяются проектными решениями.

По закрепленной арматуре протягивается трос-заготовка (аналогичная операция проделывается в процессе прокладки кабеля в канализацию или кабельную трубку, только в этих случаях в качестве заготовки используется прут из стеклопластика). Для временно обесточенных на период проведения работ линий такой заготовкой может служить тонкий стальной трос. Для инсталляционных работ, проводимых без снятия напряжения, необходимо предусмотреть диэлектрический трос, способный выдержать соответствующую нагрузку при протяжке — например, трос из кевлара или тварона.

2) Инсталляция О К не содержащих вынесенный силовой элемент

После протяжки троса к нему крепится протягиваемый волоконно-оптический кабель, и с помощью специализированной кабельной лебедки проводится протяжка строительной длины кабеля по опорам. Затем протянутый кабель натягивается с помощью лебедки и закрепляется в необходимых узлах. При этом контролируется стрела провеса, которая должна соответствовать проектной.

Заземления металлических несущих элементов устраиваются на оконечных опорах строительной длины.

Комплекс оптических измерений выполняется в соответствии с действующими нормами и правилами, как и в случае с традиционными способами инсталляции.

3) Инсталляция О К содержащих вынесенный силовой элемент

Подвес самонесущих кабелей, содержащих вынесенный силовой элемент (стальной трос или стеклопластиковые стержни), производится после установки консолей на всех опорах. Барабан с кабелем устанавливают на транспортере или кузове автомобиля на козлах. На конце строительной длины трос отделяют от кабеля и крепят к опоре оконечной вязкой. Барабан с кабелем везут по трассе, разматывают и поднимают на ролики, закрепленные на консолях. После его размотки на длине 5−6 пролетов кабель поверх пластмассового покрытия троса захватывают зажимом и натягивают блоками или лебедкой, прикрепленными к опоре. Кабель вынимают из роликов и последовательно крепят в консолях на всех промежуточных опорах, начиная с опоры, смежной с той, на которой выполнена оконечная вязка троса. При этом добиваются обеспечения требуемых стрел провеса троса в пролетах. После закрепления кабеля в консолях на первом участке его разматывают на втором и последующих.

Заземления металлических несущих элементов устраивается на оконечных опорах, а также на промежуточных: в населенных пунктах — через каждые 250 м, вне населенных пунктов — через 2 км. Провод заземления соединяют с тросом специальным зажимом, обеспечивающим надежное долговременное соединение.

При производстве работ по прокладке оптического кабеля типа ОКМС по опорам ЭЖД, для снижения затрат и согласований производства работ со службами СЖД, выбираем способ прокладки ОК без снятия напряжения с токоведущих проводов контактной сети. Для этого в качестве троса-заготовки выбираем трос из изоляционного материала.

Рисунок 3.1. Схема расположения заземляющего спуска с опоры

Арматура, используемая при независимом подвесе кабеля

При прохождении кабеля через опору для соблюдения высоты подвеса и во избежание повреждения элементами конструкции производится крепление кабеля к опоре. Для крепления волоконно-оптических кабелей к опорам, столбам и другим сооружениям разработаны специальные зажимы. Внутренняя поверхность зажимов, соприкасающаяся с оболочкой кабеля, выполнена из соответствующих материалов (например, полиуретана), препятствующих проскальзыванию кабеля внутри зажима, и в то же время способных сохранять свои свойства в течение всего срока эксплуатации. В зависимости от назначения зажимы делятся на анкерные и поддерживающие.

Анкерные зажимы применяются при устройстве узлов натяжения кабеля, выполняемых в местах поворота трассы (угол более 30°), при изменении высоты подвеса кабеля, при спуске кабеля с опор (столбов и пр.), при вводах в здания, а также на прямых участках для соблюдения стрелы провеса кабеля.

Поддерживающие зажимы предназначены для соблюдения высоты подвеса и стрелы провеса кабеля. Они применяются при устройстве проходных узлов. В этих узлах кабель фиксируется для предотвращения его проскальзывания в обе стороны.

Зажим представляет собой простую и надежную конструкцию из оцинкованной стали (хорошая защита от коррозии). За счет оптимальной конструкции вес всего зажима в сборе составляет не более 44 грамм, что позволяет минимально нагружать кабель. Габариты зажима в основной части 15×15×90 мм. Такой минималистический подход не может не сказаться на стоимости решения, а соответственно, и на экономической эффективности всего проекта.

К существенным недостаткам этих креплений следует отнести ограничения по возможности повторного монтажа. Это связано с нарушением внутреннего слоя, соприкасающегося с поверхностью кабеля. Производители не рекомендуют монтировать такие зажимы более 4−5 раз.

Жесткие конструкции выполнены из пластмассовых и (или) металлических деталей. Они содержат изготовленные из полимерных материалов накладки, соприкасающиеся с оболочкой кабеля и служащие для предотвращения его проскальзывания.

Следует отметить, что существуют разработки поддерживающих зажимов жесткой конструкции, рассчитанные на проскальзывание кабеля в аварийных ситуациях, то есть если нагрузка натяжения в одну сторону превысит допустимое значение.

Рисунок 3.4. Поддерживающий зажим марки ПСО-Dк-04

Такая конструкция, в отличие от жесткой фиксации, позволяет снизить риск обрыва оптических волокон, например, в случае падения дерева на кабель или падения опоры, на которой подвешен кабель, частично компенсируя растягивающее усилие на кабель стрелой провеса. Однако если такой компенсации окажется недостаточно, возникает угроза разрыва оптических волокон на некотором расстоянии от места приложения растягивающего усилия. Опыт технической эксплуатации показывает, что такое расстояние может составлять более 200 м.

Анкерные зажимы жесткой конструкции могут быть выполнены как самозатягивающиеся: чем большее усилие приложено к кабелю в направлении, которое регулирует данный зажим, тем сильнее накладки охватывают оболочку кабеля (или несущий элемент).

Такие зажимы могут быть рекомендованы для подвеса кабелей с небольшим расстоянием между опорами — кабелей локальных, распределительных и других сетей в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к надежности. При этом есть ограничение: асимметрия нагрузок на плечи такого зажима не должна превышать 5%.

Из рассмотренных типов зажимов для подвески ОК к опорам ЭЖД в проекте предлагается использовать натяжной клиновый анкерный зажим марки РА-07−520 6, и поддерживающий зажим ПСО-Dк-04 и, как наиболее простые и надежные для самонесущего ОК. Такие зажимы могут использоваться при длине пролета до 110 м с углом поворота до 25 градусов. Для крепления анкерных зажимов к опорам предполагается использовать хомуты ленточные, которые изготовлены из сплавов стали.

Виброгасители

Для защиты подвесных кабелей от галопирующего эффекта применяются демпферные устройства.

Наиболее распространенны виброгасители подвесного типа.

Выбор конкретного типа виброгасителей и их размещение производится на стадии проектирования с учетом определяющих факторов — массогабаритных характеристик, стрелы провеса, силы и скорости ветра и пр.

В проекте предлагается использовать виброгасители марки Д-4 (рисунок 3. 5) изготовленные из сплава железа и алюминия. Такие зажимы достаточно малогабаритны (длина 383 мм), имеют простую конструкцию и удобны для монтажа.

Рисунок 3.5 Подвесной виброгаситель марки Д-4

Ролики

При независимой инсталляции для протяжки кабеля до закрепления его в зажимах используются специальные ролики. Их конструкция позволяет быстро осуществлять монтаж и демонтаж с кронштейнов на опорах. Кроме того, конструкция роликов препятствует самопроизвольному соскакиванию кабеля в процессе инсталляции.

Для снижения растягивающих нагрузок на кабель в процессе инсталляции внутри шейки ролика вмонтирован подшипник.

При необходимости в местах поворотов трассы при инсталляции применяются блоки протяжных роликов для соблюдения допустимого радиуса изгиба кабеля. Эти приспособления позволяют увеличить количество пролетов, через которое одновременно протягивается трос-заготовка и далее — строительная длина кабеля. Отсутствие или невозможность применения такого устройства требует фиксации кабеля анкерным зажимом на каждом участке изменения угла.

При протяжке кабеля будем использовать ролики марки РР-2 (Рис. 3. 6), такие ролики имеют простую конструкцию, недорогие и удобны для монтажа, имеет блокирующее устройство, которое предотвращает сползание кабеля с ролика.

Рисунок 3.6. Ролик РР-2 для протяжки кабеля

Муфты и защита мест сращивания подвесных оптических кабелей

Для защиты мест сращивания строительных длин кабеля служат устройства, называемые «муфтами». Конструкция муфт должна обеспечивать надежную защиту мест сращивания оптических волокон в течение всего периода эксплуатации. Муфты для металлических и волоконно-оптических кабелей имеют существенные различия. Рассмотрим конструкцию муфт для волоконно-оптического кабеля, используемых для сращивания строительных длин, которые называются линейными.

Линейные муфты предназначены для эксплуатации вне помещений. Такие муфты должны быть устойчивыми к влиянию факторов окружающей среды, как и волоконно-оптический кабель. Кроме того, материалы, которые применяются при производстве муфты, должны совмещаться с материалами, используемыми при производстве волоконно-оптического кабеля, и не оказывать взаимных негативных влияний. В качестве линейных муфт для подвесных ВОЛС могут применяться обычные муфты для волоконно-оптических кабелей, если они полностью соответствуют требованиям.

Рисунок 3.7. Муфта в пластиковом корпусе с креплением технологического запаса кабеля на опоре

Кроме того, разработаны муфты, рекомендуемые производителями для применения исключительно на подвесных ВОЛС. Такие муфты отличаются материалом корпуса, чаще всего выполненного из сплавов стали или алюминия, и применяются для подвеса на высоковольтных линиях с высокими потенциалами, где использование обычных муфт может привести к разрушению материалов корпуса и разгерметизации.

В качестве альтернативного решения можно считать применение на высоковольтных ЛЭП дополнительных защитных металлических кожухов для муфт, что, помимо защиты от электромагнитных влияний, создает дополнительную механическую защиту.

Подвес линейных муфт ВОК. Выкладка эксплуатационного запаса в местах сращивания строительных длин

Смонтированная муфта может располагаться непосредственно на опоре или столбе в специальном защитном кожухе, обеспечивающем дополнительную защиту муфты.

В месте крепления муфты к опоре располагается и технологический запас кабеля. Производителями муфт разработаны устройства для крепления муфт к опорам и столбам. Некоторые подобные устройства позволяют закреплять также и технологический запас кабеля — с соблюдением минимально допустимого радиуса изгиба кабеля.

Кольца волоконно-оптического кабеля при сматывании и технологический запас к устройству подвеса крепятся с помощью поясков, выполненных из материала, который обеспечивает требуемые свойства в течение всего срока эксплуатации под постоянным воздействием механических нагрузок и климатических факторов (циклической смены температуры, солнечных лучей).

В случае невозможности крепления к опоре или столбу существует способ крепления технологического запаса непосредственно к волоконно-оптическому кабелю, подвешенному в пролете.

Некоторые особенности технической эксплуатации подвесных ВОЛС

С целью своевременного выявления повреждений подвесных волоконно-оптических кабелей, несущих тросов, кабельной арматуры необходимо проводить периодические наблюдения. При этом контролируются: стрелы провеса кабеля и несущего троса (в зависимости от способа инсталляции); состояние арматуры — надежность крепления, отсутствие повреждений, в том числе коррозии; качество закрепления волоконно-оптического кабеля в зажимах (механическая прочность зажима, отсутствие повреждения внешней оболочки кабеля в месте зажима); состояние муфты — отсутствие повреждений корпуса, прочность ее закрепления.

Наблюдения осуществляются путем тщательного осмотра непосредственно на опорах и определения стрелы провеса. Определение стрелы провеса может осуществляться с помощью вспомогательных мерных реек или визирования без снятия напряжения. Остальные этапы наблюдения проводятся с обязательным обесточиванием участка. Наблюдения должны проводиться два раза в год — в весенний и осенний период, на каждом регенерационном участке, посередине одной из строительных длин волоконно-оптического кабеля на четырех смежных пролетах. Дальнейшие наблюдения проводятся также на этих пролетах.

3.2 Монтаж ВОЛС

Монтаж оптических кабелей — наиболее ответственная операция, предопределяющая качество и дальность связи по ВОЛС. Соединение волокон и монтаж кабелей производятся как в процессе производства, так и при строительстве и эксплуатации кабельных линий.

Оптические кабели производятся определенной длины, которая называется строительной. В моем проекте она составляет 15 км. Длина оптической линии превышает строительную, поэтому ОК, подвешенные к опорам ЭЖД необходимо сращивать. Для сращивания концы кабеля разделываются с помощью специального инструмента типа НИМ-25 согласно инструкции по монтажу выбранного типа оптической муфты. Сначала снимается шланговое покрытие и освобождаются оптические модули, затем снимается изоляция с модулей на расстоянии 0,5−2,0 м. Далее волокна подготавливают к монтажу, снимая гидрофобный заполнитель специальными салфетками с нефрасом. Оптические волокна соединяют между собой методом сварки специальными сварочными аппаратами. Перед сваркой на волокна одевают КДЗС — устройства для защиты мест сварки от механических повреждений и производят скалывание волокна скалывателем ОВ. После этого волокна заряжают в сварочный аппарат, производят сварку ОВ, надвигают на место сварки КДЗС и помещают его в термопечь, которая имеется в сварочном аппарате. Соединенные таким образом оптические волокна укладывают и закрепляются стяжками в специальных кассетах (спайспластинах), а они в свою очередь устанавливаются внутри специального контейнера. Далее силовой пруток закрепляется зажимами, а места ввода ОК в контейнер герметизируются с помощью заранее одетых на кабель термоусаживающих трубок типа ТУТ и фена. Такой контейнер называется муфтой. Рассмотрим более подробно эти процессы.

3. 3 Коммутационно-распределительные устройства. Муфты

Основными требованиями к конструкции коммутационно-распределительных устройств являются:

— надежная защита световодов оптического кабеля от механических повреждений;

— возможность закрепления концов кабеля;

— удобство размещения в корпусе технологического запаса волокна с соблюдением заданного радиуса изгиба, защитных гильз сварных соединителей и корпусов механических сплайсов (при их наличии). Потребность в таком запасе обусловлена как необходимостью выноса сращиваемых волокон за пределы корпуса муфты, например, для установки в сварочный аппарат, так и необходимостью обеспечения возможности повторного сращивания в случае обнаружения каких-либо дефектов;

— создание простого и удобного доступа к волокнам, сплайсам, розеткам и коннекторам разъемных соединителей во время ремонтных и профилактических работ;

— обеспечение удобства подключения коннекторов и розеткам разъемных оптических соединителей;

— хорошие массогабаритные показатели в сочетании с большой емкостью и высокой плотностью упаковки оптических портов.

Промежуточные (линейные) защитные муфты применяются главным образом для сращивания кабелей внешней прокладки. Потребность в установке муфты возникает при ремонтах поврежденного кабеля, а также при переходе с кабеля большей емкости на два или более кабеля меньшей емкости.

Муфты обеспечивают размещение технологического запаса волоконных световодов, укладку защитных гильз или сплайсов сростков на специальных кассетах и защиту их от механических повреждений, предохранение внутреннего объема оптических кабелей от воздействия влаги. Смонтированные муфты укладываются в коллекторах и колодцах кабельной канализации, имеются варианты, допускающие укладку непосредственно в грунт, болото или под воду на глубину до 10 м, а также для подвески на столбах воздушных линий связи.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой