КПСети связи и системы коммутации. Курсовой проект по дисциплине Сети связи и системы коммутации на тему Проектирование местной сети связи в ГазимуроЗаводском районе Забайкальского края
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
5 Выбор оптического кабеля 5.1 Расчет оптических параметров и параметров передачи Расчет относительной разности показателей преломления Δ: где n1 - показатель преломления сердцевины ОВ (1,4464); n2- показатель преломления оболочки ОВ (1,4451). Расчет числовой апертуры NA: гдеn1 - показатель преломления сердцевины ОВ (1,474); n2- показатель преломления оболочки ОВ (1,4725). Расчет нормированной частоты ν: (3.2.3) Где d - диаметр сердцевины одномодового ОВ, мкм (10 мкм); λ - длина волны, нм (1310 нм);- числовая апертура. Нормированная частота ν - параметр, определяющий число распространяющихся мод. Т.к. 0<(ν=1,4696)<2,405, то режим работы ОВ одномодовый. Расчет диаметра модового поля dмп, мкм: (4.3) гдеd - диаметр сердцевины одномодового ОВ, мкм (10 мкм); ν - нормированная частота (1,4696). Расчет длины волны отсечки λс , нм: 30 гдеd - диаметр сердцевины одномодового ОВ, мкм (10 мкм); NA- числовая апертура. Т.е. 800,475 нм (374,777 ТГц) - минимальная длина волны (максимальная частота), при которой ОВ поддерживает только одну распространяющуюся моду. 4.2 Выбор оптического волокна В Рекомендации МСЭ-Т G.652 приведены нормы на стандартные одномодовые волоконные световоды со ступенчатым профилем показателя преломления. Эти световоды оптимизированы для работы на длине волны 1310 нм, где имеют нулевое значение хроматической дисперсии, но могут также работать на длине волны 1550 нм. Значение диаметра сердцевины таких волокон составляет 8-10 мкм. Типовое значение хроматической дисперсии составляет 17 пс/(нм·км). Рекомендация регламентирует четыре подкатегории волокон, отличающиеся диапазоном длин волн, величиной затухания и величиной поляризационной модовой дисперсии. Подкатегория МСЭ-Т G.652A регламентирует параметры и значения для приложений STM-16 (Рек. G.957 и G.691). Подкатегория G.652B регламентирует параметры и значения для более скоростных приложений, вплоть до STM-64 (Рек. G.691 и G.692) и STM-256 (Рек. G.693 и G.959.1). Подкатегории G.652C и G.652D отличаются от подкатегорий G.652A и G.652B расширенным рабочим диапазоном длин волн (1310 нм-1625 нм) и более строгими требованиями к затуханию. Кабель марки ОКБ-Т, который по температурным характеристика незначительно уступает кабелю ЗАОТрансвок кабель марки ОГЦН, для данного курсового проекта выбран кабель ЗАО АлтайОптика марки ОКБ-Т- А8-3.0, т.к он больше всего удовлетворяет заданным параметрам. 31 Оптический кабель имеет оптическое волокно Corning SMF-28e+ Оптическое волокно SMF-28e+ТМ полностью соответствует стандарту ITU-T G.652.D. Оно разработано компанией Corning с целью достижения лучших параметров работы в городских сетях и сетях доступа, которые поддерживают известные широкополосные применения. Базируясь на волокне SMF-28e, характеристики которого являются эталоном качества одномодовых волокон, волокно SMF-28e+ТМ сохраняет все его свойства в области оптической передачи, а также сварные и монтажные характеристики. В дополнение оно предоставляет новые преимущества при сохранении полной совместимости с уже проложенными сетями, базирующимися на одномодовом волокне. Таблица 4.1 – Рабочие характеристики оптического кабеля Corning SMF-28e+. 4.3 Сравнение оптических кабелей Общими основными требованиями, предъявляемыми к физикомеханическим характеристикам ОК, являются: высокая прочность на разрыв; водонепроницаемость; достаточная буферная защита для уменьшения потерь, вызываемых механическими напряжениями; термостойкость в рабочем диапазоне температур (-40…+50С); гибкость и возможность прокладки по реальным трассам; радиационная стойкость; химическая и ударная стойкость; простота монтажа и прокладки; надежность работы в 32 течение длительного времени. Важнейшими требованиями являются также малая стоимость волоконно-оптических линий и их эксплуатационная надежность. Основными требованиями к оптическим характеристикам являются минимальное затухание и широкая полоса пропускания. В соответствии с ГОСТ Р 52266—2004 «Кабели оптические. Общие технические условия» оптические кабели связи должны удовлетворять следующим требованиям: герметичность и влагостойкость; механическая защита; стойкость к избыточному гидростатическому давлению; защита от грызунов. Оптические кабели вне зависимости от условий применения должны выдерживать циклическую смену температур - от низкой до высокой рабочей температуры. Параметры оптических кабелей для прокладки в грунт в соответствие с требованиями ГОСТ Р 52266—2004 представлены в таблице 4.1. Монтаж ВОК должен производиться в соответствии с инструкциями и соблюдением всех допустимых значений его параметров. Наиболее жесткие ограничения накладываются на следующие параметры: 1. минимальный радиус изгиба; 2. минимальная температура при проведении монтажных работ; 3. растягивающая нагрузка; 4. раздавливающая нагрузка. Таблица 4.2 – Требования к кабелям для прокладки в грунт. 33 Минимальный радиус изгиба определяется необходимостью предотвращения повреждения кабеля в месте изгиба. Минимальная температура при проведении монтажных работ определяется морозоустойчивостью пластмасс и других органических материалов, используемых в кабеле. Максимальная растягивающая нагрузка не должна быть превышена, чтобы механическое напряжение волокон во время монтажа оставалось ниже своего допустимого максимального значения (обычно 1/3 напряжения, используемого при испытаниях). Максимальная растягивающая нагрузка определяется упрочняющими элементами ВОК, и задается для каждого типа производителем. Раздавливающая нагрузка особенно важна для кабелей, предназначенных для прокладки непосредственно в грунте. Раздавливающая нагрузка определяется как допустимая сила, с которой сжимается кабель между пластиной и оправкой. Длина пластины – 100 мм, диаметр оправки – 25 мм (стандарт EN 187000, метод 504). Для прокладки в грунт кабеля в проектируемой местности необходимо учесть требования: – кабель, прокладываемый в грунт, должен содержать броню из круглых стальных проволок. Кабель с усиленной броней для наших условий прокладки применять будет необоснованно экономически: характеристики грунта позволяют прокладывать кабель с броней из стальных проволок, а он дешевле кабеля с усиленной броней; – допустимая растягивающая нагрузка, не менее 7 кН; – допустимая раздавливающая нагрузка, не менее 1 кН/см; – количество оптических волокон в кабеле, для удовлетворения всех потребностей, а также 34 с учетом перспективы развития; – кабели должны быть с малыми потерями (затуханием), достаточной легкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах ОК и соединяться с помощью разъемов в полевых и станционных условиях; – отдельные световоды в кабеле должны быть различимы. Помимо вышеперечисленного, при выборе кабеля необходимо учитывать и его стоимость, так как примерно 80% всех капитальных затрат на организацию сети связи необходимы для приобретения кабеля и строительство ВОЛС. В таблице 2 приведены основные характеристики сравниваемых кабелей отечественного производства. Рисунок 4.3 – АлтайОптика Кабель ОКБ-Т-А8-3.0 Таблица 4.3 – Сравнение параметров оптических кабелей. 35 Как видно из таблицы 2 по передаточным параметрам кабели различных производителей практически не отличаются друг от друга. По механическим параметрам лучшим является кабель ЗАО АлтайОптика Кабель марки ОКБ-Т который по температурным характеристика незначительно уступает кабелю ЗАОТрансвок кабель марки ОГЦН, для данного курсового проекта выбран кабель ЗАО АлтайОптика марки ОКБ-Т-А8-3.0, т.к он больше всего удовлетворяет заданным параметрам. 36 6 Расчет бюджета оптической мощности 6.1 Газимурский Завод - Ушмун Для расчета оптического бюджета ВОЛС необходимо отталкиваться от протяженности планируемой линии и строительной длины кабельного барабана. В данном курсовом проекте, протяженность планируемой ВОЛС составляет L = 16 км. В данном случае, сеть связи является магистралью, в которой строительная длина определяется емкостью кабельного барабана и составляет Lс = 4 км. 𝑁 = 𝐿 𝐿 𝑐 = 16 4 = 4 Исходя из полученных значений формулы, следует что на всей протяженности будет 4 участков кабеля. Вычисленные участки кабеля будут соединены между собой при помощи неразъемного соединения (сварки). Количество таких соединений будет на «1» меньше количества участков. Однако в случае, если коннекторы на конечных узлах установлены путем приваривания пигтейлов, к общему количеству сварных соединений на линии стоит прибавить еще 2. В итоге получим 3+2=4 сварных соединений. С обеих сторон кабель будет оконечен коннекторами, поэтому будет учитываться количество коннекторов равное 2. В случае если планируется установка дополнительных коннекторов, это стоит учитывать. Потери на каждом сварном соединении для магистральной ВОЛС не должны превышать 0,03 – 0,05 дБ. (для сети доступа 0,1 - 0,15 дБ). Соответственно, вычисляем потери на сварных соединениях, умножив их количество на потери в каждом из них: А св = 4 * 0,05 = 0,2 дБ Погонные потери в оптическом волокне составляют: 37 А пог 1310 = 0,33 дБ/км; А пог 1550 = 0,22 дБ/км В результате потери в волокне составят: А вол 1310 = 0,33 дБ/км * 16 км = 5,28 дБ; А вол 1550 = 0,22 дБ/км * 16 км = 3,52 дБ. Затухание на разъѐмных соединителях: 0,5 дБ. Разъѐмных соединения два: 2 * 0,5 = 1 дБ Следовательно, бюджет проектируемой линии ВОЛС = А сумм = А вол + А св + А кон. Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 5,28+0,2 +1= 6,48 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС = 3,52+0,2+1= 4,72 дБ С учетом запаса мощности +3 дБ: Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 6,48 + 3 = 9,48 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС= 4,72 + 3= 7,72 дБ В итоге можно предположить, что оптическая линия, протяженностью 16 км, смонтирована без нарушения технологии монтажа и будет иметь затухание не более 9,48 дБ на длине волны 1310 нм, и 7,72 дБ на длине волны 1550 нм. 6.2 Ушмун-Бурукан Для расчета оптического бюджета ВОЛС необходимо отталкиваться от протяженности планируемой линии и строительной длины кабельного барабана. В данном курсовом проекте, протяженность планируемой ВОЛС составляет L = 43 км. 38 В данном случае, сеть связи является магистралью, в которой строительная длина определяется емкостью кабельного барабана и составляет Lс = 4 км. 𝑁 = 𝐿 𝐿 𝑐 = 43 4 = 11 Исходя из полученных значений формулы, следует что на всей протяженности будет 11 участков кабеля. Вычисленные участки кабеля будут соединены между собой при помощи неразъемного соединения (сварки). Количество таких соединений будет на «1» меньше количества участков. Однако в случае, если коннекторы на конечных узлах установлены путем приваривания пигтейлов, к общему количеству сварных соединений на линии стоит прибавить еще 2. В итоге получим 10+2=12 сварных соединений. С обеих сторон кабель будет оконечен коннекторами, поэтому будет учитываться количество коннекторов равное 2. В случае если планируется установка дополнительных коннекторов, это стоит учитывать. Потери на каждом сварном соединении для магистральной ВОЛС не должны превышать 0,03 – 0,05 дБ. (для сети доступа 0,1 - 0,15 дБ). Соответственно, вычисляем потери на сварных соединениях, умножив их количество на потери в каждом из них: А св = 12 * 0,05 = 0,6 дБ Погонные потери в оптическом волокне составляют: А пог 1310 = 0,33 дБ/км; А пог 1550 = 0,22 дБ/км В результате потери в волокне составят: А вол 1310 = 0,33 дБ/км * 43 км = 14,19 дБ; А вол 1550 = 0,22 дБ/км * 43 км = 9,46 дБ. Затухание на разъѐмных соединителях: 0,5 дБ. Разъѐмных соединения два: 2 * 0,5 = 1 дБ 39 Следовательно, бюджет проектируемой линии ВОЛС = А сумм = А вол + А св + А кон. Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 14,19+0,2 +1= 15,39 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС = 9,46+0,2+1= 10,66 дБ С учетом запаса мощности +3 дБ: Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 15,39 + 3 = 18,39 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС= 10,66 + 3= 13,66 дБ В итоге можно предположить, что оптическая линия, протяженностью 43 км, смонтирована без нарушения технологии монтажа и будет иметь затухание не более 18,39 дБ на длине волны 1310 нм, и 13,66 дБ на длине волны 1550 нм. 6.3 Бурукан-Батакан Для расчета оптического бюджета ВОЛС необходимо отталкиваться от протяженности планируемой линии и строительной длины кабельного барабана. В данном курсовом проекте, протяженность планируемой ВОЛС составляет L = 39 км. В данном случае, сеть связи является магистралью, в которой строительная длина определяется емкостью кабельного барабана и составляет Lс = 4 км. 𝑁 = 𝐿 𝐿 𝑐 = 39 4 = 10 Исходя из полученных значений формулы, следует что на всей протяженности будет 10 участков кабеля. Вычисленные участки кабеля будут 40 соединены между собой при помощи неразъемного соединения (сварки). Количество таких соединений будет на «1» меньше количества участков. Однако в случае, если коннекторы на конечных узлах установлены путем приваривания пигтейлов, к общему количеству сварных соединений на линии стоит прибавить еще 2. В итоге получим 9+2=11 сварных соединений. С обеих сторон кабель будет оконечен коннекторами, поэтому будет учитываться количество коннекторов равное 2. В случае если планируется установка дополнительных коннекторов, это стоит учитывать. Потери на каждом сварном соединении для магистральной ВОЛС не должны превышать 0,03 – 0,05 дБ. (для сети доступа 0,1 - 0,15 дБ). Соответственно, вычисляем потери на сварных соединениях, умножив их количество на потери в каждом из них: А св = 11 * 0,05 = 1,3 дБ Погонные потери в оптическом волокне составляют: А пог 1310 = 0,33 дБ/км; А пог 1550 = 0,22 дБ/км В результате потери в волокне составят: А вол 1310 = 0,33 дБ/км * 39 км = 12,87 дБ; А вол 1550 = 0,22 дБ/км * 39 км = 8,58 дБ. Затухание на разъѐмных соединителях: 0,5 дБ. Разъѐмных соединения два: 2 * 0,5 = 1 дБ Следовательно, бюджет проектируемой линии ВОЛС = А сумм = А вол + А св + А кон. Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 12,87+0,2 +1= 14,07 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС = 8,58+0,2+1= 9,78 дБ С учетом запаса мощности +3 дБ: Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 14,07 + 3 = 17,07 дБ 41 Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС= 9,78 + 3= 12,78 дБ В итоге можно предположить, что оптическая линия, протяженностью 39 км, смонтирована без нарушения технологии монтажа и будет иметь затухание не более 17,07 дБ на длине волны 1310 нм, и 12,78 дБ на длине волны 1550 нм. 6.4 Газимурский Завод - Трубачёво Для расчета оптического бюджета ВОЛС необходимо отталкиваться от протяженности планируемой линии и строительной длины кабельного барабана. В данном курсовом проекте, протяженность планируемой ВОЛС составляет L = 23 км. В данном случае, сеть связи является магистралью, в которой строительная длина определяется емкостью кабельного барабана и составляет Lс = 4 км. 𝑁 = 𝐿 𝐿 𝑐 = 23 4 = 6 Исходя из полученных значений формулы, следует что на всей протяженности будет 6 участков кабеля. Вычисленные участки кабеля будут соединены между собой при помощи неразъемного соединения (сварки). Количество таких соединений будет на «1» меньше количества участков. Однако в случае, если коннекторы на конечных узлах установлены путем приваривания пигтейлов, к общему количеству сварных соединений на линии стоит прибавить еще 2. В итоге получим 5+2=7 сварных соединений. С обеих сторон кабель будет оконечен коннекторами, поэтому будет учитываться количество коннекторов равное 2. В случае если планируется установка дополнительных коннекторов, это стоит учитывать. 42 Потери на каждом сварном соединении для магистральной ВОЛС не должны превышать 0,03 – 0,05 дБ. (для сети доступа 0,1 - 0,15 дБ). Соответственно, вычисляем потери на сварных соединениях, умножив их количество на потери в каждом из них: А св = 7 * 0,05 = 0,35 дБ Погонные потери в оптическом волокне составляют: А пог 1310 = 0,33 дБ/км; А пог 1550 = 0,22 дБ/км В результате потери в волокне составят: А вол 1310 = 0,33 дБ/км * 23 км = 7,59 дБ; А вол 1550 = 0,22 дБ/км * 23 км = 5,06 дБ. Затухание на разъѐмных соединителях: 0,5 дБ. Разъѐмных соединения два: 2 * 0,5 = 1 дБ Следовательно, бюджет проектируемой линии ВОЛС = А сумм = А вол + А св + А кон. Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 7,59+0,2 +1= 8,79 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС = 5,06+0,2+1= 6,26 дБ С учетом запаса мощности +3 дБ: Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 8,79 + 3 = 11,79 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС= 6,26 + 3= 9,26 дБ В итоге можно предположить, что оптическая линия, протяженностью 23 км, смонтирована без нарушения технологии монтажа и будет иметь затухание не более 11,79 дБ на длине волны 1310 нм, и 9,26 дБ на длине волны 1550 нм. 43 6.5 Газимурский Завод - Новоширокинский Для расчета оптического бюджета ВОЛС необходимо отталкиваться от протяженности планируемой линии и строительной длины кабельного барабана. В данном курсовом проекте, протяженность планируемой ВОЛС составляет L = 25 км. В данном случае, сеть связи является магистралью, в которой строительная длина определяется емкостью кабельного барабана и составляет Lс = 4 км. 𝑁 = 𝐿 𝐿 𝑐 = 25 4 = 7 Исходя из полученных значений формулы, следует что на всей протяженности будет 7 участков кабеля. Вычисленные участки кабеля будут соединены между собой при помощи неразъемного соединения (сварки). Количество таких соединений будет на «1» меньше количества участков. Однако в случае, если коннекторы на конечных узлах установлены путем приваривания пигтейлов, к общему количеству сварных соединений на линии стоит прибавить еще 2. В итоге получим 6+2=8 сварных соединений. С обеих сторон кабель будет оконечен коннекторами, поэтому будет учитываться количество коннекторов равное 2. В случае если планируется установка дополнительных коннекторов, это стоит учитывать. Потери на каждом сварном соединении для магистральной ВОЛС не должны превышать 0,03 – 0,05 дБ. (для сети доступа 0,1 - 0,15 дБ). Соответственно, вычисляем потери на сварных соединениях, умножив их количество на потери в каждом из них: А св = 7 * 0,05 = 0,35 дБ Погонные потери в оптическом волокне составляют: А пог 1310 = 0,33 дБ/км; 44 А пог 1550 = 0,22 дБ/км В результате потери в волокне составят: А вол 1310 = 0,33 дБ/км * 25 км = 8,25 дБ; А вол 1550 = 0,22 дБ/км * 25 км = 5,5 дБ. Затухание на разъѐмных соединителях: 0,5 дБ. Разъѐмных соединения два: 2 * 0,5 = 1 дБ Следовательно, бюджет проектируемой линии ВОЛС = А сумм = А вол + А св + А кон. Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 8,25+0,2 +1= 9,45 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС = 5,5+0,2+1= 6,7 дБ С учетом запаса мощности +3 дБ: Для сигнала на длине волны 1310нм: Оптический бюджет ВОЛС = 9,45 + 3 = 12,45 дБ Для сигнала на длине волны 1550нм: Оптический бюджет ВОЛС = 6,7 + 3= 9,7 дБ В итоге можно предположить, что оптическая линия, протяженностью 25 км, смонтирована без нарушения технологии монтажа и будет иметь затухание не более 12,45 дБ на длине волны 1310 нм, и 9,7 дБ на длине волны 1550 нм. |