ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЛП НА УЧАСТКЕ 689КМ

В данной статье рассматривается актуальная задача проектирования и расчёта параметров волоконно-оптической линии передачи.

Поставлены следующие задачи:

1. Рассчитать показатели надёжности ВОЛП;
2. Рассчитать энергетический бюджет ВОЛП;
3. Рассчитать дисперсионные характеристики;
4. Рассчитать план электропитания;
5. Спроектировать схему организации связи, схему тактовой синхронизации, схему управления и мониторинга.

Волоконно-оптическая линия передачи (ВОЛП), волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) – волоконно-оптическая система, состоящая из активных и пассивных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом диапазоне.

Активные элементы ВОЛП:

• Мультиплексор/демультиплексор – широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Могут работать как во временной, так и в частотной областях.
• Регенератор – устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Могут быть оптическими и электрическими.
• Усилитель – устройство, усиливающее мощность сигнала. Также могут быть оптическими и электрическими.
• Лазер – источник монохромного когерентного оптического излучения. В некоторых системах лазер может быть сразу и модулятором.

Пассивные компоненты ВОЛП:

• Оптический кабель – кабель на основе волоконных световодов, предназначенный для передачи оптических сигналов в линии связи.
• Оптическая муфта – устройство, используемое для соединения двух или более оптических кабелей.
• Оптический кросс – устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.

Преимущества ВОЛП:

1. Малое затухания сигнала;
2. Высокая пропускная способность, следовательно высокая скорость передачи информации;
3. Надёжность оптической среды;
4. Информационная безопасность;
5. Пожаро- и взрывобезопасность.

Недостатки ВОЛП:

1. Относительная хрупкость волокна при сильно изгибе;
2. Сложность изготовления волокна;
3. Относительная дороговизна оптического оборудования;
4. Сложность соединения в случае разрыва.

Исходные данные:

Общая протяжённость трассы: 689 км, количество узлов связи: 5, длина участка: 136/109/128/148/168 км, передаваемый интерфейс: STM-16.

Подбор оборудования:

1) Оптический кабель.

Кабель – стандартный в грунт – ОКГЦ. Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме  подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях, на мостах и в шахтах, в воде при пересечении болот, озер и рек с максимальной глубиной не более 10м.

2) Оптическое волокно.

Оптическое волокно Fujikura FutureGuide ACE – Волокно Fujikura FutureGuide ACE – одномодовое волокно с улучшенными характеристиками на изгиб и низкими потерями. Предназначено для использования в сетях дальней связи, городских сетях, сетях доступа и сетях FTTH. Волокно ACE полностью совместимо с уже проложенными одномодовыми стандартными волокнами - диаметр модового эквивалентен большинству стандартных одномодовых волокон. Не возникает проблем при сращивании волокон. Волокно предназначено для телекоммуникационных приложений в диапазоне длин волн от 1260 нм до 1650 нм. Покрытие СРС применимо для широкого диапазона конструкций кабеля. Рекомендованные условия хранения: от +20 º С до +35 º С, при относительной влажности < 98%. Волокно не только полностью удовлетворяет стандартам ITU-T G.652.D и ITU-T G.657.A1, но и превосходит требования стандарта ITU-T G.657.A1.

3) Оптический интерфейс.

Таблица 1.

Оптический интерфейс V-16.2 и его характеристики

3) Оптический мультиплексор.

Мультиплексор FLEXGAIN FOM2,5GL2 предназначен для построения мультисервисных оптических сетей уровня STM-64/16/4/1 SDH-иерархии любой сложности.

Применение: входит в состав мультисервисной транспортной платформы и предназначен для построения мультисервисных оптических сетей уровня STM-1/4/16/64 SDH-иерархии любой сложности.

Расчёт показателей надежности ВОЛП.

Таблица 2.

 Исходные данные для расчётов ВОЛ

При проектировании ВОЛС производится оценка показателей надёжности на соответствие требованиям надёжности:

Кг – коэффициент готовности;

Tв сист. – среднее время восстановления системы;

Tср. сист. – среднее время безотказной работы;

Кп – коэффициент простоя.

Требуемые значения показателей надёжности, в соответствии с Руководящим документом Минсвязи России РД 45.047-99 «Линии передачи волоконно-оптические на магистральной и внутризоновых первичных сетях ВСС России. Техническая эксплуатация»:

Кг каб.>0,985; Кг сист.>0,995;

Тв сист.<5,2 часа; Тср. Сист.>340,5 часов; Кп<0,1823.

Интенсивность отказов волоконно-оптической линии связи определяется как сумма интенсивностей отказов мультиплексора и кабеля:

λ_сист = λ_м * n_м + λ_каб * L = 2,5 * 10^-6 * 5 + 3,88 * 10^-7 * 689   = 281,21*10^-6  1/ч,

где:

λ_м - (1/ч) - интенсивность отказов мультиплексора;

n_м - количество мультиплексоров;

λ_каб  - (1/ч.) – интенсивность отказа кабеля;

L – протяжённость ВОЛС.

Среднее время безотказной работы системы:

Т_{ср.сист.} =  =   =3556 ч

Среднее время восстановления системы:

Т_в.сист. =  =  =  9,57 ч.     (1)

Коэффициент готовности системы:

К_г =   =  = 0,997                                                         (2)

Коэффициент простоя (плотность повреждений):

К_п = 1 – К_г = 1 – 0,997 = 0,003                                                                         (3)

Таблица 3.

Результаты расчётов показателей надёжности ВОЛ

Таким образом, исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что ВОЛС удовлетворяет нормам надёжности.

Список литературы:

1. Иванов А.Б Волоконная оптика. Компоненты и системы передачи, измерения. – М.: Сайрус системс, 1999.