Дипломная работа на тему «Анализ возможности построения ВОЛС на участке Ижевск – Воткинск»

Введение
В последние годы в сфере телекоммуникаций отмечается динамичный рост спроса на предоставление услуг связи, что вызывает повышение нагрузки на существующие телекоммуникационные системы и сети. Эта тенденция в основном связана с увеличением числа пользователей интернета, а также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Это является причиной того, что волоконно-оптические линии, обеспечивавшие наибольшую пропускную способность, являются сейчас наиболее часто используемым способом реализации сетей связи. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей.
…

1.1 Назначение и классификация ВОЛС
Развитие технологии изготовления световодов с малыми потерями, быстродействующих генераторов когерентного излучения и светочувствительных приборов сделало возможным практическое применение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), демонстрирующих высокие эксплуатационные показатели. Это, прежде всего широкая полоса пропускания и высокая пропускная способность, свойственная оптическим методам передачи и обработки сигналов, практически полная защищенность от внешних электромагнитных воздействий и межканальных взаимных влияний, эксплуатационная безопасность. Перехват передаваемого сигнала невозможен без разрушения световода, т. е. ВОЛС обеспечивает высокую степень защиты передаваемой информации. Замена цветных металлов материалами с неограниченными сырьевыми ресурсами, потенциально простая технология производства волоконно-оптических кабелей существенно удешевляют линии связи [3].
…

1.2.1 Оконечное оборудование ВОЛС
В состав оконечного оборудования ВОЛС входят [4]:
• оптические мультиплексоры;
• оптические приёмниками и передатчики.
Оборудование устанавливается на оконечных пунктах магистральной линии и обеспечивает формирование группового оптического информационного сигнала, его передачу по оптической линии связи, приём, демультиплексирование и формирование выделяемых сигналов на приёмной стороне. В большинстве случаев оборудование мультиплексирования-демультиплексирования и приёма-передачи конструктивно выполняется в виде единого устройства. Это упрощает монтаж и обслуживание технических средств. В этих же целях в состав устройств входят интегрированные средства контроля и диагностики состояния оборудования.
Одним из лидеров в производстве оборудования ВОЛС является компания Alcatel-Lucent. В качестве примера оборудования можно рассмотреть мультиплексор-коммутатор Alcatel 3600, внешний вид которого представлен на рисунке 1.1.
…

1.2.2 Линейное оборудование ВОЛС
При значительной протяжённости ВОЛС затухание и дисперсия сигнала в линии делают невозможным его корректный приём на оконечных пунктах линии. В этих случаях организуют промежуточные пункты – усилительные и регенеративные. Усилительные пункты обеспечивают усиление сигнала при его затухании, а регенеративные – полное восстановление сигнала при затухании и дисперсии. Усилитель-регенератор Alcatel-Lucent 7750 обеспечивает работу в режимах усиления или регенерации. Предусмотрена автоматическая смена режимов работы в зависимости от характеристик обрабатываемого сигнала. Внешний вид устройства показан на рисунке 1.2. Устройство может работать автономно или в составе комплекса оборудования на обслуживаемых и необслуживаемых регенерационных и усилительных пунктах.

Рисунок ‎1.2 – Усилитель-регенератор Alcatel-Lucent 7750 Main Street
1.2.
…

1.3 Типы и характеристики используемого кабеля
На магистральных волоконно-оптических линиях передачи данных, средой распространения сигнала является оптическое волокно (ОВ), а направляющей системой – оптический кабель (ОК). В состав ОК входят одно или несколько ОВ, несущие элементы, защитное покрытие.
В зависимости от соотношения между диаметром стекловолокна и длиной волны светового излучения в световодной линии может распространяться одна волна (одномодовый режим) или одновременно много типов волн (многомодовый режим) [1] . Одномодовый режим обеспечивается в том случае, если диаметр волокна составляет порядка 6 мкм. Диаметр сердцевины в многомодовой световодной линии составляет 50…100 мкм. Преимуществами многомодовых волокон являются простота изготовления, лёгкость введения светового пучка, мягкие требования к точности соединения волокон друг с другом.
…

2.1 Характеристика населённых пунктов
2.1.1 Ижевск
Город Ижевск – столица Удмуртской Республики, крупный административный, экономический, транспортный, торговый, образовательный и культурный центр Поволжья и Урала.
Город располагается в восточной части Восточно-Европейской равнины, в междуречье Вятки и Камы, на несудоходной реке Иж, правом притоке реки Камы.
В городе действуют филиалы крупнейших российских и зарубежных коммерческих банков. Основу экономического и социального развития Ижевска составляет промышленное производство с долей численности работающих 31,7 % от среднесписочной численности работников организаций города Ижевска.
Население Ижевска состоянию на начало 2015 года составляет 642 тысячи человек.
2.1.2 Воткинск
Воткинск – Город в Удмуртии, административный центр Воткинского района, в состав которого не входит.
Расположен в Прикамье, на реке Вотка (бассейн Камы), в 62 км к северо-востоку от административного центра региона – Ижевска.
…

2.2 Характеристика существующего состояния связи
В настоящее время между городами Ижевск и Воткинск проложена кабельная линия связи. Действующая кабельная линия связи выполнена по симметричному междугороднему кабелю типа МКСБ 4х4х1,2 и уплотнена системой передачи К-60.
Кабельные линии и комплекс технических средств, эксплуатируемые на данном участке, морально устарели и физически обветшали. Соответственно, качество связи не удовлетворяет не только перспективным, но и существующим в настоящий момент потребностям абонентов – организаций и населения указанных населённых пунктов. Наибольшее число нареканий вызывает надёжность связи. В результате износа кабеля происходят систематические повреждения и выходы из строя линии связи, что приводит к нарушению в обслуживании абонентов. Кроме того, моральное устаревание используемого оборудования не позволяет обеспечить необходимое число каналов с достаточной пропускной способностью.
…

2.3 Анализ и обоснование необходимости сооружения новой линии связи
Учитывая требования задания на проектирование концепции развития ВСС РФ, проектируемая линия связи должна отличаться высокой эксплуатационной надежностью и давать возможность осуществления всех видов связи и каналов передачи информации.
Наиболее актуальным и эффективным решением данной проблемы является сооружение между городами Ижевск и Воткинск многоканальной цифровой ВОЛС.
…

2.4 Определение требуемого числа каналов связи
Число каналов, связывающих выбранные населённые пункты – Ижевск и Воткинск, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения в использовании услуг телефонной связи.
Численность населения в любом населённом пункте может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Также учитывается статистика по росту населения и оценка периода времени до запуска проектируемой сети в эксплуатацию – вводится понятие т.н. «проектного периода».
Численность населения в каждом из рассматриваемых населённых пунктов на момент запуска проектируемой линии связи в эксплуатацию определяется с помощью выражения:
, где
• – численность населения в данном населённом пункте на момент последней переписи населения;
• – коэффициент, учитывающий годовой прирост населения;
• – проектный период, т.е.
…

3.1 Основные требования по выбору трассы
Для проектируемой ВОЛС оконечными пунктами являются города Ижевск и Воткинск.
Трасса проектируемой магистральной волоконно-оптической кабельной линии связи определяется из следующих условий:
• минимальная протяжённость трассы;
• по возможности, в обход населенных пунктов;
• минимальный объём строительных работ;
• максимальное использование средств механизации и автоматизации при прокладке кабеля;
• минимизация затрат по защите кабелей от ударов молнии всех видов опасных и мешающих электромагнитных влияний и коррозии;
• удобство эксплуатации линейных сооружений и надежной их работы.
При прокладке волоконно-оптического кабеля в полосе отвода железных дорог учитывается, что кабельная линия и высоковольтные линии автоблокировки и диспетчерской централизации (ВПСЦБ) по возможности разместятся по разные стороны пути.
…