3 Рабочая документация
3.1 Краткая характеристика оборудования и основные расчеты по определению параметров ВОСП
3.1.1 Характеристики приёмопередатчика
Характеристики приёмопередатчика ВОСП приведена в виде таблицы 3.1.
Таблица 3.1- Характеристики приёмопередатчика
| Характеристика | Значение |
| Скорость передачи, Мбит/с | 155,52 |
| Рабочий диапазон волн, нм | 1530 … 1560 |
| Передающий блок: | |
| Тип источника лазер | QML 5S791 |
| Средняя выходная мощность, дБ | -2 |
| Максимальный коэффициент модуляции, дБ | 10 |
| Спектральная ширина на –20 дБ, нм | 0,1 |
| Пороговый ток, мА | 8 … 45 |
| Модулирующий ток, мА | 10 … 50 |
| Частота модуляции, ГГц | 0,8 |
| Напряжение питания, В | 1,5 |
| Приёмный блок: | |
| Минимальная чувствительность, дБ | -29,5 |
| Шумовая полоса, МГц | 475 |
| Темновой ток, А | 10-8 |
| Полоса частот, ГГц | 3,5 |
| Коэффициент лавинного умножения | 10 |
3.1.2 Расчет помехозащищенности некогерентных ВОСП
Для скорости приёма 155,52 Мбит/с в использумой аппаратуре используем лавинный фотодиод марки QDAX – 500 изготовлен из InGaAs/InGaAsP/InP с техническими характеристиками, которые приведены в конце пояснительной записки [П.Г.].
Для качественного приема сигнала необходим определенный уровень соотношения Сигнал / Шум [14].
Расчет производим для рабочей температуры Т = 300 К:
, (3.1)
Сигнальная составляющая тока определяется [14]:
I = Si · РC, (3.2)
Где Р с = 10 0,1 · Рмин = 10-2,95 = 0,0011.
Квантовая эффективность[14]:
, (3.3)
где ћ – постоянная Планка и составляет ћ = 6,62 · 10-34 Вт с/Гц; q = 1,6 · 10-19 Кл; f = с/λр = 3 · 108 / 1,55 · 10-6 =1,935 · 10-14 , тогда [14]:
Эквивалентная емкость С и сопротивление нагрузки фотодиода R связаны следующим соотношением с полосой пропускания прибора [14]:
, (3.4)
Из формулы (3.4) находим R [14]:
Ом
Известно несколько способов приема оптического сигнала:
- прямое фотодетектирование (включает некогерентный энергетический прием);
- метод фотосмещения (когерентный, гетеродинный).
Ниже рассматриваем некогерентную ВОСП.
Определяем для некогерентной ВОСП отношение сигнал/шум по формуле (3.5) с учетом формулы 3.1:
(3.5)
3.1.3 Расчет порога чувствительности ПРОМ ВОСП
Порог чувствительности для цифрового ПРОМ (приемного оптического модуля) рассчитываем по формуле (3.6) согласно [15]:
, (3.6)
где коэффициент:
, (3.7)
где Q – аргумент функции ошибок , для РОШ =10-7 Q = 5,2 [15].
После подстановки получим (для ЛФД) [15].
Тогда, согласно формуле 3.6:
Пороговая чувствительность ПРОМ позволяет принимать полезный сигнал без дополнительных усилителей, потому что минимальный уровень приема сигнала приемника составляет 1,5 мкВт.
3.1.4 Вопросы надежности ВОСП
Надежность – одна из важнейших характеристик современных сетей связи. Особенно высокие требования по надежности предъявляются к кабельным магистралям с большой пропускной способностью [22].
Основной задачей системы технического обслуживания оптических кабельных магистралей является обеспечение качественной и бесперебойной работы трактов и каналов связи.
Данная задача решается в условиях воздействия на ВОЛС различных дестабилизирующих факторов, приводящих к появлению неисправностей, ухудшающих качество передачи информации и отказам связи в части каналов, отдельных трактов или к полному прекращению связи по ВОЛС.
В связи с отсутствием экспериментальных данных о длительности эксплуатации ВОЛС можно воспользоваться средними значениями для обычных кабельных магистралей. Данное предположение основано на идентичности основных причин возникновения отказов.
Отказы возникают в результате внешних воздействий или из-за внутренних причин, статистика которых характеризуется следующими данными в процентах (таблица 3.2):
Таблица 3.2- Статистика отказов
| Причины отказов ВОСП (с ВОЛС) | Доля, % |
| Механические повреждения от земляных работ | 61 |
| Ошибки строительства и эксплуатации | 9 |
| Грозы | 17 |
| Сели, землетрясения, обвалы, вибрации грунта | 7 |
| Прочие причины | 6 |
Отказы и неисправности ВОСП (с ВОЛС) возникают в любой момент, образуя во времени случайный процесс – поток отказов.
Процесс устранения отказов на ВОСП характеризуется временем восстановления tВ, которое в данном дипломном проекте (с учетом статистики в реальных ВОСП) принимается равным 0,5 ч. Время безотказной работы ТБ.Р>>tВ и ТБ.Р = 7,72·104 ч.
Тогда интенсивность потока отказов будет равна [22]:
= 1/ТБ.Р, (3.8)
= 1/7,72·104 = 12,953·10-6ч-1
Восстановление исправного состояния ВОСП происходит в течение случайного времени tВ, распределенного по закону Пуассона с параметром, называемым производительностью подсистемы [22]:
= 1/tВ, (3.9)
= 1/0,5 = 2 ч-1
Определим интенсивность отказов для ВОСП протяженностью (на участке УСП-АМТС ГТС г. Кзыл-Орда) L = 2,835 км [22]:
= /L, (3.10)
= 12,953·10-6/2,835 = 4,5689·10-6 ч-1/км
Одним из основных параметров оценки качества работы ВОСП является плотность повреждений m, приходящихся на 2,835 км трассы в год [22]:
m = ·L·8760, (3.11)
где 8760 – число часов в году; L – длина трассы, при которой определяется значение m:
m = 4,5689·10-6 ·2,835 ·8760 = 0,1134
По приведенным выше формулам была составлена программа на языке программирования Borland Pascal 7.0. Результаты работы и алгоритм программы представлены (рисунок 1) в конце пояснительной записки [П.Г.].
3.2 Проверочная оценка надежности существующей кольцевой структуры SDH с новым направлением
Известно, что первичная, или транспортная сеть SDH, подвержена относительно частым повреждениям. Однако трудно определить, какое влияние эти повреждения оказывают на трафик или качество передачи информации, поскольку величина потерянного трафика зависит от конкретного времени повреждения, возможностей перемаршрутизации, от резервирования на самой трассе [25].
Известно также, что в сетях SDHприменяется защитное резервирование (protection) и резервное восстановление (restoration). Первое производится автономно на физическом уровне, с использованием заранее выделенных резервных емкостей, второе, в зависимости отситуации на сети, предполагает переключение трактов на сетевом уровне под действием команд системы управления [25].
Под надежностью сети будем понимать минимальную надежность связи между всеми парами узлов сети.
Возможны два варианта реализации кольцевой структуры одно- и двунаправленная схема кольца. В двунаправленной схеме направление обхода кольца задается исходя из минимального расстояния, которое необходимо пройти до встречного узла. Выбранные направления обхода между различными узлами указаны в таблице 1[П.Г].
Рассмотрим задачу определения надежности связи в сети между двумя узлами, если известно множество путей, которые могут быть использованы для этой связи, и известны надежность рij всех ребер bij и надежность рi всех узлов аi сети, образующих пути [26].
Надежность k-го пути оценивается вероятностью работоспособного состояниявсех ребер и узлов, образующих этот путь, то есть:
,(3.12)
Эта формула используется при последовательном соединении элементов составляющих путь. При параллельном соединении элементов с надежностями ,…,общая надежность системы определяется [26]:
, (3.13)
В нашем случае параллельными являются основные и резервные пути, причем если основной и резервный путь устанавливаются по совпадающим участкам сети, то будем считать, что имеется только основной путь.
Для кольцевой двунаправленной структуры сети имеется два параллельных пути: один основной путь в прямом направлении по кольцу и один резервный в обратном. Поэтому, исходя из формулы (3.12) имеем:
, (3.14)
где– надежность основного пути; − надежность резервного пути определяются по формуле (3.13) [26].
Для определения надежностей путей, зависящих от их длины и числа узлов, будем использовать следующий метод расчета.
Исходные данные для расчёта приведены ниже в таблице 3.3.
Таблица 3.3- Исходные данные для расчёта
| Параметры надежности | Значение |
| Интенсивность отказов оборудования узла, ,1/ч | 10∙Е-7 |
| Интенсивность отказов кабеля (на 1 км длины), ,1/ч | 5∙Е-7 |
| Среднее время восстановления отказа линии связи, час | 5 |
Интенсивность восстановления равна согласно формуле (3.9). Таким образом, надежность волоконно-оптической линии связи длиной L равна:
, (3.15)
Каждому узлу сети присвоим целое число, соответствующее номеру узла при прямом обходе кольца. Тогда любое соединение от узла с кодом i к узлу с кодом j будет проходить через b линейных участка и b + 1 узла, где b определяется в зависимости от кода узла [26].
Таким образом, имеем для надежности основного пути:
, (3.16)
где и – соответственно надежность узла и надежность линии (звена) сети [26].
Для упрощения расчетов будем определять надежность не каждого ребра сети в отдельности, а всех линий пути вместе взятых (суммарной длиной Lμ ):
, (3.17)
где – надежность линии связи длиной [26].
Резервный путь от узла i к узлу j используется только в том случае, если какой-либо узел или ребро в прямом направлении окажется неработоспособным. Надежность резервного пути будет определяться только надежностью пути в обратном направлении от исходного узла до целевого, который физически совпадает с прямым путем от целевого узла до исходного (j - i).
Поэтому надежность резервного пути определяется по формуле (3.17) с учетом отношения (3.16), в котором i = j, j =i:
Рассчитаем надежности связей узла 52(АТСЭ) кольца СЦИ:
(3.18. а)
(3.18. б)
тогда согласно формулам (3.18. а) и (3.18. б):
Аналогично вычисляем надежности других узлов сети, выбирая кратчайшее расстояние обхода кольца (учитываем и новое направление). Результаты расчета представлены в таблице 2 [П.Г.].
Для кольцевой однонаправленной сети в отличие от двунаправленного кольца, прямой и обратный пути сигналов проходят по разным участкам сети, так как информация передается только в одном направлении. Таким образом, надежность основного пути определяется [26]:
, (3.19)
где и и определяются по описанной выше методике расчета надежности в двунаправленном кольце (определяем и на новое направление).
Результаты вычислений надежностей связей в однонаправленном кольце приведены в таблице 3 [П.Г.].
Анализ сети СЦИ ГТС г. Кзыл-Орды с новым направлением осуществляется по критериям надежности и пропускной способности транспортной системы сети.
Минимальное значение надежности согласно таблицам 3.5 и 3.6:
двунаправленное кольцо 0,995;
однонаправленное кольцо 0,993.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что лучшим как по критерию надежности, так и по пропускной способности является вариант двунаправленного кольца.
3.3 Вопросы организация сети СЦИ
3.3.1 Проверочный план мультиплексирования
Транспортная сеть ГТС города Кзыл-Орды построена на оборудовании SDH производства компании ECI Telecom (Израиль). В узлах сети расположены синхронные цифровые мультиплексоры (Synchronous Digital Multiplexer SDM), связанные друг с другом магистральными оптоволоконными кабелями [27].
В настоящее время сеть предоставляет возможность передачи до 63 каналов Е1 (2 Мбит/с) по модулю STM-1 или 252 Е1 по модулю STM-4. Такая пропускная способность обеспечивает передачу 1890 или 7560 телефонных каналов, используя при этом лишь два оптических волокна в кабеле, используемым PDH-интерфейсом является G.703 [27].
От пользователей в SDM поступают потоки 2,048 Мбит/с, трассы прохождения потоков задаются программно. Кольцевая структура и резервирование каналов обеспечивают связность сети при авариях на магистралях и бесперебойность передачи данных.
План мультиплексирования включает в себя информацию о топологии сети, линейных и трибутарных соединениях в пределах проектируемой сети и соединениях с другими сетями СЦИ.
На его основе выбирается необходимый уровень линейного сигнала (STM-N) и рассчитывается требуемый объем оборудования СЦИ.
Выбранная по критерию надежности и пропускной способности радиально-кольцевая топология сети наиболее удачно подходит для организации связи городской телефонной сети. Главным преимуществом данного выбора является стопроцентное резервирование нагрузки станций входящих в основное кольцо [27].
Тип резервирования – 2F-BSHR (двухволоконное двунаправленное самовосстанавливающееся кольцо), позволяет в автоматическом режиме коммутировать основные потоки полезной нагрузки к узлам сети в обход поврежденного линейного участка сети.
Исходными данными для расчета сети СЦИ (с новым направлением) является матрица соединительных линий между АТС (таблица 2). Пользуясь данными этой таблицы, определим число ИКМ потоков в кольце СЦИ (с новым направлением) [П.Б.].
При этом необходимо учесть, что через АТС-56/57/АМТС проходит исходящая и входящая нагрузка на АТС-565/УСП. Кроме того, сетевой элемент АТС-56/57/АМТС обрабатывает исходящий и входящий трафик на и от АМТС и входящий трафик на УСС. Результаты расчетов сведем в таблицу 1 [П.Д.]
Емкость линейного сигнала STM-N при резервировании в режиме 2F-BSHR виртуально разделяется на две равные части (соответственно для рабочих и резервных трактов). Поэтому уровень линейных сигналов в двунаправленном кольце с резервированием 2F-BSHR определяется суммарным максимальным числом ИКМ трактов на одном из его участков [27]:
, (3.20)
где – количество основных 2 Мбит/с трактов; – количество резервных 2 Мбит/с трактов.
- определяется как:
.
По таблице 3.7 находим максимальное число основных 2 Мбит/с трактов:
тракт 2Мбит/с.
Учитывая формулу (3.20) найдем :
тракта 2Мбит/с.
Данная топология сети требует использования сигнала уровня STM-4.
Число требуемых для организации СЦИ сети мультиплексоров:
- уровень STM-4 (мультиплексор ввода-вывода) – 5 мультиплексоров;
- уровень STM-1 (терминальный мультиплексор) – 6 мультиплексора (2 мультиплексора в направлении АТС-56/57/АМТС-. АТСЭ-565/УСП).
Схема проверочного плана мультиплексирования сети представлена на рисунке 1 [П.Д].
3.3.2 Проверочный расчет объема линейного оборудования СЦИ
Для подключения станции к кольцу SDH на станции предусматривается установка мультиплексора ввода/вывода (ADM) SDM-4 и SDM-1 (в новом сегменте SDM-1).
Мультиплексор служит как для сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для демультиплексирования, т.е. разборка высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков [28].
Мультиплексор может также осуществлять локальную коммутацию входа одного трибного интерфейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило, эта коммутация ограничена трибами 2 Мбит/с [28].
Мультиплексор ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков, а также осуществлять замыкание канала приема на канал передач в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца (а также по топологии «точка-точка») [28].
В дипломном проекте предлагается на рассматриваемом участке АТС-56/57/АМТС- АТСЭ-565/УСП, также использовать однотипное оборудование. Применение однотипного оборудования-мультиплексора позволяет упрощать вопросы по взаимодействию различных участков сети в целом.
В конце пояснительной записки приведены основные блоки и структурная схема, а также внешнее исполнение мультиплексора (рисунки 2,3) [П.Д.].
Количество трибутарных модулей рассчитывается с учетом принципа их резервирования 1:N (один резервный модуль на группу из N рабочих):
, (3.21)
Где – число 2 Мбит/с трактов ввода/вывода на сетевом узле; – количество 2 Мбит/с трактов включаемых в один модуль.
Для данного трибутарного модуля .
Количество трибутарных потоков на сетевом узле берем из таблицы (3.7).
3.3.3 Вопросы организации синхронизации сети СЦИ
Существует список рекомендаций МСЭ устанавливающих стандарты для большинства параметров синхронизации: G.803, G.810, G.811, G.812, G.823, G.824.
Главные составляющие цепи синхронизации СЦИ показаны в следующей таблице (таблица 3.4).
Таблица 3.4- Главные составляющие цепи синхронизации СЦИ
| Главные составляющие цепи синхронизации СЦИ | Функции |
| первичный опорный тактовый генератор – PRC | определяет долговременную стабильность частоты синхронизации |
| вторичный (ведомый) тактовый генератор – SSU (Synchronization Supply Unit) | регенерирует синхросигнал после прохождения им цепи элементов сети и служит временной заменой для части сети в случае выхода из строя PRC или потери соединения с ним |
| внутренний тактовый генератор в элементах сети СЦИ – SETS (SDH Equipment Timing Source) | предоставляет большую гибкость в выборе сигналов для синхронизации. |
Данные источники синхронизации (таблица 3.4) имеют следующие характеристики (таблица 3.5).
Таблица 3.5- Характеристики источников синхронизации
| Источники синхронизации | Характеристики |
| PRC – автономный и радиоуправляемый на спутниках GPS навигационной системы (Рекомендация МСЭ G.811), (имеются два вида): | 1)выходной интерфейс: 2048 МГц и 2048 кбит/с (Рекомендация МСЭ G.703); 2)собственная точность: ± 110Е-11. |
| Вторичный (ведомый) тактовый генератор SSU – второй уровень в иерархии качества оборудования синхронизации. Его характеристики (Рекомендация МСЭ G.812): | 1)входной интерфейс: 2048 МГц, 2048 Кбит/с (Рекомендация МСЭ G.703); 2)собственная точность: 210Е-9…310Е-7. |
Источник синхронизации в оборудовании СЦИ SETS соединен с входным или выходным сигналами сетевого элемента через интерфейсы передающие полезную нагрузку или интерфейсы синхронизации.
Характеристики (Рекомендация МСЭ G.813):
синхронизирующие входные сигналы:
Т1, источник – СЦИ, (STM-N) (G.707);
Т2, источник – PDH, 2048 кбит/с (G.703/704);
Т3, источник – синхросигнал 2048 МГц или 2048 Кбит/с (G.703/704);
синхронизирующие выходные сигналы:
а) Т4, внешний сигнал синхронизации 2048 МГц (G.703);
б) Т4, 2048 кбит/с (G.703/704).
собственная точность: минимальная ± 4,6∙10Е-6.
Структурная схема SETS показана на рисунке 3.1.
Для транспортировки сигнала синхронизации в сети СЦИ обычно используются сигналы полезной нагрузки (трафика). Для удовлетворения стандартам качества цифровых международных соединений (G.822) первичный источник синхронизации должен соответствовать стандарту PRC (G.822).
Рисунок 3.1 − Синхронизация оборудования СЦИ
Для надежной синхронизации, мультиплексоры сети СЦИ должны иметь несколько дублирующих источников синхронизации:
PRC или источник сигнала качеством не ниже PRC;
вторичный тактовый генератор (SSU);
собственный источник синхронизации (SETS).
Максимально допустимое количество сетевых элементов сети (NE) между двумя SSU равно 20, максимально допустимое количество SSU в цепи синхронизации – 10. Общее число последовательно синхронизируемых элементов (NE и SSU) не должно превышать 60.
Распределение сигнализации для проектируемой сети показано на рисунке 4 [П.Д.].
Самовосстанавливающиеся структуры в сети СЦИ – кольца и звенья в условиях аварии на сети выполняют автоматическую переконфигурацию распределения синхронизации, которая управляется с помощью тайм-маркера и приоритетов переключения оборудования СЦИ. Критерием для переключения источников в сетевых элементах синхронизации могут служить следующие события:
LOS (потеря сигнала);
LOF (потеря цикла);
AIS (сигнал индикации аварии);
ТМА (аварийный сигнал маркера синхронизации);
Exc.BER (интенсивность битовых ошибок 10).
Информация в байте маркера синхронизации SSM приведена в конце пояснительной записки (таблица 2) [П.Д.].
Информация о качестве источника синхронизации передаётся в битах 5–8 байта S1 заголовка MSOH кадра STM-1. В таблице 2 указана информация, содержащаяся в байте маркера синхронизации SSM [П.Д.].
Пояснения к таблице 2[П.Д.]:
PRC, при получении SSM со значением 5-8 битов 0010, каждый сетевой элемент синхронизируется этим опорным генератором с уровнем качества Q1.
SSU-A, при получении SSM со значением 5-8 битов 0100 указывает на использование источника синхронизации, соответственно G.812T ITU-T с уровнем качества Q2.
SSU-B, уровень качества Q3 почти на порядок ниже, чем для транзитного SSU.
SEC, источник синхросигналов мультиплексора байт маркера синхронизации SSM посылается том случае, если в списке приоритетов отсутствуют другие источники тактовых сигналов.
Качество неизвестно: этот байт SSM передаётся сетевым элементом на выход STM до тех пор, пока внутренний кварцевый генератор не будет синхронизирован с источников входящих тактовых сигналов.
Для синхронизации не используется байт маркера синхронизации со значением 5-8 битов 1111 (Q6) передаётся автоматически в случае синхронизации SDH-порта в обратном направлении. Таким образом, предотвращается образование шлейфа по синхронизации.
Основными требованием при планировании сети синхронизации является наличие основных и резервных путей распространения сигнала синхронизации, с соблюдением требуемой иерархии, а также отсутствие возможностей возникновения замкнутых петель синхронизации.
Узел АТС-56/57/АМТС назначается ведущим (мастер-узел). На него подается сигнал синхронизации от внешнего PRC (Q1). В качестве источника будем использовать эталонный сигнал PRC с частотой 2048 кГц от спутниковой системы глобального позиционирования GPS. Он является первым приоритетом для узла АТС-56/57/АМТС. Альтернативным источником синхронизации для ведущего узла является станция DMS-100/200 АТС-56/57/АМТС.
От узла АТС-56/57/АМТС основная синхронизация Q2 распределяется в сигнале STM-4 последовательно к узлам АТС-55, АТС-55 (направление по часовой стрелке) и к узлам АТС-53, RSU-54 (направление против часовой стрелки), с первым приоритетом для этих узлов.
Схема организации синхронизации сети СЦИ представлена на рисунке 1 [П.Е.].
Распределение источников синхронизации на сети СЦИ ГТС города Кзыл-Орды показаны (в таблице 1) в конце пояснительной записки [П.Е.].
3.3.4 Вопросы организации сети управления
Менеджмент сети – термин, обозначающий процесс по которому одна или несколько управляющих систем, контролирует сеть оборудования.
Для того чтобы управление имело место, необходимо существование коммуникационного пути между каждым элементом оборудования (NE) и его системой управления (EM-OS), а также между несколькими системами управления EM-OS. Необходимым является также наличие графического пользовательского интерфейса (ГПИ) в системе управления.
Коммуникационные каналы сети передачи данных (СПД) между элементами сети и их системой управления несут:
информацию управления;
информацию конфигурации;
запросы информации от системы управления к элементам;
аварийную информацию и сообщения ответов от элементов к системе управления.
В сетях СЦИ, каналы СПД в основном транспортируются в байтах служебных каналов передачи данных (DCC) заголовка кадра STM-N.
Базовые требования к каналам СПД:
доставка сообщений от источника к пункту сообщения;
возможность альтернативной маршрутизации;
скорость доставки сообщения.
Для осуществления функций эксплуатации, администрирования, обслуживания при передаче сообщений по каналам СПД Международной организацией по стандартизации (ISO) разработана модель, представляющая собой набор, или стек, протоколов (уровней) ориентированный на эталонную модель взаимодействия открытых систем (OSI Stack).
В сети управления СЦИ (SMS), содержащей несколько ЕМ используются, по крайней мере, два независимых протокола: OSI протокол с NSAP адресацией (соединения ЕМ-OS–NE) и TCP протокол c IP адресацией (соединения ЕМ-OS–ЕМ-OS). Оба вида адресации относятся к сетевому уровню модели ISO.
Рассмотрим структуру только NSAP адресации, поскольку проектируемая сеть управления будет состоять только из одного ЕМ.
Для каждого сетевого элемента должен быть определен один уникальный NSAP адрес. Длина NSAP адреса имеет максимум 20 байт (40 знаков) и состоит из двух частей: начальной части домена (IDP) и специфической части домена.
IDP подразделяется, в свою очередь, на две части: идентификатор полномочий и формата (AFI) и начальный идентификатор домена (IDI).
Структура NSAP адреса приведена на рисунке 2 [П.Е.].
Существуют несколько форматов, которые поддерживаются: МККТТ Х.121, ISO 3166, ISO 6523. Для данного проекта выбран формат ISO 6523, который применяется для NSAP адресации при построении СЦИ сетей в Республике Казахстан.
Структура NSAP адреса:
идентификатор полномочий и формата AFI (один байт) указывает формат и кодирование применимое к NSAP адресу;
начальный идентификатор домена IDI (два байта) является идентификатором международного кода;
специфическая часть домена высшего порядка HODSP (длина не фиксирована), запрашивается компаниями - операторами для своих сетей от ISO;
идентификатор домена DID (длина не фиксирована), определяется оператором сети;
идентификатор системы SID (длина не фиксирована), определяется оператором сети;
поле NSAP SEL (один байт) всегда выбирается равным 01.
Заголовки SOH и POH цикла STM-1 имеют достаточно большую ёмкость, которая может быть использована для формирования различных служебных каналов. Общий объём заголовка составляет 90 (89+1) байт. Использование каждого байта эквивалентно созданию канала 64 кбит/с. Все указанные байты могут быть разделены на три типа (рисунок 3) [П.Е.].
Типы байтов SOH и POH, а также формирования и значения NSAP адресов узлов сети СЦИ ГТС (таблица 2) приведены в конце пояснительной записки [П.Е.].
Управление сетью будет осуществляться на оборудовании eNM ECI Telecom, являющимся наиболее оптимальным решением задачи менеджмента и обслуживания проектируемой сети СЦИ. Система управления отвечает всем самым современным требованиям, предъявляемым к системам такого рода, а многие ее функции являются уникальными.
Доступ к системе SDM-4 предоставляется обслуживающему персоналу через интерфейсы различных типов, обеспечивающих либо местный, либо дистанционный доступ к SDM-4 и подчиненным узлам сети. Эти интерфейсы разработаны в соответствии с рекомендациями ITU-T M.3010 и G.773.
На рисунке 4 (а также в таблице 3.6) представлены интерфейсы управления, поддерживаемые SDM-4 (SDM-1) [П.Е.].
Таблица 3.6- Интерфейсы управления, поддерживаемые SDM-4 (SDM-1)
| Интерфейсы управления | Выполняемая функция |
| интерфейс eEM | для доступа к отдельному сетевому элементу через ПК |
| интерфейс ethernet сетевого администратора ECI (eNM) | для связи с пультом eNM через "шлюзовой" узел |
| интерфейс Q3 | для связи с сетью телекоммуникационного управления (TMN); |
| интерфейс канала SDH передачи данных (DCC), | обеспечивающий физический слой передачи сообщений между узлами SDM-4 внутри сети посредством байтов SOH (D1‑D3, D4‑D12) канала передачи данных |
| встроенный операционный канал (EOC) на кадрированном компонентном интерфейсе | обеспечивающий доступ к подчиненным узлам, таким, как гибкие мультиплексоры |
| интерфейсы служебной линии и пользовательского канала | позволяющие обслуживающему персоналу устанавливать связь с другой аппаратурой SDM-4 по оптическому кольцу или цепи |
Мощный пульт управления на базе компьютера SUN Microsystems предоставляет пользователю обширные возможности управления и контроля и реализует функции OAM&P, подробно определяемые в рекомендациях ITU-T G.784.
Сетевой администратор ECI eNM обеспечивает всестороннее управление в пределах сети, включая контроль и управление на уровне сети, а также детальное управление сетевыми элементами. eNM предоставляет усовершенствованные возможности по управлению сетью в целом и мощные средства управления сквозным обслуживанием. Сюда входят топология сети, определение трасс, автоматическое и ручное определение маршрутов, управление производительностью и т.д.
Система управления предоставляет оператору множество различных возможностей для управления сетью (таблица 3.7).
Таблица 3.7- Различные возможности операторов для управления сетью
| Возможности операторов | Примечание |
| Собирать и анализировать аварийные сообщения в режиме реального времени | осуществлять мониторинг и конфигурацию удаленного сетевого элемента (до уровня блока) |
| Автоматически создавать канал указанием его начальной и конечной точек | контролировать качество канала без нарушения связи, устанавливать «петли» на ближнем и дальнем концах, а также контрольные точки на любом участке пути, что существенно облегчает поиск неисправности |
| Строить каналы с одним входом и несколькими выходами | что создает удобную среду для передачи оцифрованных сигналов кабельного телевидения |
| Редактировать конфигурации канала без перерыва связи | переводить периферийное оборудование сети на новую версию программного обеспечения из центра управления без перерыва связи |
eNM осуществляет доступ к одному или более шлюзовым сетевым элементам конфигурации через каналы LAN, а к остальным сетевым элементам – через канал передачи данных (DCC) инфраструктуры.
Дополнительные преимущества для оператора вытекают из того обстоятельства, что все перечисленные функции поддерживаются в современной графической многооконной среде со всплывающим меню, оперативной справочной информацией и т.д. Программное обеспечение управления связью опирается на семиуровневую модель OSI, работающую в среде UNIX.
Информационная модель на основе CMISE соответствует ISO 9595, разрабатываемым рекомендациям ITU-T и стандарту ETSI на аппаратуру SDH.
Схема управления проектируемой сети СЦИ изображена на рисунке 5 [П.Е.].
3.4 Строительство и монтаж ВОЛС
3.4.1 Прокладка оптического кабеля
Различают следующие методы прокладки волоконно-оптического кабеля в грунте: траншейный или бестраншейный метод при прокладке непосредственно в грунте; прокладка тяжением при прокладке в предварительно проложенную в грунте пластмассовую гибкую трубу.
Способы прокладки кабеля в грунте могут чередоваться на трассе в зависимости от условий прокладки. Кабель может прокладываться как вручную, так и с помощью механизированных установок на соответствующих глубинах:
- 0,6 м на участках со скальными грунтами; - 1,2 м в насыпных, песчаных и гравийных (предгорье) грунтах; - 1,25м в супесчаных и суглинистых грунтах; - 1,2 м в глинистых грунтах; - до 1,5 на пахотных и поливных землях; - 1,2 м в особо плотных грунтах, а также на пересечениях сухих русел рек и размываемых оврагов. На проектируемом участке преобладают глинистые и суглинистые грунты. На трассе превалирует III категория грунта.Разработка траншей и котлованов с откосами без креплений в нескольких грунтах выше уровня грунтовых вод, с учетом поднятия, или грунтах, осушенных, допускается при глубине и крутизне откосов согласно таблице 3.8.
Таблица 3.8 – Наибольшая допустимая крутизна откосов траншей
| 1Грунт | Угол, град и крутизна откоса при глубине раскопки | |||
| 1,5-3,0 м. | более 3,0 м. | |||
| Насыпной | 45 | 1:1,00 | 45 | 1:1,25 |
| Песчаный и гравийный | 45 | 1:1,00 | 45 | 1:1,00 |
| Супесок | 56 | 1:0,67 | 50 | 1:0,85 |
| Суглинок | 63 | 1:0,5 | 53 | 1:0,75 |
| Глина | 76 | 1:0,25 | 53 | 1:0,5 |
| Лес с сухой почвой | 63 | 1:0,5 | 53 | 1:0,5 |
Прокладку кабеля рекомендуется выполнять под постоянным оптическим контролем, который осуществляется по результатам измерения затухания ОВ кабеля с помощью оптического тестера или рефлектометра. Для обеспечения постоянного оптического контроля строительной длины ОК, освобождают закрепленный на щеке барабана верхний (А) и нижний (Б) концы кабеля, разделывают их и подготавливают к сварке шлейфа на оптических волокнах.
Способ прокладки ОК с использованием защитного полиэтиленового трубопровода применен в данном дипломном проекте, т.к. на трассе имеются многочисленные преграды, расположенные близко друг от друга, затруднен доступ, а также имеются грунты с твердыми включениями.
Прокладка ОК осуществляется комплексными механизированными специальными машинами и механизмами общестроительного назначения (тракторы, бульдозеры, экскаваторы и др.), а также для прокладки кабеля (кабелеукладчики, тяговые лебедки, пропорщики грунта и др.). В случае, если условия местности не позволяют использовать технику, прокладка производится с выноской вручную всей строительной длины кабеля, который укладывается вдоль траншеи, а затем опускается в нее.
Так как используемый нами кабель будет иметь среднюю строительную длину L=2 км. Традиционные методы прокладки, когда всё тяговое усилие воспринимается начальным участком кабеля, оказываются неприемлемыми, что вызывает необходимость применения новой технологий и специальных технических средств. Необходимость прокладки больших строительных длин при малом допустимом усилии является принципиальным отличием, требующим нового подхода к технологии прокладки кабеля.
При прокладке следует соблюдать особую осторожность, так как мощное кабелеукладочное оборудование в процессе движения может повредить стекловолокно. Особенно вредно сказываются динамические нагрузки при резкой остановке кабелеукладочной машины, крутых поворотов, нарушение синхронности движения машин колонны и т.д.
Руководством по строительству ВОЛС предусмотрен 100%-ный контроль кабеля на кабельной площадке, это позволяет определить соответствие параметров кабеля его паспортным данным.
При пересечении трассы кабеля с другими подземными сооружениями должны соблюдаться следующие габариты по вертикали: от трамвайных и железнодорожных путей – не менее 1 метра от подошвы рельсов; от шоссейных дорог – не менее 0,8м ниже дна кювета, от силовых кабелей выше или ниже 0,5м, от водопровода и канализации – выше на 0,25м; от нефте и газопровода – выше или ниже на 0,5м.
В странах Западной Европы применяется технология прокладки волоконно-оптического кабеля в защитной трубе, что позволяет облегчить силовую конструкцию кабеля и уменьшить силу тяжения кабеля. Эта технология позволяет разделить строительные работы на земляные по прокладке трубы и чисто кабельные – протяжка кабеля, монтаж муфт, измерения. Данный метод позволяет до 100% использовать длину кабеля, что уменьшает количество муфт, затухание в кабеле. Прокладка кабеля в защитную трубу создаёт дополнительную механическую защиту кабеля, защиту от грызунов и от влияющих напряжений. Технология прокладки кабеля в трубе позволяет уменьшить эксплуатационные расходы на весь период эксплуатации кабеля. Замена кабеля позволяет свести к минимуму земляные работы. Прокладка трубы при механизированном способе не требует тщательного контроля за силой тяжения. На пересечениях с автомобильными, железнодорожными путями, водными преградами используется та же самая защитная труба, что позволяет не резать кабель на пересечения.
Рассмотрим особенности прокладки трубы в готовую траншею, а также механизированный способ прокладки.
3.4.2 Прокладка трубы в готовую траншею
Основным требованием к траншее является отсутствие перепадов по глубине, для этого необходимо делать планировку дна траншеи. Одним из главных требований к прокладке трубы является, как можно большая прямолинейность по горизонтали и вертикали, это условие обеспечивает меньшее трение кабеля и большую длину затяжки.
Размотка трубы, как правило, должна производиться с барабана, установленного на кабельной тележке или домкратах. При размотке с барабана строительную длину трубы в начале укладывают на бровку траншеи, а потом постепенно опускают на дно траншеи.
При укладке трубы в траншею необходимо следить за тем, чтобы она лежала свободно, плотнее прилегала ко дну, а радиусы изгибов на поворотах трассы соответствовали требованиям по изгибу трубы.
В грунтах категории скальный грунт траншея копается на 15см глубже поверхности. Дно траншеи на глубину 15см засыпается песком с последующей планировкой. Затем укладывается защитная полиэтиленовая труба, с последующей засыпкой песком на 10-15см. Эта работа предохраняет тубу от повреждения острыми концами скального грунта.
3.4.3 Механизированная прокладка трубы
Прокладка трубы производится с применением тяжёлого кабелеукладчика типа КУ-120.
До начала работы кабелеукладочной колонны трасса в необходимых случаях должна быть спланирована бульдозером (срезка бугров, засыпка выемок, образование плавных спусков при пересечении оврагов и водоёмов) для обеспечения равномерной глубины заложения трубы. Пропорка производится специальными пропорщиками, кожевым кабелеукладчиком или другими пригодными механизмами. В плотных грунтах необходима многократная пропорка на проектную глубину.
Перед началом работ необходимо с особой тщательностью проверить: исправность узлов кабелеукладчика, соответствие типа ножа проектной глубине прокладки и радиусу изгиба трубы, отсутствие задиров и острых сварных швов на кассете.
Сцепка тракторов, как правило, осуществляется стальным канатом диаметром 36-40 мм. Расстояние между тракторами должно быть не менее 5м.
3.4.4 Организация переходов через железную и автомобильную дороги
При организации железнодорожного перехода используется метод «прокалывания» с помощью гидравлического пресса. Для этого разрабатывают два котлована рабочий «A» и приёмный «Б». В рабочий котлован устанавливается гидравлический пресс, который продавливая грунт образует отверстие под железной дорогой. В отверстия проталкивают две асбестоцементные трубы (основная и резервная) диаметром 100мм, затем в основную трубу протягивают защитную полиэтиленовую трубу. Переход через автомобильные дороги может осуществляется открытым способом, т. е. разрабатывается непосредственно сама дорога, с последующим восстановлением раскопанного участка дороги, если на это мероприятие даётся специальное разрешение властей. В противном случае переход осуществляется также как и при организаций железнодорожного перехода методом прокалывания. При организации переходов через возможные водные преграды кабель в обязательном порядке должен быть зарезервирован. На месте организации перехода на проектируемой магистрали существует мост, обеспечивающий проезд автотранспорта через реку. Резервный створ целесообразно будет организовать через мост, в этом случае следует применять защитную полиэтиленовую трубу, которая прикрепляется к мосту с помощью специальных скоб. 3.4.5 Организация перехода через препятствие с использованием машины горизонтально-направленного буренияНаиболее трудоёмким при проведении работ по прокладке полиэтиленовой трубы считается прохождение рек, автомобильных и железных дорог. Особенно это касается организации речных переходов. Так как прокладка трубы ведётся открытым способом, это нарушает гидрологические и биологические процессы при прохождении рек.
В отличие от традиционного способа строительства с углублением дна, разработкой и последующей засыпкой траншеи, метод горизонтально- направленного бурения является бес траншейным. Он практически не влияет на естественное состояние участка производства работ.
Машина горизонтально–направленного бурения чаще представлена в виде самоходной машины с буровой установкой, набором бурильных штанг и операторским местом с электронным пультом управления. С помощью бурильной системы VERMER можно производить различные подземные прокладки труб диаметром до 500мм и длиной до 400 м (в зависимости от качества грунта). Строительство бестраншейного перехода трубопровода под реками, дорогами включает в себя несколько основных этапов:
1)Наклонно направленное бурение под дном, например водной преграды с началом на одном из берегов и выходом на противоположном берегу в заранее намеченную точку. В начале бурится направляющая скважина небольшого диаметра, траектория бурения контролируется по радиосигналу датчика, встроенного в бурильную колонну. В процессе бурения происходит уплотнение стенок скважины при помощи вращающейся головки. Из вращающегося наконечника спереди выдавливается биологически безопасная жидкость (бентонит), которая взрыхляет грунт и одновременно укрепляет стенки пробурённой скважины. Давление жидкости регулируется с буровой машины.
2)Расширение скважины. После окончания первоначального бурения бурильные наконечники заменяются более широкими насадками разного размера. Таким образом, осуществляется последовательное расширение канала до нужного размера. Число расширений зависит от местного ландшафта, профиля рек, ширины, почвенных условий.
3)Протяжка в скважину полиэтиленовой трубы. При вытягивании бура диаметр скважины расширяется более широкими буровыми насадками и одновременно в скважину втягивается полиэтиленовая труба.
Метод горизонтально-направленного бурения даёт следующие преимущества:
- прокладка трубы под дном рек, под железным полотном или автомобильной дорогой, методом наклонно-направленного бурения в три раза дешевле по сравнению с традиционным методами;
- ненарушаются гидрологические процессы, работы проводятся на расстоянии свыше 100 метров от береговых урезов;
-не требуется проведение берегоукрепительных работ.
Метод горизонтально - направленного бурения является экологически безопасным. В частности при бурении и укреплении стенок скважины применяются специально разработанные буровые растворы на основе нетоксичных бентонитовых глин.
3.4.6 Соединение трубок
Трубки соединяются специальными пластмассовыми муфтами, компенсирующими увеличение и уменьшения их длины при изменении температуры. Для соединения трубок используются также пластмассовые резьбовые и электросварные муфты. При соединении концы трубок плотно подгоняют друг к другу, а с их внутренних и наружных поверхностей удаляют заусенцы.
Пластмассовая резьбовая муфта представляет собой трубку с правосторонней наружной резьбой на одном конце и левосторонней - на другом. Муфта имеет две гайки, навертываемые с концов трубы и две внутренние фиксирующие шайбы. Различают муфты соединительные – для трубок одинакового диаметра, переходные – для соединения трубок разных диаметров. При монтаже резьбовой муфты на один из соединяемых концов трубок одевается гайка и внутренняя фиксирующая шайба, после чего трубка вставляется до упора на центральную перегородку. Гайка навинчивается на среднюю часть, затем – фиксирующая шайба с гайкой. Вторая трубка вставляется в муфту также до упора и затягивается вторая гайка.
Электросварная муфта представляет собой полиэтиленовую трубку, на внутреннюю поверхность которой нанесён слой высокоомного проводника.
Концы проводника выведены на поверхность муфты в специальные клеммы. Рядом с клеммами расположены отверстия для контроля качества сплавления. Сварочное напряжение составляет 39,5 В, максимальная сила тока – 99 А. Сварка муфты с трубками выполняется в течение времени, указанного на муфте или в её паспорте. Время сварки задаётся автоматическим или ручным регулятором. При нормальной сварке появляется расплавленный полиэтилен в контрольных отверстиях муфты. После окончания сварки клеммы на поверхности муфты срезаются.
Компенсирующая муфта содержит поливинилхлоридную трубку с внутренней поверхностью из полиэтилена с рифлёным профилем. В трубке на расстоянии 40см от одного конца и 19,5 см от другого имеется перегородка. Захватывающий наконечник, плотно обхватывающий трубку и гладкий наконечник, позволяющий концу трубки свободно перемещаться, расположенные с разных сторон муфты, обеспечивают герметичность.
Компенсирующую муфту монтируют так, чтобы в гладкий её захват вводился конец трубки, подвергающийся большому температурному влиянию (конец трубки, проложенный по мосту).
Муфта надевается на трубу со специальной смазкой (нанесённой для облегчения установки) со стороны захватывающего наконечника и перемещается до упора трубки в перегородку. Затем в гладкий захват муфты вводится вторая трубка.
3.4.7 Калибровка труб
Все проложенные трубы проверяются на герметичность на участке между двумя смежными вводами в служебно-технические здания, но на участке не короче, чем между двумя смежными соединительными муфтами на ВОК.
Непосредственно перед прокладкой проверяются на герметичность и проходимость с помощью губчатого цилиндра (из поролона), перемещаемого потоком воздуха.
Песок, земля и небольшие камни удаляются с помощью цилиндра, задуваемого в трубку сжатым воздухом. Очистку трубы от слежавшегося песка, грязи при наличии сквозного канала для прохода воздуха проводят сжатым воздухом с последующей продувкой губчатого цилиндра.
При проверке герметичности оба конца смонтированных на участке проверки трубок заделываются специальными пластмассовыми заглушками, а в трубку закачивается избыточный воздух. В герметичной трубе давление долгое время не уменьшается.
Место непроходимости или нарушения целостности трубки можно определить по скорости цилиндра с радиопередатчиком: непроходимость вызывает останов, а негерметичность – останов или резкое снижение скорости.
В последнем случае место негерметичности определяется повторной продувкой цилиндра с датчиком через трубку под меньшим давлением. Результаты тестирования трубок на проходимость и герметичность оформляются протоколом.
Если полностью смонтировать трубу на участке прокладки ОК временно не удаётся, то уложенные трубы содержатся под избыточным давлением воздуха 0,5-1,0кГс/см2 с проверкой давления в них один раз в две недели.
3.4.8 Установка и монтаж камер
Камеры устанавливаются для размещения соединительных муфт ВОК, а также для размещения запасов этих кабеле. Место установки каждой камеры определяется представителями организации, выполняющей прокладку трассы, совместно с представителями заказчика с учётом длинны кабеля на каждом конкретном барабане, условий трассы.
Камеры устанавливаются в непосредственной близости от места перехода трубок на мост с одной или двух его сторон. Выбор места для установки камеры зависит от длины прокладываемого кабеля. Следует учитывать необходимость укладки в камеру с соединительной муфтой запаса ВОК с длиной колец каждого конца не менее 8 м для монтажа муфты. В случае сухих грунтов при уровне грунтовых вод ниже глубины промерзания камера устанавливается в котловане на выровненное и уплотнённое песчаное основание и засыпается дренирующим грунтом. В глинистых и мокрых грунтах при выходе грунтовых вод на поверхность, камеры обваловывают. При нахождении подземных вод ниже поверхности грунта, но выше глубины промерзания камеры устанавливаются в котловане выше уровня подземных вод на 20 см. На заболоченных сооружаются специальные основания или устраиваются насыпи.
В месте установки камеры трубы вырезаются так, чтобы можно было соединить их с патрубками камеры. После прокладки кабелей в трубопроводе, трубы с патрубками камеры соединяются резьбовыми пластмассовыми переходными муфтами.
Все работы по подготовке концов труб и патрубков камеры к соединению выполняются до прокладки ВОК. После ввода концов ОК в камеру (при монтаже соединительной муфты) или укладке колец кабеля (при установке камеры под мостом) и соединения трубок в патрубок камеры вставляется проходная заглушка: изнутри камеры (если ОК проложен после соединения с камерой) или снаружи камеры (если ОК проложен в трубке до её соединения с камерой).
3.4.9 Технология вдувания кабеля в трубу
Впервые метод и устройство задувки кабеля были запатентованы в Швейцарии. Устройство представляет собой компрессор и имеет три различных модификации: Minijet – для задувки кабелей диаметром до 6 мм, Cablejet-для задувки кабелей диаметром от16 до 18 мм, Superjet- для кабеля диаметром от 15 до 35 мм. Привод подачи кабеля Cadlejiet работает от встроенного пневмодвигателя по такому же принципу работает Minijet, но с пневмодвигателем менее мощным. Привод Superjet работает от двух гидромоторов, которые запитываются от агрегата с бензиновым или электрическим приводом. Поэтому устройство Superjet предназначено для тяжёлых и жёстких кабелей имея повышенное усилие подачи кабеля.
Все устройства имеют измерительные приборы, которые показывают длину проложенного кабеля и скорость прокладки в трубе. Прокладка производится потоком воздуха, который с высокой скоростью прокачивается через трубу и поддерживает кабель в подвешенном состоянии, таким образом, сила трения между оболочкой кабеля и внутренней поверхностью трубы почти отсутствует на всём её протяжении. Таким образом, кабель может свободно двигаться в трубе и легко проходить через все изгибы, даже если они частые и крутые. Компрессор должен обеспечивать рабочее давление 8-12бар с подачей воздуха 10м3/мин. Температура воздуха не должна превышать +50 С. Устройство для задувки ОК в трубу устанавливается около соединительных муфт.
Вдувание кабеля может производится с использованием одновременно двух или более комплектов. В последнем случае один комплект размещается в начале трубки, а другой – на расстоянии 700-3000м. При использовании одного комплекта оборудования барабан с ВОК размещают у начала уложенной в землю трубки. Кабель длиной, необходимой для прокладки на всём участке смонтированного трубопровода (например, между камерами), вдувается в трубу первого участка прокладки, принимается на её конце и укладывается вручную восьмёрками. После прокладки ОК на первом участке механизм для вдувания кабеля и компрессор перемещают от первого котлована ко второму.
При наличии двух комплектов оборудования конец ОК, подаваемого в трубку первого участка с кабельного транспортера, после выхода у второго котлована вдувается в трубку второго участка трассы до камеры. При этом комплект оборудования у первого и второго котлована работают синхронно.
При наличии на трассе уклонов и подъёмов прокладку ВОК начинают, по возможности, вниз по уклону. Подъёмы в начале трассы сокращают длину подлежащего прокладке отрезка ОК (растяжение ОК на седловине), чем подъёмы в конце.
Разработан так же метод протяжки гибких ОК диаметром 2мм с одним или несколькими пучками ОВ (в каждом до 7 ОВ) потоком сжатого воздуха. За один цикл затягивается более 500м ОК. Используется трубка диаметром 28мм из термостойкого материала, содержащая 7 трубок диаметром 6мм каждая. Используемые пластмассовые трубки допускают их прокладку, как бестраншейным способом, так и прокладку в открытую траншею. Трубки диаметром 25-63мм поставляются изготовителем на барабанах с длиной 600-4000м. Внутренняя поверхность трубок имеет покрытие, снижающее коэффициент трения.
2Техническая часть 2.1 Проверочный расчет интенсивности телефонной нагрузки Проверочный расчет интенсивности возникающей телефонной нагрузки в ГТС г. Кзыл-Орда необходимо для определения и сравнения пропускной способности существующей транспортной сети SDH.2.1.1 Расчет возникающей нагрузки
Телефонная нагрузка на АТС создается вызовами, поступающими от источников вызовов (абонентов) на телефонную станцию. Число вызовов, поступающих от каждого источника, колеблется в зависимости от времени суток. Час суток, за который поступило наибольшее число вызовов называется часом наибольшей нагрузки (ЧНН).
Нагрузку, возникающую на станции рассчитывают исходя из числа источников нагрузки N, среднего числа вызовов, поступающих от одного источника в ЧНН - С, среднего времени занятия в ЧНН - t. Тогда средняя нагрузка, создаваемая группой источников одной категории:
Y=NCt, (2.1)
При проектировании телефонных станций, обычно учитывают наличие различных категорий источников нагрузки (телефонные аппараты квартирные, учрежденческие, таксофоны и т.д.), т.е. учитывают структуру источников нагрузки, поскольку среднее число вызовов и средняя продолжительность занятий бывают различными для различных категорий источников. Количество вызовов, поступающих от одного источника в ЧНН в различные дни месяца и года, не остается постоянным, а является случайной величиной.
Необходимо отметить, что в настоящее время из-за отсутствия повременного учёта стоимости разговоров, и по ряду других причин имеет место использование телефонов не по назначению у всех категорий источников. И если раньше считалось, что пик звонков у квартирного сектора находится в пределах 8-10 часов вечера, то сейчас интенсивность нагрузки не зависит от времени суток, а является следствием какого либо события.
Из-за отсутствия статистических данных учета телефонного сообщения на действующих АТС города при расчете нагрузок все показатели будут браться из специальных норм [14].
Нагрузка, возникающая на проектируемой АТС, может быть представлена выражением:
YАТС = YУД NАТС, (2.2)
где NАТС – общее количество абонентов АТС; Yуд – удельная нагрузка в ЧНН на одну абонентскую линию, Эрл.
Согласно, количеству жителей города от 100 тысяч до 500 тысяч человек соответствует телефонная нагрузка в ЧНН на одну абонентскую линию - 0,05 Эрл (средняя нагрузка). Нагрузку, поступающую от выносных подстанций, можно определить, зная число соединительных линий (СЛ) от выноса к станции. Число СЛ определено техническими особенностями оборудования подстанций [14].
Зная число СЛ по таблице формулы Эрланга (зависимость числа СЛ от нагрузки при заданных потерях) находим нагрузку при потерях Р=0,005 %. Рассчитаем нагрузки, возникающие на станциях расширенной (проектируемой) сети [14].
Нагрузка возникающая на АТС-56/57 (АМТС) равна:
Y"56/57 = 0,05№АТС-56/57
где № АТС-56/57 - абонентская емкость данной АТС.
Y"56/57 = 0,0512000 = 600 Эрл.
Аналогично рассчитаем интенсивности нагрузок для других АТС города. В таблице 2.1 представлены данные по возникающей нагрузке на станциях ГТС г. Кзыл-Орды.
Таблица 2.1 - Возникающая нагрузка на ГТС г. Кзыл-Орды
№ | Наименование АТС | Тип АТС | Монтированная емкость, номеров | Возникающая нагрузка, Эрл |
| 1 | АТС-52 | S-12 RSU | 3020 | 151 |
| 2 | АТС-53 | S-12 MLE | 10000 | 500 |
| 3 | RSU-54 | S-12 RSU | 3500 | 175 |
| 4 | АТС-55 | S-12 RSU | 6040 | 302 |
| 5 | АТС-56/57/АМТС | DMS-100/200 | 12000 | 600 |
| 6 | АТС-529 | АТСК | 150 | 7,5 |
| 7 | АТС-565/УСП | DRX-4 | 1000 | 50 |
| 8 | АТС-58/59** | Difiniti | 200 | 10 |
| Итого: | 35910 | 1795,5 |
** Примечание: АТС-58/59- новая учрежденческая станция.
2.1.2 Распределение возникающей нагрузки
Распределение возникающей нагрузки по станциям сети имеет случайный характер, зависящий от неподдающейся учету взаимной заинтересованности абонентов в переговорах. Поэтому точное определение межстанционных потоков нагрузки при проектировании сети невозможно.
Согласно нагрузка к узлу спецслужб принимается равной 3% от возникающей нагрузки Y"n [14]:
Y'n = Y"n - Y'УСС, (2.3)
где Y'УСС = 0,03Y"n,
Тогда:
Y'n = 0,97Y"n.
Одна часть нагрузки Y'n замыкается внутри станции Y'nn, а вторая образует потоки действующих АТС.
Внутристанционная нагрузка определяется по формуле:
Y'n,n = 1/100Y'n, (2.4)
где - доля или коэффициент внутристанционного сообщения, которая определяется:
= Y'n,n/Y'n100%, (2.5)
Определяется по значению коэффициента веса с, который представляет собой отношение нагрузки Y'n. Рассматриваемой станции к аналогичной нагрузке всей сети:
c = (Y'n / Y'j)100 %, (2.6)
где m - число станций по ГТС, включая рассматриваемой АТС.
Согласно формуле (2.3) найдем:
Y'56/57,УСС = 0,03600 = 18 Эрл.
Возникающая нагрузка без учета нагрузки к УСС:
Y'56/57 = 600 - 18 = 582 Эрл.
Определяем внутристанционную нагрузку АТС-56/57, для этого вычисляем коэффициенты веса (2.6):
c = (12000/35910)100 % = 33,42 %.
Согласно [14]:
= 49,074 %.
тогда нагрузка, которая будет замыкаться внутри станции согласно формуле 2.4:
Y'56,56 = 49,074/100582 = 285,609 Эрл.
Остальная, исходящая от АТС-56/57 нагрузка:
Y'ИСХ 56/57 = 582 – 282,609 = 296,391 Эрл.
Аналогично рассчитывается распределение возникающей нагрузки для остальных станций сети. Результаты расчетов АТС приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Результаты расчета нагрузок на АТС проектируемой сети
| Наименование АТС | Y'j, Эрл | cj, % | j, % | Y'j,j, Эрл | Y'исх,j, Эрл | Y'усс,j, Эрл |
| АТС-52 | 146,47 | 8,41 | 26,031 | 38,127 | 108,343 | 4,53 |
| АТС-53 | 485 | 27,847 | 44,592 | 216,269 | 268,731 | 15 |
| RSU-54 | 169,75 | 9,747 | 27,544 | 46,756 | 122,994 | 5,25 |
| АТС-55 | 292,94 | 16,82 | 34,845 | 102,074 | 190,866 | 9,06 |
| АТС-56/57 | 582 | 33,417 | 49,074 | 285,609 | 296,391 | 18 |
| АТС-529 | 7,275 | 0,418 | 15,785 | 1,148 | 6,127 | 0,225 |
| АТС-565/УСП | 48,5 | 2,785 | 19,06 | 9,244 | 39,256 | 1,5 |
| АТС-58/59 | 9,7 | 0,557 | 15,984 | 1,55 | 8,15 | 0,3 |
2.1.3 Нахождение исходящих нагрузок по направлениям
Исходящая нагрузка должна быть распределена между другими станциями сети пропорционально доле исходящих потоков этих станций в их общем исходящем сообщении. С учетом типа встречной станции можно найти значения потоков сообщений, поступающих на исходящем пучки от каждой АТС ко всем другим станциям сети, и по полученным результатам составить полную матрицу межстанционных нагрузок. Величину нагрузки, поступающую на исходящий пучок СЛ в заданном направлении, следует вычислять по формуле [17]:
Yn,k = tвых ги,k/t вх ги Y'n,k = φkY'n,k, (2.7)
где k - индекс встречной станции, n - индекс проектируемой станции.
Значения коэффициентов φk зависят в основном от доли составляющих разговоров Рр и их продолжительности Ti, числа знаков в номере и в коде станции. При существующих нормах Рр и Ti можно считать, для шестизначной нумерации (n = 6), φk = 0,88, тогда:
Yn,k = φkY'исх nY'исх N/Y'исх j (j n). (2.8)
Найдем величину нагрузок от АТС-56/57 ко всем станциям сети. Согласно формуле (2.8):
Y56/57_52 = 0,88 Y'ИСХ56/57 Y'ИСХ52 / (Y'исх_j - Y'ИСХ56/57)
тогда:
Y56/57_52 = 0,88296,391108,343/ (1040,856-296,391) = 37,958 Эрл.
Аналогичным образом рассчитываем остальные межстанционные нагрузки. Результаты расчетов других АТС сведены в таблицу 1[П.Б.].
2.1.4 Междугородная нагрузка
Средняя нагрузка на заказно-соединительные линии (3СЛ) от одного абонента для города с населением от 100 до 500 тысяч человек составляет 0,004 Эрл. Расчетная величина нагрузки на пучки СЛМ (соединительные линии международные) должна быть на 15 % меньше чем нагрузка на 3СЛ [14].
Определим нагрузку на 3СЛ по формуле:
Yn,зсл = 0,004Nn, (2.9)
Нагрузка на СЛМ:
Yслм,n=Yn,зсл - Yn,зсл15/100, (2.10)
Для АТС-56/57 согласно (2.9) и (2.10) :
Y56/57,ЗСЛ = 0,004N56/57
Y56/57,ЗСЛ = 0,00412000 = 48 Эрл.
YСЛМ,56/57 = 48 - 480,15 = 40,8 Эрл.
Аналогичным образом рассчитываются нагрузки на 3СЛ и СЛМ от других АТС сети. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 - Результаты расчетов нагрузок на 3СЛ и от СЛМ
| Наименование АТС | Nj, номеров | Yj,ЗСЛ, Эрл | Yj,СЛМ, Эрл |
| АТС-52 | 3020 | 12,08 | 10,268 |
| АТС-53 | 10000 | 40 | 34 |
| RSU-54 | 3500 | 14 | 11,9 |
| АТС-55 | 6040 | 24,16 | 20,536 |
| АТС-56/57 | 12000 | 48 | 40,8 |
| АТС-529 | 150 | 0,6 | 0,51 |
| АТС-565/УСП | 1000 | 4 | 3,4 |
| АТС-58/59 | 200 | 0,8 | 0,68 |
2.1.5 Проверочный расчёт числа соединительных линий по направлениям
Для расчета объема оборудования проектируемой сети необходимо знать величины потоков нагрузки, качество обслуживания вызовов (потери) во всех направлениях.
Общая норма от абонента до абонента задается технологическими нормами и для городских телефонных сетей не должна превышать 3 %.
Число СЛ от станции к станции (с учётом типа коммутационного оборудования) рассчитывается при потерях p=0,005. Число ЗСЛ находится при норме потерь p0,005, число СЛ к УСС и число СЛМ - при p=0,001 [14].
Найдем необходимое число СЛ, СЛ к УСС, 3СЛ и СЛМ по первой формуле Эрланга для найденной нагрузки и заданных потерях (пользуясь таблицей 2.2, таблицей 1 и таблицей 2.3), а затем найдем число ИКМ потоков (2 Мбит/с) - как частное от деления полученного числа СЛ на число каналов в одной линии ИКМ, используемых для передачи речи, т.е. на 30, с округлением до следующего целого числа [П.Б.].
Полученные результаты сведены в таблицу 2 [П.Б.].
В таблице 2: числителе - значение числа СЛ, в знаменателе - количество ИКМ трактов[П.Б.].
Вывод: Согласно расчетам (таблица 2) на участке АТС-565/УСП-АМТС для обслуживания для обслуживания нагрузки от АМТС и ГТС требуется 113- исходящих линии и 106 входящих линии (здесь неучтены нагрузки с сельско-пригородных АТС (общая емкость 860 номеров) подключенных к УСП). Количество необходимых ИКМ линии в этом случае удваивается. При определении необходимых ИКМ линии немаловажную роль играет спрос на нетелефонные виды связи, как Интернет, факс, видеоконференц-связь, передача данных и др [П.Б.].
2.2 Расчет основных параметров оптического кабеля
2.2.3 Определение параметров волокна
Основным элементом волоконно-оптического кабеля является волоконно-оптический световод, по которому распространяется излучение.
Световод состоит из двух основных частей: сердечника и оболочки. Как сердечник, так и оболочка изготавливаются из светопроводящих материалов. Чаще всего для этих целей используется плавленый кварц. Сердечник имеет показатель преломления материала n1 и диаметр d, а оболочка n2 и b соответственно. Для того, чтобы излучение могло распространяться по волокну, необходимо выполнение условия n1 > n2. Этим условием обуславливается полное внутренне отражение (ПВО), возникающее при падении электромагнитной волны из более плотной среды (с большим показателем преломления) на границу раздела с менее плотной средой (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – Условия существования одномодового режима
Показатель преломления материала оболочки n2 – постоянен, а величина показателя преломления n1 в общем случае есть функция поперечной координаты. Эта функция называется профилем показателя преломления (ППП). Для того, чтобы в волоконном световоде существовал одномодовый режим, необходимо, чтобы нормированная частота V была меньше или равна 2,405:
, (2.11)
где d – диаметр сердечника световода; – длина волны излучения; NA – числовая апертура волоконного световода.
Числовая апертура NA является важнейшей характеристикой световода. Физический смысл числовой апертуры состоит в том, что она показывает конус лучей, ось которого лежит на оси световода. Все лучи, падающие на торец световода, лежащие в этом конусе, будут направляться световодом. Числовую апертуру волоконного световода можно найти следующим образом:
, (2.12)
где n0 – показатель преломления среды внешней по отношению к световоду; u – апертурный угол световода.
n - относительная разность показателей преломления сердцевины и оболочки:
, (2.13)
Для выбранного одномодового световода, согласно рекомендациям ITU-T, величина n = 0,0025 для длины волны 1,55 мкм (с показателем преломления сердцевины n1 = 1,468).
Определим значение показателя преломления оболочки n2:
, (2.14)
.
Определим числовую апертуру световода (2.12):
NА= (1,4662-1,4622)1/2 = 0,10.
По рекомендациям ITU-T, диаметр сердечника одномодового волоконного световода лежит в пределах от 8 до 10 мкм, а диаметр оболочки равен 125 мкм.
Определим значение нормированной частоты, при = 1,55 мкм (2.11):
.
Таким образом, в волоконном-оптическом световоде с параметрами: n1 = 1,468, n = 0,0025, NА = 0,10555, а = 8,4 мкм, в = 125 мкм и рабочей длине волны = 1,55 мкм будет существовать одномодовый режим.
2.2.4 Лучевой анализ распространения излучения в волокнеЛучи, распространяющиеся вдоль оси волокна, называются меридиональными. Критический режим их распространения соответствует условию:
, (2.15)
,
.
Полное внутреннее отражение (ПВО) на границе раздела «сердцевина – оболочка» происходит при углах:
с /2, (2.16)
При этом луч, удовлетворяющий условию (2.19), распространяется вдоль сердцевины по зигзагообразной траектории. Поскольку явление ПВО не сопровождается потерями, то становиться, очевидно, что набор лучей, удовлетворяющих условию (2.19), может обеспечить передачу светового сигнала на большие расстояния.
Отметим, что в волокне имеется бесчисленное множество меридиональных сечений, в каждом из которых возможно распространение множества меридиональных лучей, удовлетворяющих условию (2.16) и, следовательно, имеющих направляющие углы 1 (т.е. углы между волновым вектором и осью волокна) в пределах:
0 1 /2-с, (2.17)
Таким образом, если на торец волокна, окруженного прозрачной средой с показателем преломления n0, падают в какой-либо из меридиональных плоскостей лучи под углами 0 к оси, то условию их волнового распространения в волокне соответствует следующее ограничение на угол падения 0:
0 arcsin(n12-n22/n0)1/2, (2.18)
Выражение (2.19) нетрудно получить из закона Снеллиуса для преломления на границе входного торца:
sin0c/sin1c = n1/n0 n0 = n1sin1/ sin0. (2.19)
а также условия и соотношения 1c+с = /2:
sin1c = 90-85,6 = 4,440
1c = 0,077,
n0 = 1,468·0,077/0,10 = 1,129,
0 arcsin(1,4662-1,4622 /1,129)1/2 = 14,80.
Если, как чаще всего бывает, свет падает на входной торец из воздушной среды (для этого достаточно даже минимального зазора между стыкуемыми волокнами или источником света и волокном), то n0 = 1 и:
sin0c = (n12 - n22)1/2 = Nа = 0,10555, (2.20)
0c = 5,70.
Выражение (2.12) определяет ранее известную уже величину – числовую апертуру волокна.
Явление зависимости групповой скорости распространения излучения от параметров излучения называется дисперсией, т.е. явление уширения импульса при распространении по световоду.
Любой световод имеет дисперсию. Существует три вида дисперсии волоконного световода: межмодовая, материальная и волноводная. Модовая дисперсия возникает при распространении в световоде нескольких мод. В одномодовых световодах модовая дисперсия отсутствует. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления материала сердечника от длины волны. Волноводная дисперсия объясняется зависимостью постоянной распространения от длины волны, т.к. источник излучения излучает не строго одну длину волны λ, а некоторый спектр волн, который характеризуется значением спектральной ширины источника Δλ.
2.2.7 Определение помехозащищенности оптического кабеля
Оптические кабели (ОК) не подвержены электромагнитным воздействиям, как электрические кабели с медными проводниками, и обладают высокой помехозащищенностью. Поэтому параметр помехозащищенности не является ограничивающим фактором.
В оптических кабелях полоса пропускания и дальность связи лимитируются затуханием и дисперсией. Затухание ОК имеет стабильное значение в широкой полосе частот и лишь на очень высоких частотах за счет дисперсии возрастает затухание. Дисперсия и определяет ширину полосы пропускаемых частот. Наибольшая полоса пропускания у одномодовых световодов.
Соотношение между полосой частот (F) и дальностью передачи выражается формулами (для коротких линий в пределах устанавливающего режима):
(2.21.а)
а, для длинных линий:
(2.21.б)
где значения с индексом х – искомые, а без х – заданные; - длина линии устанавливающегося режима (5-7 км для ступенчатого и 10-15 км – для градиентного волокна), длина связи мод.
В реальных условиях обычно нормируется величина полосы пропускания на один километр F и определяется полоса пропускания на всю длину линии по формулам (2.22.а) (2.22.б):
(2.22.а)
для коротких линий (<), у которых уширение импульсов с длиною растет линейно.
(2.22.б)
для линий (>), у которых действует закон изменения величины ширины импульсов.
Километрическое значение полосы пропускания F, МГц определим по формуле (2.23):
F = 1/, (2.23)
где = 228 пс/нмкм.
F = 1/22810-12 = 4386 МГц или 4,386 ГГц.
2.2.8 Расчет потерь в оптическом кабеле
Оценим потери, которые возникают при стыковке одинаковых одномодовых световодов из-за поперечного смещения торца одного световода относительно торца другого, а также перекоса световодов.
Потери, вызванные поперечным смещением световодов на величину х (х = 0,5 мкм):
, (2.24)
где J0, J1 – цилиндрические функции первого и второго порядков (J0(1,2705) = 0,56; J1(1,2697) = 0,4); x1, x2 – безразмерные числа, которая определяется:
, (2.25.а)
, (2.25.б)
где nэ – эффективный показатель замедления фазовой скорости моды, который определяется:
, (2.26)
где Vф – фазовая скорость. Она определяется:
, (2.27)
где с – скорость света (с = 3·105 км/с); n – средний показатель преломления.
Средний показатель преломления n- определяется:
, (2.28)
Согласно формулам (2.28),(2.24), (2.25.а),(2.25.б):
,
.
дБ.
Потери, вызванные перекосом продольных осей на угол ( = 0,30):
, (2.29)
где W0 – радиус моды НЕ11 световода и определяется:
, (2.30)
Согласно (2.30) и (2.29):
м.
дБ.
Типичное среднее значение дополнительных потерь в одномодовом волокне при хорошем качестве сварки менее 0,1 дБ.
2.2.9 Проверочный расчет максимальной длины участка регенерации с учетом затухания
Определим максимально возможную длину участка регенерации по затуханию, тогда длина участка регенерации будет определяться энергетическим запасом системы передачи и километрическим затуханием кабеля:
(2.31)
где Э – энергетический запас системы; Lрс – потери мощности сигнала на разъёмном соединении, на входе и выходе ОВ (0,5 дБ); nрс – количество разъёмных соединений, (11), по одному на входе и на выходе; Lзап – запас по затуханию ОВ на РУ (3…5 дБ); Lк – километрическое затухание ОВ (0,22 дБ); Lсв – затухания ОВ на участке световод-световод (0,4 дБ).
Энергетический запас системы передачи определяется максимально возможными уровнями сигнала на передающем и приемном конце:
(2.32)
дБ.
тогда согласно (2.31):
км.
Таким образом, длина регенерационного участка с учетом километрического затухания составляет 95,575 км.
2.2.10 Проверочный расчет длины участка регенерации с учетом дисперсии
Описание хроматической дисперсии волокна и расчет приведены в конце пояснительной записки [П.В.].
Зная удельное значение хроматической дисперсии (S∑) можно определить величину дисперсионных искажений световода:
В аппаратуре передача STM-1 используется скорость передачи 155,52 Мбит/с [22]:
МГц.
тогда:
(2.33)
где ∆λ - ширина импульса лазера, 0,1 нм.
пс/км
Отсюда зная величину дисперсии можно определить значение полосы пропускания:
. (2.34)
Получив значение дисперсионных искажений определяем полосу пропускания (2.34):
МГц · км.
км.
То есть длина участка, определяемая хроматической дисперсией на много больше длины регенерационного участка, определяемого затуханием волокна, т.е. L › Lру, следовательно при данной длине регенерационного участка Lру = 95,575 км, вносимые искажения хроматической дисперсией будут незначительно сказываться на сигнале.
1 Аналитические исследования по теме работы и разработки по их технической реализации1.1 Постановка задачи работы
Устранение существующих недостатков в организации межстанционных линии на участке УСП-АМТС г. Кзыл-Орды является постановкой задачи контрольной работы. Решение этой задачи предполагает замену физически и морально устаревшей направляющей системы (межстанционные линий связи, далее МСС), которые организованные на базе электрического кабеля типа МКС на оптическую.
Для осуществления модернизации МСС на участке УСП-АМТС ГТС г. Кзыл-Орды необходимо решить следующие задачи:
1) произвести проверочный расчет и распределение нагрузки сети с учетом перспективы развития по укрупненным показателям;
2) рассчитать необходимые ИКМ линии;
3) рассчитать необходимое количество кабеля и оборудования;
4) рассмотреть вопросы безопасности жизнедеятельности при эксплуатации ОК и оборудования;
5) рассчитать ожидаемый экономический эффект от модернизации МСС на участке УСП-АМТС сети г. Кзыл-Орды.
Проведение модернизации МСС на выше указанном участке сети позволит решить такие проблемы, как:
улучшение качества услуг связи;
увеличение количества абонентов в будущем в УСП (сельско-пригородных районах);
снижение эксплуатационных затрат, и как следствие, уменьшение стоимости услуг связи и увеличение числа потребителей этих услуг;
1.2 Краткая характеристика ГТС города Кзыл-Орда
В настоящее время в г. Кызыл Орда действует пять РАТС (все станции цифровые), три подстанции типа RSU (от системы S-12) и одна подстанция координатного типа. Общая монтированная емкость сети составляет 30710 номеров, задействованная емкость – 30157 номеров. Использование емкости сети – 98,20 %. (таблица 1.1).
Таблица 1.1– Характеристика ГТС г. Кызыл Орда
№ | Наименование АТС | Тип АТС | Монтированная емкость | Задействованная емкость | Коэффициент использования емкости, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | АТС-52 | S-12 RSU | 3020 | 2986 | 98,87 |
| 2 | АТС-53 | S-12 MLE | 9000 | 8862 | 98,47 |
| 3 | RSU-54 | S-12 RSU | 3500 | 3495 | 99,86 |
| 4 | АТС-55 | S-12 RSU | 3040 | 3027 | 99,57 |
| 5 | АТС-56/57-АМТС | DMS-100/200 | 11000 | 10784 | 98,04 |
| 6 | АТС-529 | АТСК | 150 | 134 | 89,33 |
| 7 | АТС-565/УСП | DRX-4 | 1000 | 869 | 86,90 |
| Итого | 30710 | 30157 | 98,20 |
Существующие абонентские сети всех РАТС построены в основном по шкафной системе с применением прямого питания. Доля мультисервисных доступов (УБАД) незначительные, всего-5%.
Межстанционные связи между РАТС-ми 52, 53, 54, 55, 56/57 (АМТС) организованы по оптическим кабелям с применением технологии SDH (с топологией кольцо). Связь РАТС 529 с РАТС-52 осуществляется с помощью системы передачи ИКМ-30 по металлическим кабелям (МКС 1х4х1,2).
В рассматриваемом участке УСП (РАТС-65) - АМТС (РАТС 56/57) эксплуатируется оборудования ИКМ-15 (1985 года), а в качестве линии связи КСПП1х4х0,9 (1994 г.).
Учитывая сказанное, транспортная сеть ГТС г. Кызыл Орда построена по принципу «кольцо». На сети применяется 6-значная система нумерации.
Связь со спецслужбами осуществляется по общему пучку соединительных линий через узел спецслужб - УСС, который расположен на РАТСЭ – 56/57. В качестве соединительных линий между РАТСЭ – 56/57 и УСС выделены цифровые каналы по общему пучку.
Для осуществления междугородной телефонной связи РАТС соединяются с междугородней телефонной станцией АМТС, расположенной на РАТС-56/57 (оборудования 56/57 РАТС и оборудования АМТС однотипные и находятся в одном помещении).
Среди основных недостатков городской сети телекоммуникаций г. Кзыл-Орды можно выделить следующие: низкая плотность телефонизации города, отсутствие свободных номеров, особенно в центре города, физический и моральный износ аналогового оборудования АТС-529, недостаточный уровень цифровизации АТС пригородного района города, отсутствие необходимого числа каналов на участке УСП-АМТС (низкое качество связи, из-за морального износа каналообразующего оборудования).
Существующая схема организации связи ГТС г. Кызыл Орда представлена на рисунке 1 [П.А.].
1.3 Сравнение технологии ЦСП и выбор оптимальной
Начало использования цифровых технологий в сетях передачи связано с ИКМ, а именно с системами цифровой телефонии на основе кабельных сетей связи, используемыми для передачи голоса. Развитие цифровых телефонных сетей шло по линии уплотнения каналов, как за счет мультиплексирования низкоскоростных первичных каналов, так и за счет использования более рациональных методов модуляции. Развитие схем мультиплексирования привело к возникновению иерархии, названной плезиохронной (т.е. почти синхронной) цифровой иерархией PDH.
В плезиохронной цифровой иерархии – PDH в качестве первичной была выбрана скорость 2048 кбит/с и коэффициент мультиплексирования в этой иерархии выбирался постоянным и кратным двум. Указанная, иерархия позволяет передавать соответственно 30,120,480,1920 и 7680 каналов, что отражается и в названии ИКМ систем: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д.
Суть основных недостатков PDH в том, что добавление выравнивающих бит, делает невозможным идентификацию и вывод, например, потока 64 кбит/с или 2 Мбит/с, «зашитого» в поток 140 Мбит/с, без полного демультиплексирования или «расшивки» этого потока и удаление выравнивающих бит. Одно дело передавать поток междугородных или международных телефонных разговоров от одного телефонного узла к другому «сшивая» и «расшивая» их достаточно редко. Другое дело – связать несколько банков и/или их отделений с помощью PDH сети. В последнем случае часто приходится либо выводить поток 64 кбит/с или 2 Мбит/с из потока 140 Мбит/с, чтобы завести его, например, в отделении банка, либо наоборот выводить поток 64 кбит/с или 2 Мбит/с из банка для ввода его обратно в поток 140 Мбит/с. Осуществляя такой ввод/вывод, приходится проводить достаточно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования («расшивания») PDH сигнала с удалением/добавлением выравнивающих (на всех трёх уровнях) бит и его последующего трёхуровневого мультиплексирования («сшивания») с добавлением новых выравнивающих бит.
Другое узкое место технологии PDH слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации низовых мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования в сетях передачи данных.
Недостатки PDH и желание их преодолеть привели к разработке синхронной цифровой иерархии SDH, предложенной для использования на волоконно-оптических линиях связи. SDH позволяет:
вводить/выводить входные потоки без необходимости проводить их сборку/разборку (а значит иметь возможность определять положение каждого входного потока, составляющего общий поток);
разработана новая структура фрейма, позволяющая осуществлять не только развитую маршрутизацию, но и осуществлять в пределах иерархии управление сетями с топологией любой сложности;
систематизировать иерархический ряд скоростей передачи и продолжить его за пределы ряда PDH;
разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.
Сеть SDH, как и любая сеть, строится из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:
сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами – ТМ сети доступа;
транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков – задача транспортирования, решаемая мультиплексорами ввода/вывода – ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически – потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;
перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, задача коммутации, или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс – коммутаторов – DXC;
объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел концентратор (или хаб) задача концентрации, решаемая концентраторами;
восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его затухания – задача регенерации, решаемая с помощью регенераторов;
сопряжение сети пользователя с сетью SDH задача сопряжения, решаемая с помощью оконечного оборудования различных согласующих устройств, например, конверторов интерфейсов, конверторов скоростей и т.дю
Вывод: На рассматриваемом участке УСП-АМТС ГТС г. Кзыл-Орды самым оптимальным вариантом модернизации МСС является применение уже существующей технологии в городской транспортной сети – SDH.
1.4 Выбор топологии и режима работы на участке УСП-АМТС
Распространенным вариантом построения сети СЦИ является реализация радиально-кольцевой структуры, в которой узлы, обрабатывающие относительно небольшую интенсивность нагрузки и имеющие связи только с некоторыми узлами выносятся из основного кольца и подключаются к нему через узел, с которым имеют наибольший обмен, с помощью конфигурации точка-точка (радиально).
Поэтому для участка УСП-АМТС выбирается конфигурация точка-точка (радиально) с возможностью подключения к существующей кольцевой структуре.
Модернизированный участок будет работать существующей сетью с технологией SDH (Synchronous Digital Hierarchy Синхронная Цифровая Иерархия).
SDH сети позволяют создать единую транспортную среду для разнородных информационных потоков. При этом совокупная пропускная способность сети достаточна для того, чтобы в едином потоке передавать большие объемы информации как телефонно-голосовой, так и изначально существующей в виде цифровых данных.
Оборудование SDH постоянно самотестируется и при возникновении какой-либо неисправности соответствующее сообщение посылается центральной системе управления, которая выдает диагностическое сообщение на монитор оператора и одновременно сохраняет его в базе данных для последующего анализа.
Каналы в сети продублированы с помощью обходных путей, на которые система переключается в случае ухудшения качества передачи или пропадания основного канала. Такой принцип управления обеспечивает полное сохранение связи в случае аварии на кабельных трассах или выходе из строя каких-либо элементов сетевого оборудования.
Центральная система управления размещена на АТСЭ-56/57 (АМТС). С ее помощью производится постоянное наблюдение за состоянием сети в целом и за работой оборудования на ее отдельных участках, оперативно маршрутизируются информационных потоки, оптимизируется загрузка отдельных элементов, а при необходимости, сеть автоматически переконфигурируется.
1.5 Прокладка оптического кабеля на участке УСП-АМТСВнедрение ВОК на соединительной сети ГТС позволяет существенно повысить экономичность ГТС за счет снижения стоимости кабельный сети, экономии меди, оптимизации соединительной сети, увеличение её пропускной способности, повышения емкости АТС.
Для модернизируемого участке УСП-АМТС ГТС города Кзыл-Орда выбран кабель марки ОМЗКГм со ступенчатым профилем показателя преломления, который имеет повивную скрутку сердечника. Каждый последующий сердечник по сравнению с предыдущим имеет на шесть волокон больше.
Трасса прохождения ВОЛС выбрана, исходя из условия минимальной их длины при обеспечении необходимой конфигурации сети (участка), выполнения наименьшего объёма работ при строительстве, обеспечения удобств эксплуатации линейных сооружений и надёжной их работы.
Прокладку волоконно-оптического кабеля типа оптического кабеля на рассматриваемом участке УСП-АМТС с протяжённостью 2,835 км, проводим согласно таблице 1.2.
Таблица 1.2 –Трасса прокладки оптического кабеля
Участок | Прокладка в канализации, км | Примечание |
| АТС565/УСП – АТС-56/57/АМТС | 2,835 | Прокладка по существующим колодцам |
| Всего | 2,835 |
При выборе трассы кабельной канализации для прокладки кабелей от здания АТС до распределительных шкафов или зданий в зоне прямого питания, следует выполнить следующие требования.
Трасса должна иметь наименьшую протяжённость и проходить преимущественно под пешеходной частью улиц и проездов или по газонам с учетом обеспечения возможности максимальной механизации работ.
Во избежание возможной коррозии металлических оболочек кабелей следует избегать мест с высоким уровнем грунтовых вод (участков с сильно увлажненными грунтами), свалками мусора и промышленных отходов, загрязнением стоками промышленных вод.
Проектируемый оптический кабель прокладывается в существующей телефонной канализации, в черте города, с предварительной прокладкой полиэтиленовых труб ПВД-40.
В данном проекте рассмотрим расчёт параметров оптического кабеля, проложенный на участке длиной 2,835 км.
1.6 Сравнение различных видов оптического кабеля и выбор оптимального
1.6.1 Общие технические требования к ОК
Оптический кабель (ОК) – средство связи, в состав которого входит направляющая система электромагнитных колебаний – световод. Специфичность данной направляющей системы состоит не только в особенностях распространения по ней сигналов, но и в ее конструкции и влиянии на нее внешних условий. Все это требует особых подходов и технических решений на всех этапах использования оптических кабелей при прокладке, монтаже, эксплуатации. В то же время, поскольку, основной задачей оптических кабелей является обеспечение заданного качества передачи при существующих условиях эксплуатации, к ним предъявляются такие же требования, как и к электрическим кабелям связи, а именно:
- возможность прокладки в тех же условиях, в каких прокладываются симметричные и коаксиальные кабели;
-максимальное использование при прокладке уже существующих методов, техники и оборудования, применяемых при прокладке электрических кабелей;
-устойчивость к внешним воздействиям (механическим и климатическим), возникающим при эксплуатации на сетях связи;
-надежность, обеспечивающая эксплуатацию с заданными показателями безотказности, долговечности и ремонтопригодности.
Наряду с общими требованиями оптические кабели должны удовлетворять требованиям, вытекающим из таких факторов, как характеристики и конструкция применяемых световодов, методы контроля и измерений, строение данной конкретной системы передачи, экономические показатели, прогноз развития сети связи и так далее. Анализ указанных факторов с учетом общих требований позволяет сформулировать конкретные требования к конструкции оптических кабелей.
Прежде всего, конструкция кабеля должна быть такой, чтобы он был устойчив к механическим воздействиям при прокладке, монтаже и эксплуатации. Это означает, что значения передаточных характеристик кабеля не должны выходить за установленные пределы в течение всего срока службы кабеля при воздействии на него растягивающих усилий, изгибающих моментов, поперечного сжатия, вибрации и ударных нагрузок.
Одна из наиболее важных характеристик кабеля – допустимое усилие на растяжение, которое должно быть достаточно большим. Наряду с допустимым усилием на растяжение конструкция кабеля должна удовлетворять требованиям по устойчивости к боковому давлению (поперечному сжатию). Несколько большие поперечные нагрузки могут возникать при прокладке, если используются направляющие ролики или колено. Однако, при строительстве линий передачи возможны случаи, не предусмотренные технологией прокладки и монтажа (например, сдавливание ногой человека, случайно наступившего на кабель). В расчете на подобные ситуации боковое давление, которое должен выдерживать кабель, выбирается с запасом.
Кабель должен обеспечивать исправное функционирование системы при значительных перепадах температур, которые установлены от минус 40 до плюс 50 0С. Также конструкция кабеля должна предусматривать защиту от грызунов, защиту от влаги.
Несколько другого рода требования предъявляются к оптическим волокнам. Общий вид типового ОВ показан на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Общий вид типового ОВ
ОВ должны обеспечить минимально возможный коэффициент затухания на рабочих длинах волн, минимальное значение хроматической дисперсии на тех же длинах волн (для одномодовых волокон) и максимальный коэффициент широкополосности (для многомодовых волокон). Тип кабеля определяется заданной длиной волны, допустимыми потерями и дисперсией, а также условиями прокладки (категориями грунта, наличием переходов через водные преграды и так далее). Учитывая, что оптическое волокно чувствительно к сильным электромагнитным полям, рекомендуется ОК прокладывать в некотором отдалении от линий электропередач. Если условия позволяют, желательно выбирать кабель, не содержащий металлических элементов (медных проводов для дистанционного питания, центрального силового элемента, выполненного из стали, брони из стальных проволок). Выбор типа кабеля можно произвести, исходя из расстояний между узлами. При выборе ОК следует, разумеется, учитывать его стоимость, так как примерно 80% всех капитальных затрат на организацию сети связи необходимы для приобретения кабеля и строительство кабельных магистралей. Тем не менее, чем дороже кабель, тем он надёжнее при прокладке и эксплуатации.
1.6.2 Классификация волоконно-оптических кабелей связи
Оптический кабель состоит из свободно уложенных или скрученных по определенной системе ОВ, заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие), защитные и демпфирующие элементы, а также элементы продольной и поперечной герметизации для защиты волокон от воздействия влаги. Оптические и физические параметры ОВ, применяемых в ОК, нормируются международными стандартами.
В бывшем СССР ( ныне странах СНГ) начало использования оптических кабелей относится к 1985 году (на территории России): первые ОК были применены на городских телефонных сетях. С 1990 года ОК в России, позже в Казахстане (после распада СССР) стали сначала "собираться" из импортных волокон, а с 2000 года появились отечественные производители ОК. С тех пор производство ОК развивается быстрыми темпами. Ежегодный прирост производства в год составляет 40 %. Как ответить на вопрос какой это ОК? Перед тем как ответить на этот вопрос, необходимо выделить существенное свойство, характеристику кабеля, относительно которой будет осуществляться его классификация.
Вспомним характеристики ОВ, о которых нам уже известно из материала прошлых занятий. Логичным будет характеризовать ОК по ОВ, которые есть в его составе.
Например, материал ОВ. По материалу ОК и ОВ можно делить на следующие типы: "кварц-кварц" (то есть сердечник и оболочка из кварца), "кварц-полимер" (оболочка из полимера) и "полимер".
В зависимости от геометрии применяемых волокон оптические кабели делятся на две группы: одномодовые (SM - single mode) и многомодовые (ММ - multi mode), причем последние могут быть ступенчатыми и градиентными.
Можно говорить о кабеле или волокне с точки зрения его передаточных свойств. По используемому окну прозрачности: для первого, для второго, для третьего, для второго и третьего, всеволновые и т.д. По километрическому затуханию ОВ и ОК классифицируются соответственно конкретным числовым значениям этого показателя: 5; 4; 2; 1; …0,34; …0,25; …0,18 дБ/км.
С точки зрения дисперсионных свойств ОК может включать ОВ со ступенчатым профилем (стандартное волокно) SF, волокно со смещенной дисперсией DSF, волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF.
В соответствии с принятой в большинстве стран мира практикой целесообразно классифицировать ОК по назначению и условиям применения.
Почему же так обращается внимание именно на условия функционирования ОК? Дело в том, что оптические кабели выдвигают более жесткие требования к механической прочности по сравнению с электрическими кабелями. Это связано с меньшей пластичностью стекла по сравнению с медью и алюминием (оно допускает относительное удлинение при действии растягивающих усилий не более 2...3% по сравнению с 6...8% для медного провода).
Существенное значение для сохранения приемлемых для дальнейшей эксплуатации параметров ОК имеет интенсивность оказываемых на него механических воздействий в виде давления, растяжения, изгибов, микроизгибов, кручений и вибрации. Дополнительное затухание за счет потерь на изгибах стандартного ОВ может быть определено по формуле:
, (1.1)
где а – радиус сердечника, n - относительная разность показателей преломления, изг - радиус изгиба.
Микроизгибы образуются в результате механических напряжений (провисания, избыточного натяжения и т.п.) и амплитудой не превышают единиц микрометров. Однако в течение длительной эксплуатации их накопление обуславливает дополнительное затухание ОВ, которое можно выразить выражением:
, (1.2)
где Nми – число микроизгибов, hми – их амплитуда, d – диаметр световода.
В результате механических воздействий кварцевое стекло разрушается.
Рост микротрещины происходит в два этапа. На первом, пока интенсивность K1 меньше некоторого критического состояния (для кварцевых ОВ К1кр=0,189 МПаЧм0,5), величина микротрещины растет линейно, пропорционально механическому напряжению, приложенному к ОВ. По этому длительность первого этапа тем больше, чем меньше значение этого механического напряжения.
При достижении К1кр начинается второй этап, заключающийся в окончательном рассечении ОВ со скоростью звука.
Из-за высокой протяженности секций ВОСП поиск места порыва ОВ – очень длительная операция.
Механическая прочность кабелей обеспечивается применением в их конструкции упрочняющих стеклопластиковых или металлических элементов, воспринимающих деформирующие усилия при прокладке и эксплуатации. Работающие на растяжение элементы тем или иным способом интегрируются в конструкцию кабельного сердечника и расположены под защитной оболочкой. В качестве таких элементов применяют стальной трос в полимерном шланге, проволоку или стеклопластиковые прутки. Они могут располагаться в центре кабельного сердечника, в его повиве (filler), a также между внутренней и внешней оболочками кабеля. Допустимые растягивающие усилия для кабеля внешней прокладки составляют не менее 2500 Н. Имеются конструкции, у которых величина этого параметра достигает значения 20 000 Н.
Элементы защиты от раздавливающих усилий представлены в основном различными покровами и оболочками и обеспечивают защиту от усилия 1000 Н и более, приложенного к 1 см длины кабеля.
Броневые покровы кабеля придают ему дополнительную разрывную прочность и защищают его от сдавливающих усилий. В качестве брони могут быть использованы редкая или плотная металлическая оплетка, гофрированная лента и круглая стальная проволока различного диаметра. В качестве элементов защиты кабеля от повреждения грызунами могут применяться металлические броневые покровы и оплетки из стекловолоконных нитей.
К факторам, ухудшающим свойство ОВ можно отнести: испарение пластификаторов, увлажнение материалов ОВ и запыление мест коннекции, радиационные замутнения. Все это приводит к ухудшению передаточных характеристик ОВ.
Так сердечник оптического кабеля из-за необходимости обеспечения эффективной защиты ОВ от механических воздействий принципиально представляет собой пустотелую конструкцию. Это ставит перед разработчиками проблему обеспечения его влагостойкости. Малый внешний диаметр делает неэффективным содержание под избыточным воздушным давлением, иногда используемым в многопарных электрических кабелях.
Для получения необходимой влагостойкости оптического кабеля необходимо решить задачи обеспечения его продольной и поперечной герметизации. Основным средством обеспечения продольной герметизации является гидрофобный гель, который заполняет пустоты кабельного сердечника. Поперечная герметизация кабеля задается наружными оболочками. В некоторых кабелях фирмы Lucent Technologies дополнительно применяется слой целлюлозной бумаги, которая при попадании на нее влаги разбухает и герметизирует небольшие проколы оболочки, а в кабелях компании ABB использована тонкая алюминиевая оболочка.
Для облегчения разделки кабелей под внешнюю оболочку закладывается прочная разрывная нить (rip-cord), которая при вытягивании делает на шланге оболочки продольный разрез, открывая доступ к элементам кабельного сердечника. В кабелях производства Lucent Technologies применяются две разрывные нити, которые укладываются на противоположных сторонах кабеля в его диаметральной плоскости. В бронированных кабелях компании Mohawk разрывная нить используется для вскрытия клеевого шва, соединяющего края стальной гофрированной ленты.
Каждый из перечисленных выше факторов имеет место при определенных условиях эксплуатации. Естественно, для каких-то ОК нужна броня, для других требуется полное отсутствие металлических деталей.
Рассмотрим вариант классификации ОК, показанный на рисунке 2 [П.А.].
Как следует из представленного, ОК находят применение на всех участках сети связи и подразделяются на магистральные, зоновые местные и внутриобъектовые. Условия существования кабелей на магистральных, внутризоновых, местных, объектовых (локальных) сетях связи различны, и используемые средства могут довольно значительно отличаться друг от друга по конструкции не только сердечника, но и оболочек и наружных покровов. Так, магистральные ОК могут прокладываться непосредственно в земле, в кабельной канализации, коллекторах, тоннелях, в водной среде (реки, озера, моря), подвешиваться в воздухе.
Большая часть кабелей внутризоновых и местных сетей находится в аналогичных условиях. В значительно более легких условиях работают ОК объектовых сетей, в основном прокладываемые в помещениях. В этой связи мы будем допускать деление ОК по условиям применения две основные группы: внешней прокладки и внутриобъектовые.
Отдельно следует заметить, что ряд ОК имеет специальное предназначение. Такие ОК делаются на заказ для определенных условий и отличаются специфическими характеристиками. Так, например, кабель для электрификации железных дорог может включать несколько ОВ (в параллельном жгуте). Существуют морозо- и жаростойкие ОВ и др.
1.6.3 Конструкция основных типов волоконно-оптических кабелей связи
1.6.3.1 Кабели внешней прокладки
Кабели внешней прокладки (outdoor cables) используются для связи между зданиями. Основным требованием к конструкции таких кабелей наряду с малым затуханием и высокой широкополосностью является высокая механическая прочность к растягивающим и сдавливающим усилиям, а также влагостойкость и широкий диапазон рабочих температур.
В настоящее время известно большое количество конструкций оптических кабелей внешней прокладки, полную совокупность которых можно условно разделить на четыре группы, изображенные на рисунок 1.2.
а – с профилированным сердечником; б – модульной конструкции;
в – типа Monotube; г – ленточная
Рисунок 1.2 - Типовые конструкции оптического кабеля:
Основой кабелей первой группы (рисунок 1.2 а) является профилированный сердечник, в пазах или внутренних полостях которого уложены ОВ. Кабели второй группы (рисунок 1.2 б) имеют традиционную повивную скрутку, которая в подавляющем большинстве случаев образована пластмассовыми трубками, получившими название модулей. В каждом модуле может размещаться от одного до 12 волокон. Некоторые инофирмы называют такую конструкцию multitube cable.
Кабели типа monotube (рисунок 1.2 в) могут рассматриваться как разновидность кабелей модульной конструкции и содержат одну большую трубку для укладки волокон, размещаемую по оси конструкции.
Кабели ленточного типа (рисунок 1.2 г) реализованы на основе сердечника в виде одной или нескольких уложенных в стопку полимерных лент, в толще которых располагаются отдельные световоды.
Кабели модульной конструкции (повивной скрутки) в тех или иных конструктивных разновидностях имеют, как правило, емкость не более 100 волокон и в настоящее время занимают доминирующее положение в общем объеме выпуска кабельной продукции, предназначенной для использования во внешних подсистемах локальных сетей. Это объясняется хорошей защитой отдельных волокон от механических и климатических воздействий, а также простотой и удобством разделки.
Кабели с профилированным сердечником уступают кабелям модульной конструкции по уровню защиты ОВ от механических воздействий и в настоящее время почти полностью вытеснены из практического использования.
Ленточные кабели обеспечивают максимальное преимущество над конструкциями других типов при большом (до нескольких сотен) количестве волокон и поэтому используются главным образом при построении городских телекоммуникационных сетей.
В настоящее время применяются две конструктивные разновидности оптических кабелей: кабели, содержащие металлические элементы (проводники, броневые покровы и др.), и полностью диэлектрические кабели. К достоинству первых относится более высокая механическая прочность и влаго- и грызуностойкость, кабели второго типа менее подвержены влиянию электромагнитных воздействий и имеют несколько меньшие габариты и массу.
Кабели рассматриваемой группы могут прокладываться в кабельной канализации, трубах, коллекторах, на мостах, эстакадах и в шахтах, а при наличии броневых покровов различного типа возможна непосредственная укладка кабелей в грунт без мерзлотных деформаций с использованием песчаной подушки или без нее. Допускается прокладка кабелей при переходах через неглубокие озера, реки и болота.
Специально для организации линий воздушной связи выпускаются кабели для подвески на опорах с интегрированным в конструкцию внешним несущим тросом. Многие оптические кабели имеют так называемую самонесущую конструкцию. Такие кабели также можно использовать для воздушной подвески при условии применения для крепления специальных зажимов.
Рабочий температурный диапазон кабелей внешней прокладки обычно составляет для:
- отечественных ** кабелей –40 ...+50°С;
- импортных кабелей –40 ...+70°С.
Примечание ** Под отечественными считаем кабели стран СНГ (в том числе России и Казахстан).
Существуют специальные морозостойкие кабели, нижняя рабочая температура которых достигает –60°С.
Для работы в особых условиях эксплуатации применяются специальные кабели. Так, например, компанией ABB разработаны конструкции, предназначенные для использования на нефтяных платформах, нефтехранилищах и других аналогичных объектах. Они выдерживают в течение 1 часа нагрев до температуры 1000°С (при снижении температуры до 850°С жаростойкость возрастает до 3 часов), а также воздействие агрессивных химических материалов. Фирмой BICC поставляется кабель с внутренней свинцовой оболочкой, который предназначен для применения на атомных электростанциях и других объектах с повышенным уровнем ионизирующего излучения.
Промышленность выпускает одномодовые, многомодовые и комбинированные кабели внешней прокладки. Последние могут иметь одномодовые и многомодовые ОВ, а также медные проводники для подачи напряжения дистанционного питания, ведения служебных телефонных переговоров и других целей. Спецификация комбинированного кабеля обычно оговаривается при конкретном заказе. Аналогично комбинированный кабель может включать ОВ стандартной дисперсии и ОВ со смещенной ненулевой дисперсией.
Основным потребителем кабелей внешней прокладки являются телекоммуникационные компании – операторы транспортных сетей, которые ориентируются на одномодовую технику. В силу этого удельный вес многомодовой продукции в общем объеме выпуска кабелей сравнительно невелик. Это приводит к тому, что стоимость многомодового кабеля внешней прокладки обычно превышает стоимость такого же по конструкции одномодового примерно на 10-15%.
1.6.3.2 Внутриобъектовые оптические кабели
Межэтажная и поэтажная разводка внутри зданий осуществляется внутриобъектовым оптическим кабелем (indoor cables), отличающимся от кабеля внешней прокладки повышенной гибкостью и улучшенными массогабаритными показателями за счет использования в конструкции облегченных упрочняющих покрытий, а также отсутствием элементов защиты от влаги. ОВ в кабелях этого класса снабжаются буферным покрытием толщиной 0,9 мм, которое позволяет осуществлять непосредственную установку коннекторов. Некоторое увеличение затухания, вызываемое применением оболочки tight buffer, не имеет принципиального значения из-за сравнительно небольших длин кабельных трасс в пределах здания. Пример конструкции такого кабеля показан на рисунке 1.3. Максимальное число волокон серийных внутриобъектовых кабелей, как правило, не превышает 12 (фирма AMP выпускает кабели с 18 волокнами).
В случае необходимости создания внутриобъектовых кабелей с большим числом волокон применяют конструкцию, аналогичную кабелям внешней прокладки: вокруг центрального силового элемента укладывают несколько (в большинстве случаев шесть, реже двенадцать) обычных кабелей и полученный сердечник закрывают сверху общей защитной оболочкой.
Рисунок 1.3 - Конструкция четырехволоконного внутриобъектового кабеля
Для получения в рассматриваемой структуре более мелкого дискрета по числу волокон некоторые из таких модулей могут заменяться упрочняющими прутками. Кабели подобной конструкции обычно изготавливаются на заказ.
Конструкции кабелей внутриобъектовой прокладки, в которых не используются материалы, образующие густой дым под воздействием высокой температуры и не выделяющие при этом удушливые галогенсодержащие газы, обозначаются аббревиатурой LSZH (low smoke zero halogen).
Различают кабели Plenum, используемые при организации горизонтальных участков структурированных кабельных систем и прокладываемые, как правило, над фальшпотолком, под фальшполом и в защитных декоративных коробах в коридорах, а также Riser для вертикальных магистралей.
Рабочая температура внутриобъектовых кабелей составляет обычно от -+20 до +70°С. Некоторые модели кабелей серии LGBC производства Lucent Technologies нормально функционируют в температурном диапазоне от –40 до +85°С. Такие конструкции можно применять для внешней прокладки на линиях небольшой протяженности при условии обеспечения защиты от попадания влаги (обычно это выполняется за счет прокладки в защитной трубке).
Подавляющее большинство внутриобъектовых кабелей имеют многомодовые световоды. Одномодовые внутриобъектовые кабели применяются в ограниченном объеме главным образом для соединения входного коммутационно-распределительного устройства кабеля внешней подсистемы с полкой или муфтой административной точки. Конструктивно такие кабели не отличаются от многомодовых и выпускаются, например, фирмами Lucent Technologies и Mohawk.
Для расширения функциональных возможностей кабельной продукции некоторые фирмы производят комбинированные кабели внутриобъектовой прокладки. В конструкциях таких кабелей предусматриваются две или три скрепленные друг с другом внешние оболочки. В первой их них укладывается два или четыре многомодо-вых световода, две другие содержат 4-парный элемент витой пары категории 5 и элемент типа 1 по классификации ИБМ.
1.6.3.3 Мини и микрокабели
Кабели внутриобъектовой прокладки с одним или двумя волокнами, каждое из которых уложено в индивидуальный защитный шланг, выделяются в специальную группу и называются мини-кабелями. Мини-кабели бывают одинарные (simplex) и двойные (duplex) (рисунок 1. 4).
Рисунок 1.4 - Конструкция внутриобъектовых мини-кабелей
Обычные двойные мини-кабели без оболочки иногда называются zip-cord, кабели с оболочкой носят название heavy duty duplex (рисунок 1.4). Немецкие фирмы обозначают двойные кабели без оболочки как Duplex Figure 8, а с оболочкой - Duplex Figure 0. Компания Alcatel применяет для обозначения конструкций последнего типа термин "овальный кабель" (dual fibre oval cable).
Основным назначением дуплексных кабелей является:
- изготовление соединительных шнуров;
-создание кабельной разводки в технических помещениях локальных сетей;
-формирование горизонтальных магистралей крупных структурированных кабельных систем с прокладкой в декоративных коробах до рабочего места.
Диаметр внешней оболочки мини-кабеля обычно составляет от 2.4 до 3,0 мм. В последнее время появились конструкции со шлангом диаметром 1,6 мм.
Для изготовления монтажных шнуров (пигтейлов — от англ. pig-tail), присоединяемых к магистральным кабелям в процессе сборки оконечных разделочных устройств, используется одинарное волокно в буферном покрытии 0,9 мм. Такую конструкцию иногда называют микрокабелем.
1.6.4 Маркировка волоконно-оптических кабелей связи
Производители волоконно-оптических кабелей придерживаются индивидуальной системы маркировки своей продукции, основанной на рекомендации МЭК 794-1. Обычно марка представляет собой буквенно-цифровой индекс, в котором тем или иным способом зашифрованы сведения о конструкции кабеля и его основных характеристиках.
В кабелях импортного производства этот индекс вместе с футовыми или метровыми метками наносится на внешнюю защитную оболочку. Иногда к маркировке добавляется значок телефонной трубки (кабель связи) и волны (оптический кабель). Системы маркировки отечественных кабелей, кабелей производства компании Lucent Technologies и Mohawk рассматриваются ниже.
1.6.4.1 Маркировка кабелей отечественного производства
Структура обозначения оптических кабелей определяется ГОСТ - м 26793-85 и имеет вид, изображенный на рисунок 1.3.
Таблица 1.3- Формат структуры обозначения оптических кабелей отечественного производства
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
| АААВ | - | N | - | N | - | N | - | N |
Примечание: А,В- буквенная позиция, N — цифровая позиция
Основные возможные варианты отдельных кодовых позиций приводятся в таблице 1[П.А.].
В случае применения кабелей с медными жилами для подачи напряжения дистанционного питания, негорючих оболочек, волокон с нормируемой дисперсией и т.д. может быть использована более сложная структура обозначения с дополнительными буквенными и/или цифровыми индексами.
Пример обозначения: ОКК-50-02-1,0-8- это кабель с полиэтиленовой внешней оболочкой (ОКК), многомодовый с волокном 50/125 (50), с силовым элементом из стального троса (02), затуханием не выше 1,0 дБ/км на длине волны 1300 нм (1.0), 8-волоконный (8).
1.6.4.2 Маркировка кабелей производства Lucent Technologies
Основной 16-позиционный формат обозначения оптических кабелей внешней прокладки Lucent Technologies содержит 12 буквенных и цифровых индексов и имеет вид, изображенный на таблице 1.4.
Таблица 1.4- Основной 16-позиционный формат обозначения оптических кабелей внешней прокладки Lucent Technologies
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| N | А | А | А | - | N | N | N | - | А | А | А | - | Х | Х | Х |
Примечание: А - буквенная позиция N - цифровая позиция;
X - фиксированный алфавитно-цифровой индекс.
Наиболее часто встречающиеся варианты отдельных кодовых позиций приводятся в таблица 2 [П.А.].
1.6.4.3 Маркировка кабелей внутриобъектовой прокладки
Кабели внутриобъектовой (в качестве примера фирмы Lucent Technologies) прокладки маркируются 13-позиционным буквенно-цифровым кодом, формат которого изображен на таблице 1.5.
Таблица 1.5- Формат маркировки кабелей внутриобъектовой прокладки (фирмы Lucent Technologies)
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| L | G | B | C | - | N | N | N | А | - | А | А | А |
Примечание: А - буквенная позиция; N - цифровая позиция
Наиболее часто встречающиеся варианты отдельных кодовых позиций приводятся в таблице 3 [П.А.].
Примеры обозначения 3DNX-012-HXM Многомодовый кабель с волокном типа 62.5/125 (3), с сердечником типа Lightpack (D) и диэлектрическими упрочняющими покрытиями (N), без дополнительной защитной оболочки (X), 12-волоконный (012), работающий в окнах прозрачности 0,8 и 1,3 мкм (Н), с потерями не более 3,4 дБ/км на длине волны 850 нм и 1,0 дБ/км на длине волны 1300 нм (ХМ).
LGBC-008D-LHO Многомодовый кабель внутриобъектовой прокладки (LGBC), 8-волоконный (008), типа Ассumах (D), многомодовый (L), Riser, без галогена (H), с оболочкой оранжевого цвета (О).
1.6.5 Кодировка и нумерация оптических волокон в кабеле
Нумерация световодов оптических кабелей производится в соответствии с их цветовой кодировкой и позволяет существенно упростить процедуру укладки оконечных разделочных устройств (муфт и полок), а также последующее тестирование и паспортизацию трассы.
Кабели отечественного производства. Присваивание волокнам номеров осуществляется исходя из цвета модулей, которые имеют различную окраску. Обычно кабель имеет два цветных модуля, один из которых чаще всего бывает красного цвета, остальные шесть выполнены бесцветными.
Модули, как правило, нумеруются следующим образом: 1-й – красный, 2-й – цветной, далее в порядке возрастания от красного в сторону цветного.
При наличии в модуле только одного световода его номер совпадает с номером модуля. При двух или более волокнах присваивание номеров световодов производится с привлечением цветов буферных покрытий 250 мкм. Какой-либо системы в выборе цветовой окраски отдельных волокон не имеется, поэтому нумерация выполняется в каждом отдельном случае индивидуально. Младший номер волокна в модуле обычно присваивается световоду с неокрашенным буферным слоем.
В тех случаях, когда красный и цветной модули располагаются не рядом друг с другом, принцип нумерации не меняется: модули нумеруются по возрастающей от красного в сторону цветного.
Кабели импортного производства. Нумерация волокон в кабелях импортного производства осуществляется в соответствии с индивидуальным цветовым кодом, приведенным в табл. 6. Встречаются также другие варианты окраски, определяемые национальными нормами (например, в кабелях производства фирмы ABB). Окрашиваются как буферные оболочки 0,9 мм, так и 250 мкм. В многоволоконных кабелях модульной конструкции аналогичная цветовая кодировка применяется в отношении модулей.
В кабелях типа Monotube с числом волокон свыше 12 применяется группировка световодов в пучки, которые скрепляются цветными нитками. В некоторых случаях для облегчения попарной группировки волокон они окрашиваются в одинаковые цвета с кольцевыми метками через 2-3 см на втором световоде пары.
Цветовая кодировка волокон и модулей оптических кабелей импортного производства по EIA/TIA598 приведена в таблице 4 [П.А.].
Цветовая кодировка мини-кабелей. Стандарты не устанавливают определенных правил цветовой кодировки мини-кабелей, которая на практике отличается большим разнообразием. Тем не менее в этой области удается выделить некоторую систему.
Для маркировки внешних шлангов simplex- и zip-cord-кабелей большинство изготовителей придерживаются следующей цветовой гаммы (таблица 1.6.).
Таблица 1.6- Цветовая гамма оптических волокон в кабеле
| Цветовая гамма | Кабель |
| серый цвет | кабель 62,5/125 |
| оранжевый цвет** | кабель 50/125 |
| желтый цвет | одномодовый кабель |
| вишневый цвет | кабель без содержания галогенов (Halogen-free) |
Примечание: Внешнее покрытие кабелей типа heavy duty duplex имеет также оранжевый цвет.
В качестве примеров на рисунке 3 показаны некоторые конкретные конструкции ОК, предназначенные для различных условий прокладки [П.А.].
Таким образом, в конкретных конструкциях ОК предусматривается защита от воздействий конкретных деструктивных факторов путем выбора соответствующих элементов и мероприятий.
1.6.4 Выбор оптимального варианта для участка УСП-АМТС
Для выбора оптимального варианта оптического кабеля для участка модернизации МСС УСП-АМТС ГТС города Кзыл-Орды учитывали следующие:
-необходимо выбирать кабель для внешней прокладки, так как расстояние УСП-АМТС составляет около 3 км;
-характеристики уже эксплуатируемых оптических кабелей транспортной сети ГТС;
-немаловажную роль играет ценовая политика фирм-производителей кабеля (гибкие скидки, гарантийное обслуживание на длительный период и т. д.);
-наличие обученных специалистов, а также обеспечение фирм-поставщиков необходимыми дополнительными краткосрочными курсами повышения квалификации.
Учетом выше перечисленных факторов, самым оптимальным вариантом является для модернизации МСС на участке УСП-АМТС ГТС г. Кзыл-Орды является оптический кабель- ОМЗКГм.
Кабель ОМЗКГм при эксплуатации уже показал хорошие качества, имеет положительные отзывы от специалистов, занимает от общей доли ОК 65 % в ГТС, имеется достаточном количестве запасные элементы (муфты и другие пассивные элементы, отрезки кабеля и др.).
Кабель магистральной связи (марка ОМЗКГм) производится по заказу с необходимым числом волокон. Кабель типа ОМЗКГм содержит 16 одномодовых волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника, так как кабель предназначен для непосредственной прокладки в грунт, он имеет защитный броневой покров из стальных проволок диаметром 1,2 мм. Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам, расположенным в броневом покрове кабеля. Снаружи кабель имеет полиэтиленовую оболочку.
Изготавливаются также оптические кабели магистральной связи, в которых цепи дистанционного питания отделены от броневых проволок алюминиевым экраном и расположены внутри кабеля.
Характеристика и рисунок кабеля магистральной связи (марка ОМЗКГм) в разрезе, а также применяемое в кабеле ОМЗКГм оптическое волокно (общие описание) типа TrueWave® RS приведены в конце пояснительной записки (рисунок 4, таблица 5) [П.Б.].
4Охрана труда и техника безопасности
4.1 Анализ условий труда при прокладке кабеля4.1.1 Общие положения
В процессе прокладки оптоволоконного кабеля используется кабелеукладчик на базе трактора любой модификации. Трактор оснащается дополнительными металлическим конструкциями необходимых для крепления катушки с оптическим кабелем. Масса катушки с кабелем максимальной длинны, которую можно намотать на катушку, составляет около 4000 кг, что отражается на устойчивости кабелеукладчика [46].Одной из достаточно частых причин несчастных случаев при эксплуатации грузоподъемных, колесных гусеничных строительных машин является потеря ими устойчивости – опрокидывание. Опрокидывание машин обычно происходит вследствие ряда неблагоприятных эксплуатационных факторов: увеличение поднимаемого груза до недопустимого веса, подъем примерзших к земле конструкций, значительные динамические нагрузки при неправильной эксплуатации, большая ветровая нагрузка, сверхнормативный наклон местности, просадка грунта и др.[46].
В качестве основного показателя устойчивости машин принят коэффициент запаса устойчивости, представляющий собой отношения момента удерживающих сил относительно ребра опрокидывания к моменту опрокидывающих сил [46]:
Муд / Мопр Ку, (4.1)
где Муд - момент удерживающих сил относительно ребра опрокидывания, Мопр - моменту опрокидывающих сил.
Этот показатель позволяет оценить устойчивость машины при проектировании, исследовать влияние на устойчивость различных эксплуатационных факторов и обосновать требования техники безопасности.
При обеспечении устойчивости различные виды строительных машин имеют особенности, поэтому требования к коэффициенту запаса устойчивости и порядок нахождения его могут существенно отличаться [47].
4.1.2 Расчет устойчивости колесных и гусеничных строительных машин
В соответствии с нормативами документом РД 50-233—81 для колесных и гусеничных машин определяют горизонтальную статическую устойчивость с номинальным грузом, устойчивость на наклонной площадке и динамическую устойчивость [46].
В качестве количественных показателей устойчивости приняты: момент устойчивости, угол устойчивости, максимальная статическая нагрузка на рабочее оборудование, момент и угол запаса устойчивости, а также угол крана (рисунок 1) [П.Ж.].
Используемые машины в качестве кабелеукладчиков являются трактора с следующими техническими характеристиками (таблица 4.1).
Таблица 4.1- Технические характеристики кабелеукладчика
| Характеристики | Значения |
| масса mт, кг | 9000 |
| длина активного участка гусеницы l, м | 3,1 |
| ширина гусениц bгус, м | 0,35 |
| ширина b, м | 2 |
| высота hт, м | 2,7 |
| центр массы на высоте h0, м | 1 |
При продольном уклоне. Момент устойчивости равен произведению силы тяжести кабелеукладчика, приложенной в центре массы, на плечо её относительно ребра опрокидывания [46]:
Муст = Qп * l0, (4.2)
где Qп общий вес машины, Н.
Qп = m * q, (4.3)
где q - ускорение свободного падения равно 10 м/с2 .
Qп = 14000 * 10 = 140000 Н;
Муст = 140000 * 1,25 = 175000 Н.
Статическую устойчивость наклонно установленной машины характеризуют углом устойчивости, моментом и углом запаса устойчивости. За угол устойчивости принимают предельный наклон опорной площадки, на которой может стоять машина не опрокидываясь [46]:
αуст = arctg (h0 / l0 ), (4.4)
где h0 - расстояние центра тяжести машины от опорной площадки, м.
αуст = arctg (1,25/1) = 510.
Момент запаса устойчивости находят по формуле [46]:
Мзап = Муст cos α – Qп sin α , (4.5)
где α - угол наклона опорной площадки, на которой установлена машина, рассматривается предельный угол уклона α = αуст = 510, при уменьшении α, запас устойчивости устойчивости увеличивается [46]:
Мзап = 75000 * cos 510 - 140000 * sin 510 = 750 Н
Угол крана возникает вследствие деформации опорной площадки (грунта) и упругих опор машины. Его определяют по формуле:
α кр = Qп * cos α / (С1 * В) - Мзап * ( С1 + С2 ) / ( В2 * С1 * С2 ), (4.6)
где В величина, соответствующая базе ходовой части машины при определении продольного крена и колес ходовой части поперечного крена, м; С1 - жесткость опор машины или приведенная жесткость основания (грунта) и опор, находящихся со стороны ребра опрокидывания, Н/м; С2 - жесткость опор машины или приведенная жесткость основания (грунта) и опор, внешних по отношению к оси опрокидывания, Н/м. Обычно принимают условию С1 = С2 = С[46].
Условную жесткость грунта в контакте с гусеничным движителем находят по формуле:
Сгр = 2 * (bгус * lк * nк ) / к , (4.7)
где bгус – ширина гусениц; lк – длина активного участка гусеницы под каждым опорным катком; nк – число опорных катков на сторону, тогда [46]:
Сгр =2 * (0,35 * 0,5 * 5) / 0,4 * 106 = 4,375 *106 Н/м
За длину активного участка гусеницы lк принимают следующее количество шагов гусеничной цепи tзв (при tзв = 2 к = 0,1…0,51 * 10-6 м3/Н) (4.6):
α кр = 140000 * cos 51 / 4,375 * 106 * 3 – 2 * 750 / 4,375 * 106 * 9 =
= 0,006625
Этим 0,006625 углом можно пренебречь при расчетах угла запаса. Угол запаса устойчивости определяют разностью угла устойчивости, угла наклона опорной площадки и угла крена, рассмотрим случай для максимального угла наклона α = αуст = 510:
α зап = arctg (( Мзап * cos αуст )/( Qп * h0 * cos (αуст – α ), (4.8)
α зап = arctg (( 750 * cos 51) / (140000 * 1 * cos ( 51 – 51) = 0,19170
0,19170 - данный угол очень мал его можно не учитывать.
При поперечном наклоне (таблица 4.2) необходимо учитывать[46]:
Таблица 4.2- При поперечном наклоне
| l0, м | 1 |
| h0, м | 1 |
При поперечном наклоне расчеты по определению Муст (4.2) принимает вид [46]:
Муст = 140000 * 1 = 140000 Н*м.
αуст согласно (4.4), с учетом значении с таблицы 4.2:
αуст = arctg (1/1) = 450,
Мзап определяем согласно (4.5.):
Мзап =140000 * cos 45 - 140000 * sin 45 = 0
Расчеты показывает что, запас устойчивости отсутствует, поэтому кабелеукладчик запрещается ставить под уклоном в 450 и больше. Расчеты производились для случая с поднятым ножом [46].
4.1.2 Освещение при ведения строительных работ Для уменьшения сроков укладки оптического кабеля в данном проекте работают три смены, что ведет к принятию мер для обеспечения благоприятных условий труда. Необходимо использовать освещение в темное время суток. Для этого необходимо чтоб осветительная установка передвигалась вместе с кабелеукладчиком, в таком случае осветительные прожекторы устанавливаются на самом тракторе. Необходимо рассчитать необходимую мощность каждого прожектора и количество прожекторов [47]. В соответствии с ГОСТ 12.1.064 – 85 общее равномерное рабочее освещение строительных площадок и участков должно быть не менее 30 лк [46].Принимаем систему общего освещения лампами накаливания. Необходимый количество ламп рассчитывается по формуле (4.9) [46]:
Еmin = (Fл * N * η * γ)/(Кз * S * z) =>
N = (Еmin * Кз * S * z)/( * Fл * η * γ), (4.9)
где - Еmin, лм/м2 - 30; освещаемая площадь S, м2 - 9; коэффициент неравномерности освещения z-0,9; коэффициент затенения, примем равным γ-0.8-0.9; число ламп в помещении N; коэффициент использования ŋ;
Условно рабочей поверхностью считается горизонтальная плоскость Нр = 2.7 м.
Для создания необходимой равномерности освещения, отношение расстояния между лампами L к высоте их подвеса над рабочей поверхностью Нр должно составлять 1,4 –1,8 при размещении светильников параллельным рядом [48]:
λ = L/Нр = 1.4, (4.10)
тогда расстояние между прожекторами:
L=λНр, (4.11)
L =1.42.7 = 3,78 м
Для нахождения ŋ рассчитаем индекс помещения I по формуле (4.12):
I=AB/(Нр (A+B) (4.12)
тогда:
I=33/(2.7 (3+3))=1.03
принимаем Кз = 1,5 и из справочных данных находим ŋ=60% [49].
По формуле (4.9) рассчитаем необходимое количество светильников для обеспечения минимальной освещенности Емин , при использовании ламп накаливания со световым потоком каждой лампы Fл = 645 лм:
N = (301.590,9)/(6450.40.9) = 1,56
Для освещения хорошо подходят лампы накаливания на 60 Вт со световым потоком в 645 лм [49].
4.2 Анализ условий труда при эксплуатации линии связи
Аппаратура, система передачи данных, устанавливается в существующих помещениях, в ЛАЗ-х, либо в кроссовых залах. Для организаций благоприятных условий труда обслуживающего персонала необходимо, чтоб освещенность рабочего места соответствовало нормам. Для этого рассчитаем искусственную и естественную освещенность помещения [51].
4.2.1 Расчет освещения в помещении
Естественное освещение. По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах (окна); верхнее, осуществляемое через световые проемы в покрытии и фонари; и комбинированное – сочетание верхнего и естественного бокового освещения.
Естественное освещение характеризуется коэффициентом естественного освещения КЕО [51].
КЕО – отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к значению наружной горизонтальной освещенности – создаваемой светом полностью открытого небосвода, измеряется в % [51].
При естественном боковом освещении нормируется минимальное значение, при верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕО.
Нормированное значение КЕО приводятся для III пояса светового климата, для остальных поясов светового климата нормированные значения КЕО определяют по формуле [51]:
eнIV = eнIII * m * с (4.13)
где eнIII - значение КЕО для III пояса; m – коэффициент светового климата; c – коэффициент солнечного климата.
Рассчитаем площадь боковых световых проемов кроссового помещения, необходимой для создания нормируемой освещенности на рабочих местах [49].
Исходные данные:
Кроссовое помещение имеет размеры: длина L = 10 м, ширина В = 6 м, высота Н = 3,5 м.
Высота рабочей поверхности над уровнем пола 0,8 м., окна начинаются с высоты 1 м., высота окон 2 м.
Рядом с помещением находится на расстоянии 12 м здание высотой 15 м, с трех других сторон затеняющих зданий нет.
Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов.
При боковом освещении определяют площадь световых проемов (окон) S0, обеспечивающую нормированные значения КЕО, по формуле [49]:
( S0 / Sп ) * 100 = (eнIV * η0 / τ0 * r1 ) * kзд * kз. (4.14)
Из формулы (4.14) определим площадь световых проемов:
S0 = (eнIV * η0 * Sп * kзд * kз ) / (τ0 * r1 * 100 ), (4.15)
где Sп – площадь пола помещения, м2; ен – нормированное значение КЕО (табличное значение); кз – коэффициент запаса (табличное значение); - общий коэффициент светопропускания (табличное значение) [47]:
τ0 = τ1 * τ2 * τ3 * τ4; (4.16)
η0 - световая характеристика окон (табличное значение); r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию (табличное значение) [47].
Площадь пола:
Sп = L * B, (4.17)
Sп = 10 * 6 = 60 м2
Определим значение КЕО по формуле (4.13): для этого определяем m = 0,9; c = 0,75 (табличные значения); eн = 1,2 (для работ средней точности IV разряда, табличные значения) [47]:
eнIV = 1,2 * 0,9 * 0,75 = 0,81
Определим 0 (табличное значение), отношение длины к глубине (т.е. наиболее удаленной точки от окна) равна: 10 : 6 = 1,66 [47].
Отношение:
B / h1 , (4.18)
B / h1 = 6 / 2,5 =2,4 ,
h1 = 2,5 м, т.к. окна начинаются с высоты 1 м. h1 – высота от уровня рабочей поверхности до верха окна. Отсюда 0=11.
В качестве светопропускающего материала используем стекло оконное листовое двойное, переплеты деревянные двойные раздельные Из таблицы принимаем значения [47]:
1 = 0,8; 2 = 0,6; 3 = 0,8; 4 = 1.
Определим общий коэффициент светопропускания по формуле [47,48]:
τ0 = τ1 * τ2 * τ3 * τ4, (4.19)
τ0 = 0,8 * 0,6 * 0,8 * 1 =0,384.
Средний коэффициент отражения в помещении = 0,5, принимаем двустороннее боковое освещение [47].
Определяем значение r1 из таблицы [47]:
l / B, (4.20)
l / B = 6 / 10 = 0,6.
полученное значение принимаем r1=1,7 [47].
Рядом стоящее здание находится на расстоянии Р = 12 м., высота здания Нзд = 15 м.
Найдем соотношение между расстоянием до здания к его высоте:
Р / Нзд , (4.21)
Р / Нзд = 0,6
По таблице определяем Кзд = 1,5 Р / [47].
Коэффициент запаса принимаем из таблицы. Кз = 1,2 [47].
Подставляя все значения в формулу (4.15), получаем:
S0 = (60 * 0,81 * 11 * 1,5 * 1,2)/(100 * 0,384 * 1,7) = 14 м2
Так как высота оконных проемов равна 2 м., то следовательно, длина их составит:
14 / 2 = 7 м
Тогда из учёта того что длина зала = 10 м и длину одного окна = 2,33 м определяем количество окон:
7 / 2,33 = 3
Искусственного освещение. Так как помещение для установки аппаратуры было реконструировано, увеличение площади кросс зала, за счет подсобного помещения. Искусственное освещение в этом случае не удовлетворяет нормам, следовательно необходимо рассчитать количество устанавливаемых светильников [48].
Условия искусственного освещения на предприятиях оказывает большое влияние на зрительную работоспособность, физическое и моральное состояние людей, а следовательно, на производительность труда, качество продукции и производственный травматизм.
Для искусственного освещения помещений применяем люминесцентные лампы, у которых высокая световая отдача, продолжительный срок службы, малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному, спектральный состав. Наиболее приемлемы лампы ЛДЦ и ЛТБ мощностью 20 - 80 Вт [49].
Необходимо произвести расчет общего освещения машинного зала, где работает обслуживающий персонал ЛАЗ, по методу коэффициента использования.
Рассчитать общее освещение линейно-аппаратного зала длиной А=10 м., шириной В=6 м и высотой Н = 3,5 м с побеленным потолком, светлыми стенами. Коэффициенты отражения потолка, стен, пола соответственно равны ρпот=70%, ρст=50%, ρп=30%. Разряд зрительной работы – IV. В соответствии со СНиП II - 4 - 79 нормируемая освещенность Е=200лк [49,50].
Использования светильников ,содержащих по две лампы, необходимо для избавления от стробоскопического эффекта которым, выраженной в яркой форме, обладают люминесцентные лампы. Для этого их включают в противофазе. Данная мера служит для уменьшения производственных травм.
Принимаем систему общего освещения люминесцентными лампами типа ЛДЦ. Необходимый количество ламп рассчитывается по формуле (4.9) [49].
Условно рабочей поверхностью считается горизонтальная плоскость, находящаясь на высоте hр= 0.8 м над полом. При этом:
Нр = 3,5 - 0.8 = 2.7 м
Для создания необходимой равномерности освещения, отношение расстояния между лампами L к высоте их подвеса над рабочей поверхностью Нр должно составлять 1,4 –1,8 при размещении светильников параллельным рядом:
λ = L/Нр, (4.22)
λ =1.4, тогда расстояние между рядами светильников:
L=λНр, (4.23)
L =1.42.7 = 3,78 м.
При ширине В=6 м имеем число рядов n=2.
Для нахождения ŋ рассчитаем индекс помещения I по формуле (4.24):
I=AB/(Нр (A+B)), (4.24)
Тогда, согласно (4.24):
I=106/(2.7 (10+6))=1.38.
В помещениях телефонных станций сравнительно малы выделения, загрязняющие светильники, поэтому при расчётах можно принять для люминесцентных ламп Кз = 1,5 [49].
Из справочных данных находим ŋ=60% [49].
По формуле (4.9) рассчитаем необходимое количество светильников для обеспечения минимальной освещенности Емин , при использовании ЛЦД со световым потоком каждой лампы Fл = 2720 лм [49]:
N = (2001.5600,9)/(27200.60.9) = 11,02.
При использовании на предприятии связи светильника «Сигма» для двух ЛЦД в каждом светильнике, тогда количество светильников [48]:
Nсв = N / 2, (4.25)
Nсв = 11,02 / 2 = 5,51
Полученное значение Nсв примем равным 6.
Светильников - газоразрядные лампы низкого давления типа ЛДЦ с мощностью 80 Ватт и номинальным световым потоком 2720 лм [48]. Размещаем в два ряда по 2 лампы с расстоянием между последними 0.81 м (учитывая, что длина лампы 1514.2мм).
Расположение светильников общего освещения определяется: Н – высотой помещения, Нр – высотой подвеса над рабочей поверхностью, который определим по формуле (4.26); α – расстоянием между рядами светильников определим по формуле (4.27), l – расстоянием от крайних рядов до стены [48]:
Нр = H - Нc - hp, (4.26)
где Нc - расстояние от светильника до перекрытия, 0 м.
Нр = 3,5 – 0 - 0.8=2.7 м,
Определяем α [48]:
α=λh, (4.27)
α = 1.42.7 = 3.78 м
примем значение α = 3,5 м.
Определяем l [48]:
l=0.5(В – α), (4.28)
l =1.25 м.
Таким образом, была спроектирована система общего искусственного освещения для ЛАЗ, состоящая из газоразрядных ламп низкого давления типа ЛДЦ с мощностью 80 Ватт (рисунок 2) и номинальным световым потоком 2720 лм, расположенных в два ряда по 2 лампы в каждом [П.Ж.].
4.2.2 Обеспечение безопасности от поражения электрическим током
Содержание аппаратуры помещения ЛАЗ в исправности и в рамках норм по электробезопасности обеспечивается текущим обслуживанием, текущим и капитальным ремонтом. Для того, чтобы оборудование помещения ЛАЗ соответствовало нормам и условиям электробезопасности при выполнении работ по текущему обслуживанию и текущему ремонту, сменный персонал обязан выполнять следующие виды работ: чистка оборудования от пыли, проверка исправности цепей сигнализации перегорания предохранителей, проверка исправности контактов, замены предохранителей и т.д.
Периодичность капитального и текущего ремонтов и длительность простоев в этих ремонтах для отдельных видов электрооборудования устанавливается в соответствии с Правилами и действующими отраслевыми нормами [47].
Как, известно существует основное и резервное электроснабжение. В качестве резервных источников энергоснабжения могут быть либо аккумуляторные батареи, либо возможно наличие собственной электростанции с двигателем внутреннего сгорания, вырабатывающей переменный ток частотой 50 Гц. Как правило, для питания аппаратуры предприятий связи от внешних источников используется трехфазный переменный ток напряжением 380/220 В.
Поражение человека электрическим током может быть вызвано при прикосновении к токоведущим частям, а так же при касании незаземленных нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением вследствии повреждения изоляции. Это весьма опасно для жизни человека, так как через 1-2 с с момента прикосновения может наступить фибрилляция сердца. В результате прекращается кровообращение, в организме возникает недостаток кислорода, что приводит к прекращению дыхания, т.е. наступает смерть.
Существует два типа защитного заземления: вынесенное и контурное. При вынесенном заземлении заземлители находятся на некотором удалении от заземляемого оборудования. В случае контурного зазе
Для заземляющих устройств, используемых для заземления сетей вторичного напряжения 380/220 В потенциал не должен превышать 125 В, а его сопротивление определяется следующим образом [50]:
Rз = 125/Iз, (4.29)
где Rз – сопротивление заземлителя, это сопротивление не более 4 Ом; Iз – ток замыкания на землю.
По этой норме в эффективно заземленных сетях электробезопасность считается обеспеченной, если ≤ 10 кВ и напряжение прикосновения и шага в любое время года не превышает допустимых значений ГОСТ 12.1.038 – 83 [34].
Так как оборудование использует напряжение 380/220 В, следовательно Rз ≤ 4 Ом [50].
Величина сопротивления растекания заземлителя определяется путем инструментальных замеров примем Rе = 17 Ом.
Величина растекания искусственного заземлителя определяется:
Rи = (Rе * Rз) /( Rе – Rз). (4.30)
Приняв Rз = 4 Ом определим значение:
Rи = (17 * 4) /( 17 – 4) = 5,23 Ом.
Определим удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей [50]:
ρрасч = ρизмх * ψ, (4.31)
где ψ – коэффициент сезонности, определяемый из таблицы равен 1,1 ρизм – сопротивление грунта (смешаный грунт) равен 100 Ом*м [50].
Отсюда ρрасч:
ρрасч = 100 * 1,1= 110 Ом*м
Определим удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей по таблице выбирается ψ = 2,1[50]:
ρрасч = 100 * 2,1= 210 Ом*м
В качестве заземлителей выбирается стержневой электрод длиной l = 1,8 м, диаметром d = 0,07 м и глубиной заложения t =0,5 м верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода – стальной полосы сечением 4х60 мм.
Требуемое сопротивление искусственного заземлителя, установленного «Правилами устройства электроустановок» до 1000 В [50].
Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя:
расчетные сопротивления растеканию электродов для стержневого заземлителя круглого сечения (трубчатый) в земле:
Rв = (ρ/2πl)(ln2l/d+(ln(4t+l)/(4t-l))/2), (4.32)
где ρ – удельное сопротивление грунта (для субпесчаного грунта ρ = 110 Ом [50].
Rв = (110/2х3,14*1,8)(ln2*1,8/0,07+(ln(4х0,5+1,8)/(4х0,5-1,8))/2) = 50 Ом
Расчетные сопротивления растеканию электродов для протяженного заземлителя в земле [50]:
Rг = (ρ/2πL)(lnL2 /bt), (4.33)
где L – длина стальной ленты (которая укладывается на расстоянии 1,3м), L = 42,4 м [50].
Rг = (210 / 2 * 3,14 * 42,4)(ln 42,42 / 0,07 * 0,5) = 170 Ом.
При размещении электродов по периметру на расстоянии 1,3 м, количество вертикальных электродов составляет n = 17 шт. Коэффициенты использования электродов составляют – для вертикального ηв = 0,68, для горизонтального - ηг = 0,55 [50].
Сопротивление растекания группового заземлителя [50]:
R = RвRг/(Rвηг+Rгηвn), (4.34)
R = 50 * 170/(50 * 0,55+170 * 0,68 * 17) = 4,02 Ом.
Проверяем условие Rи≥ R, так как 5,2>3,4 Ом, то необходимая электробезопасность выполняется.
Схема защитного заземления (периметровое) показана на рисунке 3 [П.Ж.].
6.2.3 Определение энергетических характеристик лазера
В системах передачи в качестве передающей среды используется оптоволокно, а сигналом передачи информации является свет, в этих СП источник излучения света – полупроводниковый лазер [42].
Для обеспечения безопасности операторов от повреждений необходимо рассчитать показатели лазера и сравнить их с нормами, а также в случае необходимости сформировать правила пользования.
Гигиеническое нормирование лазерного излучения. В соответствии со СНиП 5804-91 регламентируют ПДУ для каждого режима работы лазера и его спектрального диапазона [42]. Нормируемыми параметрами с точки зрения опасности лазерного излучения являются энергия W и мощность P излучения, прошедшего ограничивающую апертуру диаметрами dа (в спектральных диапазонах I и II) и (в диапазоне II); энергетическая экспозиция H и облученность E, усредненные по ограничивающей апертуре:H=W/Sa, (4.35)
где Sa — площадь ограничивающей апертуры [43].
E=P/Sa, (4.36)
Соотношение энергии излучения и мощности рассчитывается по формуле [34]:
W = P / t (4.37)
где t - длительность воздействия.
Ниже в таблице 4.3 приведены предельные дозы при однократном воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения
Таблица 4.3 - Предельные дозы при однократном воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения
| Длина волны , нм | Длительность воздействия t, с | WПДУ, Дж |
| 10001400 | t10-9 | |
| 10-9t510-5 | 10-6 | |
| 510-5t1 |
Примечания: Длительность воздействия меньше 1 с.
Рассчитываем соответствует ли полученные значения лазера с нормами (в следующей таблице 4.4 приведены паспортные данные лазера).
Таблица 4.4- Паспортные данные лазера
| Паспортные данные лазера | Значение |
| Диаметр источника излучения d, м | 0,02х10-2 |
| Максимальная выходная мощность лазера P, Вт | 4х10-3 |
Согласно формулам (4.35., 4.36., 4.37):
W = 4х10-3 * 5 * 10-5 = 2*10-7 Дж
Н = 2*10-7 / 12,5 * 10-8 = 1,59 Дж/м2
Е = 4х10-3 / 12,5 * 10-8 = 32000 Вт/м2
Сравнивая значения с нормами приведенными в таблице 4.4, следует что данный лазер соответствует нормам безопасности [44,45].
5 Охрана окружающей среды
5.1 Общие положения
Конституция Республики Казахстан гласит, что государство заботится о создании благоприятных условий для жизни человека и его здоровья.
Экология – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии – экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов, их популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовый уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).
Город – экосистема, созданная человеком. Сегодня большинство населения живет в больших и малых городах. Особенность экосистемы – невиданная ранее плотность населения. Казалось бы, переселение в искусственную городскую экосистему сделало человека независимым от природы. Но среда, окружающая человека в городе, сильно страдает от неестественных нагрузок. Здесь искусственно изменены почти все факторы среды, действующие на организм: климат, воздух, вода.
Микроклимат изменяется застройкой, выбросами тепла и загрязнением воздуха. Здания затрудняют естественный обмен воздуха, особенно необходимый для охлаждения города летними ночами и для поддержания чистоты атмосферы. В городах среднегодовая температура повышена как минимум на один градус. Туманы в городах бывают чаще, чем в сельской местности, что объясняется сильным загрязнением воздуха.
Качество воздуха настолько ухудшено вредными газами и другими загрязнениями, что в крупных городах выше процент людей с заболеваниями легких и верхних дыхательных путей. В выпадающем дожде содержится в растворенном виде ядовитые вещества, захваченные водой из загрязненного воздуха. Городской воздух хуже, чем чистый, пропускает солнечные лучи, отфильтровывая в основном ультрафиолетовую часть спектра. Нехватка ультрафиолетовых лучей приводит к тому, что в городах чаще, чем в селах, встречается рахит.
Как все другие виды антропогенных воздействий, проблема загрязнения среды шумом имеет международный характер. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), учитывая глобальный характер шумового загрязнения окружающей природной среды, разработала долгосрочную программу по снижению шума в городах и населенных пунктах мира.
Защита от шумового воздействия – очень сложная проблема и для ее решения необходим комплекс мер: законодательных, технико-технологических, градостроительных, архитектурно-планировочных, организационных и др. Госстандартом установлены единые санитарно-гигиенические нормы и правила по ограничению шума на предприятиях, в городах и других населенных пунктах. В основу норм положены такие уровни шумового воздействия, действие которых в течение длительного времени не вызывают неблагоприятных изменений в организме человека, а именно: 40дБ днем и 30-ночью. Допустимые уровни транспортного шума установлены в пределах 84-92дБ и со временем будет снижаться.
Определенный вклад в защиту среды от шумового воздействия вносят запрещения звуковых сигналов автотранспортом, авиаполетов над городом, ограничение (или запрещение) взлетов и посадок самолетов в ночное время и другие организационные меры.
Однако указанные меры вряд ли дадут экологический эффект, если не будет понято главное: защита от шумового воздействия - проблема не только техническая, но и социальная.
Основной способ защиты населения от возможного воздействия электромагнитных полей от линий электропередач (ЛЭП) - создание охранных зон шириной от 15 до30 м в зависимости от напряжения ЛЭП. Данная мера требует отчуждения больших территорий и исключения их из пользования в некоторых видах хозяйственной деятельности.
Для защиты населения от неионизирующих электромагнитных излучений, создаваемых радиотелевизионными средствами связи и радиолокаторами, также используется метод защиты расстоянием. С этой целью устраивают санитарно-защитной зону, размеры которой должны обеспечить предельно допустимый уровень напряженности поля в населенных местах. Коротковолновые радиостанции большой мощности (свыше100 кВт) размещают вдали от жилой застройки, вне пределов населенного пункта.
Некоторые экологи считают, что в интересах охраны здоровья человека полезно продумать не только меры защиты живых систем от антропогенных электромагнитных полей, но и возможности практического использования защитных свойств самих экосистем.
Фактор экологического риска существует на любых производствах, независимо от мест их расположения. Однако существуют регионы, где, в сравнение с более экологически благополучными районами, во много раз превышены вероятность проявления негативных изменений в экосистемах, а также вероятность истощения природно-ресурсного потенциала и, как следствие, величины риска потери здоровья и жизни для человека. Эти регионы получили название зон повышенного экологического риска.
В Республике Казахстан наиболее опасной экологической зоной является Арал и Приаралье. Правовой режим и финансирование затрат по оздоровлению окружающей среды зависит от принадлежности территории к той или иной зоне повышенного экологического риска.
5.2 Вопросы электромагнитной совместимости
В настоящее время в разных областях науки и техники широко используются электромагнитные излучения различных видов, показанных в ниже следующей таблице 5.1.
Таблица 5.1- Виды электромагнитных излучения
| Виды излучения | Длина волны или заряды частиц | Область применения и условия образования |
| 1 | 2 | 3 |
| 1)Радиоволны | Промышленность: термическая обработка металлов (закалка/плавка) и неметаллов (сушка древесины, сварка пластмасс и др.). Радиовещание, радиосвязь, медицина. | |
| ВЧ: длинные | 10 - 3 км | |
| средние | 3км - 100м | |
| короткие | 100 - 10м | |
| УВЧ | 10-1м | Радиовещание, радио связь, телевидение, медицина. |
| СВЧ: дециметровые | 1м - 10см | Радиолокация, радиоастрономия, Радиоуправления и т.д. |
| сантиметровые | 10 - 1см | |
| миллиметровые | 1см - 1мм | |
| 2)Световые и прозрачные с ними лучи | ||
| Инфракрасные | 346 - 0,76мкм | Образуются, при плавке метала, наличии открытого пламени присутствуют в солнечном спектре. |
| Видимые | 0,76 – 0,4мкм | Естественное и искусственное освещение. |
| Ультрафиолетовые | 0,4 – 0,2мкм | Образуются при сварке электроплавке металла, присутствуют в солнечном спектре. |
| 3)Лазерное излучение (монохроматическое) | от ультрафиолетовой до инфракрасной области | Промышленность, связь научные исследования, медицина и т.д. |
| 4. Ионизирующие излучение: рентгеновские лучи альфа-частицы, позитроны, нейроны | 2*10-3–7,1*10-6мкм 7,1*10-6–1,9*10-6мкм положительный отрицательный положительный | Промышленность, научные исследования, атомные электростанции, медицина, и т. д. |
Каждый вид излучения обладает особенностями физического характера и биологического воздействия.
Воздействие лучистой энергии, которому могут подвергаться работающие во время трудового процесса, при определенных условиях оказывается для человеческого организма опасным.
Источниками излучения электромагнитных волн могут быть генераторы электромагнитных колебаний, антенные устройства, отдельные СВЧ блоки, катодные выводы маме тронов и т.д..
Электромагнитные поля радиочастот имеют большой диапазон длин волн от 3 км до 1 мм. Степень вредного воздействия электромагнитных полей (ЭМП) радиочастот на человека зависит от интенсивности, времени действия и длины волны источника.
Влияние на организм человека ЭМП большой интенсивности связано в основном с тепловым эффектом и приводит к усиленному кровотоку их от через мерного перегрева органы с недостаточно развитой сетью кровоснабжения, например хрусталик глаза и др..
Экологическая активность ЭМП возрастает с уменьшением длины волны, самая высокая активность ЭМП - в области СВЧ.
Длительное воздействие радиоволн при умеренной интенсивности не дает теплого эффекта, но влияет на биофизические процессы в клетках и тканях, поражает центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Так, например, в начальной фазе происходит повышенная возбудимость, а затем снижение биоэлектрической активности лазера, нарушение условно-рефлекторной деятельности, ухудшение проводимости сердечной мышцы. Наблюдается похудение, выпадение волос, ломкость ногтей. Изменение состояния физиологических систем человека под действием ЭМП проявляется в субъективных ощущениях в виде головной боли, быстрой утомляемости, слабости, угнетению состояния.
Инфракрасное излучения – это оптическое излучение. Оно генерируется любым нагретым телом (термоэлементы, фоторезисторы, болометры, лампы накаливания и др.). В производственных условиях на человека воздействует лучистое тело солнца, открытого пламени и расплавленного метала, поверхностей оборудования.
Инфракрасное излучение может оказывать неблагоприятное действие на жизненно важные органы человека (мозговые оболочки, мозговую ткань), а также вызвать образование в тканях активных биологических веществ, способствующих повышению температуры тела за счет усиления обмена веществ.
Характер и степень воздействия на организм человека ультрафиолетового излучения зависит от длины волны. Так ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 390(320)км могут являться причиной профессионального заболевания глаз у электросварщиков и людей, обслуживающих зоны, где установлены ртуто-кварцевые лампы - электроофтальмии.
Заболевание возникает через несколько часов работы и выражается в покраснении и припухлости век, ощущение рези и песка в глазах, светобоязни, при этом поражается роговица. Большие дозы ультрафиолетового излучения, воздействуя на кожу, вызывают кожные заболевания дермиты.
В умеренных дозах ультрафиолетовые излучения оказывает положительное воздействие на организм человека. Улучшается обмен веществ, увеличивается иммунобиологическая сопротивляемость, обеспечивается нормальный фосфорно-кальциевый обмен.
В последнее время широкое развитие получила новая область науки и техники – волоконно-оптическая связь. Достигнуты значительные успехи в технологии изготовления элементов волоконно-оптических систем связи: волоконных световодов, волоконно-оптический (связи) кабелей, фотодетекторов, оптических разъемов, ретрансляторов и т.д.. Многие промышленные предприятия изготавливают элементы и системы волоконно-оптической связи. Возникло проблема обеспечения безопасностей людей, участвующих в производстве и эксплуатации этих систем.
Носителем информации в волоконно-оптических системах является лазерное излучение. Лазер–генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, в котором удается получить световой луч большой мощности на определенной длине волны. Специфическими свойствами светового излучения лазера являются острая направленность монохромотичность, большая мощность. Несфоксированный луч имеет ширину 1-2см, сфокусированный-1-0,01мм и менее. Фокусированные позволяют сканировать огромную энергию на очень небольшой площади и достичь температуры в несколько миллионов градусов.
При работе с лазерами представляет опасность как прямое, так и отраженное излучение. Однако прямое излучение воздействует на персонал лишь при грубом нарушении техники безопасности, поэтому с точки зрения охраны труда более опасно влияние отраженных лучей. Коэффициент отражения этих лучей от стекла, металла, стен помещения довольно высок. Отраженные лучи могут попадать в глаза и на кожу работающих. Наиболее опасно попадание в глаза, так как роговица и хрусталик фокусируют излучение на сетчатке и концентрируют его. По условиям технологии ряд операций выполняется при низкой освещенности, что усугубляет эффект, так как площадь зрачка и чувствительность сетчатки увеличивается.
При работе с лазерами большой мощности возможно поражение не только глаз, но и кожу, внутренних органов, мозга. При обследовании рабочих наблюдались изменения сердечно-сосудистой системы. Кроме излучений, на работающих может оказывать влияние стабильных или импульсный шум интенсивностью до 90-120 дБ. Обслуживание лазеров требует постоянно внимания и связано с нервно-эмоциональным напряжением.
К ионизирующим излучениям относятся рентгеновские и лучи, представляющие собой электромагнитные колебания с малой длиной волны, а также α,β- частицы, позитроны, нейтроны – частицы с положительным или отрицательным зарядом или не несущие его.
Ионизирующие излучения могут оказывать влияние на организм, как при внешнем, так и при внутреннем облучении. При внешнем облучении возможно попадание лучей на кожу или более глубокое прохождение их в ткани, что зависит от проникающей способности, при внешнем облучении почти не проникают в ткани (0,002-0,006мм). Большей проникающей способностью обладают -γ лучи, но особенно рентгеновские лучи. Эти лучи даже в таких материалах, как свинец, бетон, вода, которые хорошо их поглощают и применяются для защиты от ионизирующей радиации, могут проходить расстояние в десятки сантиметров. По мере удаления от источника интенсивности излучения падает прямо пропорционально квадрату расстояния.
Внутреннее облучение наблюдается радиоактивных веществ в органы дыхания, желудочно-кишечный тракт или при всасывании через поврежденную кожу. При внутреннем облучении наиболее опасны α-излучатели, меньше β-и γ- излучатели. Попадая в легкие при в дыхании радиоактивных газов и пыли или в пищеварительный тракт, такие вещества не только облучают органы и близлежащие ткани, но всасываются и распространяются по организму с потокам крови.
Источниками рентгеновского излучения являются электровакуумные приборы, например электронно-лучевые трубки, кенотроны, машетроны и другие применяемые в устройствах и системах связи.
Электромагнитная энергия высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот применяется для осуществления радиосвязи, радиовещания и телевидения.
При эксплуатации высокочастотного оборудования радиопредприятий в рабочих помещениях и на рабочих местах могут появляться электромагнитные ВЧ, УВЧ, СВЧ поля.
Причиной этого могут быть: некачественное экранирование высокочастотных элементов в блоках передатчиков, разделительных фильтрах, волноводах, фидерах и др. Электромагнитные поля ВЧ и УВЧ большой интенсивности бывают в антенных павильонах и на антенных полях.
Источником СВЧ энергии являются приборы миллиметрового, сантиметрового и дециметрового диапазонов (машетроны, клистроны, лампы бегущей волны и др.).
При эксплуатации высокочастотного оборудования внутри производственных помещений снижение напряженности электромагнитного излучения достигается двумя способами:
-первый способ – хорошее выполнение экранирования источников излучения и устранение непонятности во фланцевых соединениях волноводного тракта, фидеров, щелей в ошибке корпусов передатчиков, неплотных электрических контактов дверей передатчиков по всему периметру экрана. Для экранирования можно использовать листы или сетки из материалов, обладающих высокой электропроводимостью, (алюминий, медь, латунь) и магнитной проницаемостью (сталь). Антенные переключатели и антенны должны быть вынесены в отдельные помещения;
-второй способ – проведение дистанционного контроля и управления работой передатчика из экранированного помещения (кабины). Визуальное наблюдение за работой оборудования ведется через смотровые окна из стекла с металлизированным слоем или экранирование металлической сеткой.
В тех случаях, когда изложенные способы защиты не дают должного эффекта, применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ). В качестве СИЗ используется спецодежда (халаты, костюмы); а для защиты от действия СВЧ энергии, кроме того, и очки (ОДЗ-5), стекла которых покрыты отражающей светопрозрачной пленкой. Защитная спецодежда изготовляется из радиотехнической ткани с металлизированной нитью.
В целях обеспечения здоровья работающих и предупреждения профессиональных заболеваний предельно допустимые значения напряженности и плотности энергии электромагнитных полей регламентируется ГОСТ ССБТ 12.01.006-76«Электромагнитные поля радиочастот. Общее требование безопасности».
Все высокочастотные радиоустановки должны быть оборудованы таким образом, чтобы на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного профессионально с воздействием ЭМП, интенсивность облучения в диапазоне частот 60кгц-300МГц не превышала следующих предельно допустимых значений:
1)по электрической составляющей, В/М: 50-для частот от 60 кгц до 3МГц; 20-для частот от 3МГц до 30МГц; 10-для частот от 30МГц до 50МГц; 5-для частот от 50МГц до 300МГц.
2)по магнитной составляющей, А/М: 5-для частот от 30кгц до 1,5МГц; 0,3-для частот от 30МГц до 50МГц.
В диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц ЭМП распространяется в виде бегущей волны и в этом случае выполняется строгое соотношение между электрической магнитной составляющими поля. Поэтому в этом диапазоне для количественной оценки облучения ЭМП принята интенсивность облучения, выраженная в величинах плотности потока энергии (ППЭ) в пространстве.
ППЭ- энергия, проходящая за 1 с через 1м2 (1см2) поверхности. Она выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м2) или в микроваттах на квадратный сантиметр (мкВт/см2).
Предельно допустимую плотность потока энергии на рабочих местах возможного нахождения персонала; связанного (потока энергии на рабочих местах) профессионально с воздействием ЭМП, устанавливают исходя из допустимого значения энергической нагрузки на организм и времени пребывания в зоне облучения; однако во всех случаях она не должна превышать рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 280С) – 1Вт/м2 (100мкВ/см2).
Предельно допустимая плотность потока энергии (Вт/м2) вычисляют по формуле:
ППЭ=W/Т
где W- нормированное значение допустимой энергетической нагрузкой на организм, равное 2Вт*ч/м2; (200мкВт*ч/см2) для случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 20Вт*ч/м2 (2000мкВт*ч/см2) для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн Т- время пребывания в зоне облучения, ч.
Доза рентгеновского облучения персонала не должна превышать значений, установленных нормами радиационной безопасности, утвержденными Министерством Здравоохранения Республики Казахстан.
Для измерения напряженности электромагнитных полей в диапазоне частот от 60кгц до 300МГц применяются измерительные приборы типа ИЭМП-30. Этим прибором измеряют отдельно электрическую и магнитную составляющую ЭМП.
Для измерения плотности потока энергии СВЧ применяют измеритель типа ПО-1, ПО-9, ПО-13.
Немаловажное значение для безопасной эксплуатации имеет и расположение высокочастотных установок: они должны размещаться в отдельных помещениях с капитальными стенами и перекрытиями (аппаратный и генераторный зал антенный) пребывание которых посторонних людей, несвязанных с обслуживанием этих установок, запрещается.
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Межрегиональный центр переподготовки специалистов
О Т Ч Е Тпо контрольной работе
«Организации производства на предприятиях связи»
Тема:Технико-экономический проект развития межстанционных связей местных сетей с помощью SDН
Выполнил: слушатель Махамбетов Н.Е.
Группа ЭДВ-85
2011год
Список использованных источников
1 Кодекс Республики Казахстан о налогах и других обязательных платежах в бюджет (Налоговый кодекс).
2 Закон о труде Республики Казахстан.
3 Закон о связи Республики Казахстан.
4 Закон о поддержке предпринимательской деятельности Республики Казахстан.
Закон Республики Казахстан о государственной поддержки прямых инвестиций (28.02.1997г.).
Андрушко А.А., Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. М.: Радио и связь, 1984. –137 с.
Берлин Л.И. Волоконно-оптические системы связи на ГТС. -М.: Радио и связь, 1999. –120 с.
Иванов В.И. Оптические системы передачи. –М.: Радио и связь, 1994. –223 с.
Сапаров В.Е. Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике. –М.: Радио и связь, 1985. –246 с.
Семенов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. –М.: Компьютер-пресс, 1998. –302 с.
Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. –М.: ЭКО-ТРЕНЗ,1999. -148 с.
Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Справочник под ред. И.И. Гроднева. –М.: Связь, 1998. –135 с.
Романычева Э.Т. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. Справочное пособие. –М.: Радио и связь, 1984. –256 с.
«Ведомственных норм технологического проектирования. Проводные средства связи. Станции городских и сельских телефонных сетей»
Алексеев Ю.А., Колтунов М.Н., Коновалов Г.В., Тактовая сетевая синхронизация ВСС России // Вестник связи, 1996, № 3, с.44-46.
Бакланов И.Г., Измерения Е1: подходы, методология, тенденции // Вестник связи, 1999, № 9, с.88-92.
Бакланов И.Г., Измерения Е1: подходы, методология, тенденции // Вестник связи, 1999, № 10, с.64-68.
Берлин Б.З., Ларичев Н.И., Ревелова З.Б., Разработка и внедрение системы управления на принципах TMN // Вестник связи, 1999, № 12, с.57-61.
Зеленяк-Кудрейко И.В., Костомаров Н.В., Восстановление синхронизации в SDH сетях // Вестник связи, 1998, № 1, с.36-39.
Нетес В.А. Сети СЦИ: особенности построения // Вестник связи, 1997, № 7, с.39-42.
Рыжков А.В., Кириллов В.П., Кадерлеев М.К., Основы системы ТСС магистральной цифровой сети // Вестник связи, 2000, № 10, с.37-42.
Гроднев И.И. Методические указания по курсу: Волоконно-оптические линии связи. –М.: 1989. –56 с.
Заславский К.Е. Волоконно-оптические системы передачи. Методические указания.–Новосибирск, 1996. –14 с.
Заславский К.Е.,Фокин В.Г. Проектирование оптической транспортной сети. Учебное пособие. –Новосибирск. 1999. –53 с.
Ионов А.Д. Волоконно-оптические линии передачи. Учебное пособие СибГУТИ. –Новосибирск, 1999. -25 с.
Спирин А. А. Введение в технику волоконно-оптических сетей www.citforum.ru/nets/optic/optic1.shtml.
Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н., Аснин Л.Б., Репин В.Н., Тверецкий М.С., Заславский К.Е., Исаев Р.И. Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь, 1995.
Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. М.: Радио и связь, 2000.
Нетес В.А. Основные принципы синхронной цифровой иерархии.// Сети и системы связи. – 1996. – № 6.
Нетес В.А. Построение транспортных сетей на основе Синхронной Цифровой Иерархии.// Сети и системы связи. – 1997. – №4.
Бутусов М.М., Верник С.М., Галкин С.Л., Гомзин В.Н., Машковец Б.М., Щелкунов К.Н. Волоконно-оптические системы передачи. – М.: Радио и связь, 1992.
Кемельбеков Б.Ж., Мышкин В.Ф., Хан В.А. Волоконно-оптические кабели. М., 1999.
Гроднев И.И. Волоконно – оптические линии связи: учебное пособие для высших учебных заведений. – М.: Радио и связь 1990
Убайдуллаев Р.Р. Волоконно оптические сети. – М.: Радио и связь 1998.
Барсков А. Г. SDH от восхода до заката.// Сети и системы связи. – 2000. – № 10. С. 84-87.
Ким Л.Т. Синхронная цифровая иерархия // Электросвязь. — 1991. — №3.
Ким Л.Т. Линейные тракты синхронной цифровой иерархии // Электросвязь. — 1991. — №3.
Рогинский. Дегтярев В.В., Коромысличенко В.Н., Шмытинский В.В. Сеть синхронной цифровой иерархии в Санкт-Петербурге// Электросвязь. — 1995. — №5.
Слепов Н.Н. Архитектура и функциональные модули сетей SDH.// Сети и системы связи. – 1996. – № 1.
Катунин Г.П., Мефодьева Г.Д. Оформление студенческих работ. Учебное пособие.–Новосибирск, 2000. –88 с.
Описание стандартов МСЭ-Т.
SYNCOM. SDM-1. Инструкция по установке и руководство по обслуживанию. Expanding the Limits of Telecommunications ECI Telecom. Copyright by ECI TELECOM Ltd. 1998. –125 c.
SYNCOM. SDM-1. Общее описание. Expanding the Limits of Telecommunications ECI Telecom. Copyright by ECI TELECOM Ltd. 1998. –23 c.
SYNCOM. SDM-4. Общее описание. Expanding the Limits of Telecommunications ECI Telecom. Copyright by ECI TELECOM Ltd. 1998. –316 c.
SYNCOM. Профилактическое обслуживание оборудования SDH. Expanding the Limits of Telecommunications ECI Telecom. Copyright by ECI TELECOM Ltd. 1998. –48 c.
В.А. Пчелинцев, Д.В. Коптев, Г.Г. Орлов. Охрана труда в строительстве - М.: “Высшая школа”, 1991.
Г.Ф Денисенко. Охрана труда – М.: “ Высшая школа “, 1985.
Н.И. Баклашов, Н.Ж. Китаев, Б.Д. Терехов. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды: Учебник для высших учебных заведений - М.: “Радио и Связь”, 1989.
Дюсебаев М.К. и другие. Методические указания по «Охране труда» для студентов дипломников. – Алма-Ата: АИЭ,1984.
Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды: Учебник для вузов/ Н.И. Баклашов, Н.Ж. Китаев, Б.Д. Терехов. - М.: Радио и связь, 1989.
33 Баштанов А.В., Пожаров А.В., Ничуговский Г.Ф. Экология / СПбГУТ. СПб, 1998
Экономика связи: Учебник для вузов. - Под ред. О.С. Срапионова. – М.: Радио и связь,1992.
Н.П. Резникова Маркетинг в телекоммуникациях. – М.: Эко – Трендз, 1998.
Стандарт предприятия. Работы учебные. Общие требования к оформлению учебно-методической документации. СТП 768-01-07-97. – Алматы: АЭИ, 1995г.
Дипломное проектирование. Методическое пособие по дипломному проектированию. – Алматы.: АИЭС, 1998г.
Голубицкая Е.А., Жигульская Г.М. Экономика связи. –М.: Радио и связь, 2000.–391 с.
Срапионов О.С., Демина Е.В. Экономика, организация и планирование на предприятиях связи. –М.: Радио и связь, 1989. –415 с.
Шокина Л.Г. Охрана труда на предприятиях связи. –М.: Радио и связь, 1983. –175 с.
Кузнецова О.К., Отчет о научно-исследовательской работе по теме: Разработка нормативов численности производственного штата. –С-П.: ЛОНИИС, 1997. –40 с.
6Технико-экономическое обоснование
6.1 Маркетинговый анализВ настоящее время рынок телекоммуникации является самым привлекательным, с точки зрения удовлетворения повышенного спроса на услуги связи. Изучая рынок, мы первым делом обращаем внимание на реакцию любого потребителя на тот спрос, который является для нас первым шагом к решению проблем связанных с удовлетворением их запросов и вынуждает нас прибегнуть к самым простым действиям их реализации.
Маркетинговый анализ выступает системой учета и обобщения как внешних, так и внутренних данных ГЦТ г. Кзыл-Орды по количеству имеющихся неудовлетворенных заявлений, на основании комплексного изучения рынка и реальных запросов на установку абонентского терминала, а также внешнеэкономических факторов и развития экономики области в целом.
Другими словами своевременное решение существующей проблемы зависит от запросов потребителей на данный вид телекоммуникационных услуг, финансовая обеспеченность запросов и уровень развития технологий в промышленности и других отраслях.
6.2 Расчет экономических показателей
Прежде всего необходимо четко различать экономический эффект и экономическая эффективность новой техники и технологии.
Экономический эффект – это конечный результат применения технологическая новешества, измеряемый абсалютными величинами. Ими могут быть прибыль, снижения материальных, трудовых затрат, рост объемов производства или качества продукции, выражаемого в цене и друние показатели.
Экономическая эффективность – это показатель, определяемый соотношением экономического эффекта и затрат, породивших этот эффект, то есть, сопоставляется либо размер полученный прибыли, либо прирост национального дохода или валового внутреннего продукта (на уровне страны) с капитальными вложениями на осуществление данного технического мероприятия.
Эффективность внедрения новой техники должно быть увеличение количества продукции, необходимой для общества: улучшение ее качества: повышение скорости, достоверности передаваемой информации, надежности связи, улучшение качества обслуживания потребителей; увеличение прибыли; повышение рентабельности.
Расчеты экономической эффективности внедрения новой техники предназначаются для выбора экономического эффекте при малых затратах.
Экономической эффективностью внедрения новой техники называют экономические результаты ее примения.
Понятие новой техники охватывает новые средства связи, средства механизации и автоматики производственных процессов и сетей связи, новые и модернизириванные механизмы, приборы, конструкции, новые улучшенные виды материалов, новые более эффективные, по сравнению с применяемыми как стране, так и за рубежом, технологические процессы и методы организации производства.
Поэтому исходными показателями эффективности внедрения новой техники в общей системе должны быть:показатели увеличения передаваемой информации; эффективность производственных фондов; показатели качества продукции; показатели качества обслуживания;
Во всех случаях эти показатели должны быть обязательным критерием оптимальности выбираемого варианта новой техники.
К затратам единовременным и текущим относятся: капитальные затраты; себестоимость продукции; срок окупаемости капитальных затрат.
6.2.1 Инвестиции
Капитальные затраты единовременные определяются:
К = Ц + КТР + КМОН + КЛП (6.1)
где Ц- цена оборудования; КТР – стоимость транспортировки оборудования к месту эксплуатации; КМОН – стоимость монтажа оборудования системы; КЛП – стоимость линейных сооружений и системы передачи.
В данном разделе таблично приводится наименование, цена и общие затраты на оборудование (таблица 6.1).
Капитальные затраты – экономический эффект от внедрения новой техники. Для определения величины полных капитальных вложений, требующихся на внедрение нового оборудования или других новой техники, требуется знать цену этого оборудования.
Показатели капитальных затрат при новой технике и в условиях действующего производства сопоставляют с помощью удельных капитальных вложений расчитанных на единицу продукции.
Расчет капитальных затрат производится с учетом общих капитальных вложении:
|
| (6.2) |
где КО - капитальное вложение на приобретение оборудования; КМ -капитальное вложение монтаж системы на месте эксплуатации; КТР - капитальное вложение на транспортные расходы (5-10% от стоимости оборудования), Кс- капитальное вложение на строительство;
Примечание: Стоимостями КПЛ. и КЗАП.ЧАСТИ можно пренебречь, так как они незначительны; Кс- тоже не рассчитываем так как у нас уже есть готовое здание.
Таблица 6.1 – Инвестиции
| № п/п | Наименование материала, оборудования | Стоимость за единицу тыс.тенге | Единица измерения | Количество | Сметная стоимость, тыс.тенге |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Раздел А | |||||
| 1 | Оборудования ЦСП технологии SDH | 4000,0 | блок | 2 | 8000,0 |
| Итого по разделу А | 8000,0 | ||||
| Раздел Б | |||||
| 4 | Оптический кабель | 0,805 | км | 6,5 | 5,23 |
| Итого по разделу Б | 5,23 | ||||
| Итого по разделу А+Б | 8005,23 | ||||
| 5 | Строительно-монтажные работы ( от стоимости раздела Б- 80%) | % | 4,18 | ||
| 6 | Транспортные расходы (4% от стоимости разделов А+Б ) | % | 320,21 | ||
| 7 | Монтаж и настройка (раздел А-10%) | % | 800,0 | ||
| Итого: | 9129,62 |
7.2.2 Эксплуатационные расходы
Годовые эксплуатационные расходы складываются из следующих статей затрат:
Заработанной платы штата основной деятельности с отчислениями на социальные нужды.
Амортизационные отчислений.
Расходов на материалы и запасные части.
Затрат на электроэнергию, на производственные нужды.
Прочие производственных и административно-управленческих расходов.
Для модернизации МСС на участке АМТС-УСП г. Кзыл-Орды потребуется штат в количестве 7 человек (с учетом, согласно нормативов), (таблица 6.2).
Таблица 6.2 – Расчет штата
| № п/п | Наименование должности | Количество единиц | Разряд | Оклад должностной, тенге | Сумма за год, тыс.тенге |
| 1. | Инженер | 1 | 12 | 28000 | 336,0 |
| 2. | Кабельщик спайщик | 2 | 6 | 24000 | 576,0 |
| 3. | Кабельщик-спайщик | 4 | 5 | 22000 | 1056,0 |
| Всего: | 7 | 1968,0 |
2.Социальный налог:
Зос = (Зосн*18%) /(100) (6.4)
где Зосн - заработанная плата штата за год, тыс тенге.
Зс = 1968,0*18% /100=354,24 тыс.тенге.
3. Амортизационные отчисления за год (инвестиции 4%):
А = (Собщ*4%)/(100) (6.5)
где Собщ - инвестиции, тыс.тенге.
А = 9129,62*4% /100 =365,18 тыс.тенге.
4. Налог на имущество (1% от остаточной стоимости):
Н= (Собщ – А)*1% /100 (6.6)
Н = (9129,62-365,18)*1% =87,64 тыс. тенге
5. Прочие расходы (4% от выше перечисленных).
Составляют 111,0 тыс. тенге.
Таблица 6.3 – Эксплуатационные затраты
| № п/п | Наименование статей затрат | Единица измерения | Затраты за год |
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | Фонд оплаты труда | тыс. тенге | 1968,0 |
| 2 | Отчисления на социальный налог (18% от ФОТ) | тыс. тенге | 354,24 |
| 3 | Материалы | тыс. тенге | 300,0 |
Продолжение таблицы 6.3
| 1 | 2 | 3 | |
| 4 | Амортизационные отчисления | тыс. тенге | 365,18 |
| 5 | Налог на имущество (1% от остаточной стоимости ОПФ) | тыс. тенге | 87,64 |
| 6 | Прочие расходы | тыс. тенге | 111,0 |
| Всего эксплуатационных затрат за год: | тыс. тенге | 3186,1 |
6.2.3 Доходы от основной деятельности
Расчет доходов произведем по среднедоходной таксе:
| (6.7) |
где - номенклатура услуг, - исходящий платежный обмен по видам, - среднедоходная такса по i-му виду услуг связи.
Расчет доходов включает:
доходы от подключения новых абонентов;
доходы от абонентской платы;
доходы от междугородных, международных разговоров;
доходы от сдачи каналов и т.д.
Тогда общие доходы определяется:
Доход можно определить по упрощенной формуле:
D общ = 12*( D1 +………… D n)+ D ед. (6.8)
Доходы предполагаемые в 1-й год эксплуатаций даны в таблице 6.4.
Таблица 6.4 – Доходы
| № п/п | Наименование | Количество | Тариф с НДС, тыс.тенге | Сумма, тыс.тенге (за год) |
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Аренда каналов сторонними организациями | 7 | 0,25 (за час) | 15120,0 | |
| Итого | 15120,0 |
6.2.4 Прибыль от реализации услуг
Прибыль предприятия связи от реализации услуг определяется как разность между доходами от основной деятельности (или собственными для предприятия) и эксплуатационными расходами, т.е.
П = Dс – C
Прибыль (убытки), не связанные с осуществлением основного вида деятельности и входящие и итоговую прибыль, могут представлять собой результат продажи излишнего имущества и других разовых услуг.
Прочие доходы могут включать: проценты, дивиденды по ценным бумагам, принадлежащим предприятию, доходы от сдачи в аренду имущества и др.
Прибыль, которая останется после платежей в бюджет в виде налога, будет являться чистой прибылью предприятия.
Прибыль определяется по формуле:
П= Dод - Собщ (6.9)
Доход с НДС составляет 15120,0 тыс.тенге в том числе НДС- 2056,32 тыс.тенге.
П = 13063,68- 3186,1= 9877,58 тыс.тенге
П чист. = Прибыль – подоходный налог (7.10)
П чист. = 9877,58 – 1975,52 = 7902,06 тыс.тенге
6.2.5 Срок окупаемости
Для расчета экономической эффективности капитальных вложений могут быть использованы следующие выражения, т.е. через абсолютный срок окупаемости:
Т= (К + КОБ.СР) / (Dод - С) (6.11)
или
Т = КВН / ЭНТ Т< ТН (6.12)
где К, КВН – капитальные вложения в основные производственные фонды; КОБ. СР – сумма оборотных средств (5% от К); Т – срок окупаемости затрат, лет; ТН – нормативный срок окупаемости (ТН = 20 лет).
Как правило, капитальные затраты на приобретение и внедрение новой техники, окупаются дополнительной прибылью, получаемой от реализации товаров, вырабатываемых этой новой техникой, за счет роста их цены при улучшении качества товаров, либо за счет снижения издержек производства, себестоимости этих товаров, которое обеспечивает новая, более экономичная техника. Таким образом, эффект может быть рассчитан как разница в цене:
ЭНТ = (ЦН – ЦС) Q (6.13)
где ЦН – новая цена за единицу товара более высокого качества; ЦС – старая цена за единицу товара; Q – объем реализации за год; ЭНТ – годовой от внедрения новой техники, тенге.
Сопоставление КВН и ЭНТ дает возможность рассчитать срок окупаемости новой техники и отдачу с каждого рубля средств, затраченных предприятием на новую технику.
Коэффициент эффективности затрат на новую технику (показатель, обратный сроку окупаемости):
Е = ЭНТ / КВН = 1/Т (6.14)
Последний показатель часто называют коэффициентом рентабельности капитальных вложений в новую технику.
Окупаемость определяется:
Т кп =К/ П чист. (6.15)
Т кп = 9129,62/ 7902,06 = 1,2 лет
6.2.6 Рентабельность
В целом результативность деятельности любого предприятия может оцениваться с помощью абсолютных и относительных показателей. Так, абсолютным показателем является прибыль. Однако этот показатель не характеризует в полной мере экономическую эффективность производства. Он отражает использования ресурсов, с помощью которых данная прибыль получена. Поэтому в качестве критерия экономической эффективности производства и степени его прибыльности используется относительная величина прибыли, называемая уровнем рентабельности.
Рентабельность предприятия определяется как отношение прибыли к стоимости основных фондов по формуле:
Р = (Dод - С)/(К + КОБ.СР)*100% (6.16)
где КОБ.СР предприятии на 31.12.08г. составляют -178539,39 тыс. тг.
Р =9877,58 /(9129,62+ 178539,39)*100% =5,26 %
Рентабельность услуг (продукции) можно определить как отношение прибыли от реализации (ПРЕАЛ) к эксплуатационным расходам Э (себестоимости услуг).
Рэ = ПРЕАЛ * 100/Э (6.17)
Рэ =7902,06 *100/3186,1= 248,01
Таблица 6.5 – Технико-экономические показатели
| № п/п | Показатели | Единица измерения | Сумма |
| 1 | Инвестиции | тыс.тенге | 9129,62 |
| 2 | Эксплуатационные затраты | тыс.тенге | 3186,1 |
| 3 | Доходы | тыс.тенге | 15120,0 |
| 4 | Чистая прибыль | тыс.тенге | 7902,06 |
| 5 | Окупаемость | год | 1,2 |
Приложение Ж
αуст
h0 Qп
B
α l0
Рисунок 1 - Действие, приложенных, сил на кабелеукладчик.
1 2
6 м
4.75
1.25
0.81 м
1.514 м
10 м
1 – помещение; 2 – светильник
Рисунок 2 - Схема расположения светильников
1,3 м
6 м
10 м 1,3 м
Рисунок 3 - Схема защитного заземления
Приложение Е
Рисунок 1– Схема синхронизации сети СЦИ г. Кызыл Орда
Таблица 1– Распределение источников синхронизации
| Сетевой элемент | Источник первого приоритета | Источник второго приоритета |
| ATC-56/57/ АМТС | Сигнал с частотой 2048 кГц от PRC спутниковой системы GPS | Трибутарный сигнал PDH 2048 кбит/с от ЦСК DMS-100/200 |
| АТС-52 | Линейный сигнал STM-4 от узла АТС-56/57 | Линейный сигнал STM-4 от узла АТС-55 |
| АТС-55 | Линейный сигнал STM-4 от узла АТС-52 | Линейный сигнал STM-4 от узла RSU-54 |
| RSU-53 | Линейный сигнал STM-4 от узла АТС-56/57 | Линейный сигнал STM-4 от узла RSU-54 |
| АТС-54 | Линейный сигнал STM-4 от узла АТС-53 | Линейный сигнал STM-4 от узла АТС-55 |
| АТС-565/ УСП | Линейный сигнал STM-1 от узла АТС-56/57 | Трибутарный сигнал PDH 2048 кбит/с от ЦСК DRX-4 |
Рисунок 2– Структура NSAP адреса сетевого элемента
Рисунок 3 – Байты SOH и POH и возможности их использования
Типы байтов SOH и POH:
байты, которые не могут эксплуатироваться пользователями SDH оборудования;
байты, предназначенные для использования в служебных целях или для создания служебных каналов (до 16), таких как, канал регенераторной секции DCCR (D1, D2, D3), емкостью 192 кбит/с, канал мультиплексорной секции DCCM (D4 – D12) – 576 кбит/с. Байты Е1, Е2, F1, F2, зарезервированы для создания четырёх каналов 64 кбит/с;
байты, к которым пользователь имеет доступ, но функции, которых не регламентированы стандартами.
Для формирования NSAP адресов узлов проектируемой сети будем использовать следующие значения:
AFI 42;
IDI 0099;
HODSP 0539800001;
DID 0000000102;
SID 080006300001 – 080006300012;
NSAP SEL 01.
Таблица 3– NSAP адресация проектируемой сети СЦИ
| Название узла | NSAP адрес | |||||
| AFI | IDI | HODSP | DID | SID | SEL | |
| ENM | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300001 | 01 |
| ATC-56/57 | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300002 | 01 |
| АТС-52 | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300003 | 01 |
| АТС-55 | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300004 | 01 |
| RSU-53 | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300005 | 01 |
| АТС-54 | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300006 | 01 |
| АТС-565 | 42 | 0099 | 0539800001 | 0000000102 | 080006300007 | 01 |
Рисунок 4– Интерфейсы управления и обслуживания SDM-4 (SDM-1)
Рисунок 5 – Схема управления сети СЦИ г. Кызыл Орда
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Рисунок1 – Существующая схема сети телекоммуникаций г. Кызыл Орда
Оптические кабели связи
Назначение
Условия применения
Магистральные
Международные
Междугородные
Подземные
Междугородные
Внутризоновые
Соединительные
Местные
Воздушные
Соединительные
Распределительные
Абонентские
Внутриобъектовые
Подводные
Станционные
Абонентские
Специальные
Жаростойкие
Морозостойкие
и т. д.
Рисунок 2 - Классификация ОК по назначению и условиям применения
Таблица 1.Основные варианты обозначений ОК отечественного производства
Таблица 2. Основные варианты обозначений ОК производства Lucent Technologies
Таблица 3. Основные варианты обозначений ОК внутриобъектовой прокладки производства Lucent Technologies
Таблица 4-Цветовая кодировка волокон и модулей оптических кабелей
импортного производства по EIA/TIA598
Номера позиций на рисунке 3 означают: 1 -оптическое волокно; 2 - оптический модуль; 3 - гидрофобный заполнитель; 4 - центральный силовой элемент; 5 - кордель; 6 - наружная полиэтиленовая оболочка; 7 - оболочка из ПЭНП (полиэтилена низкой плотности); 8 - оболочка из ПА (полиамида); 9 - оболочка из ПБТ (полибутилена-терефталата); 10 - проволоки стальные; 11 - проволоки стальные оцинкованные; 12 - проволоки стальные с алюминиевым покрытием; 13- алюминиевая оболочка; 14 - промежуточная оболочка; 15 - алюмополиэтиленовая лента; 16 - кордель из стеклонитей; 17 - внутренняя оболочка; 18 - броня из стеклопластиковых прутков; 19 - скрепляющая обмотка; 20 - полимерная трубка; 21 - водоблокирующая лента; 22 - армирующие нити; 23 - рип-корд; 24 -жгут из синтетических нитей; 25 - маркировка; 26 - проволока из алюминиевого сплава.
Рисунок 3-Примеры конструкции ОК.
Таблица 5 – Характеристики кабеля ОМЗКГм| Параметр | Значение |
| Размеры волокна, мкм: | 8 |
| Сердечник | 8,4 |
| Оболочка | 125 |
| Покрытие | 500 |
| Температурный диапазон, С | -40до +50 |
| Число волокон | ≤ 72 |
| Длина волны, мкм | 1,55 |
| Коэффициент затухания, дБ/км | 0,22…0,25 |
| Полоса пропускания, Мгцкм | 500-800 |
| Тип волокна | Одномодовое Lucent Technologies G.652 Matched Cladding или по заказу G.655 TrueWave® RS; Allwave™ |
| Строительная длина, м | 6400 |
| Регенерационный участок, км | 98 |
| Диаметр кабеля, мм | 17 |
| Масса, кг/км | 370 |
| Допустимое растягивающее усилие, Н | 7000 |
| Стойкость к раздавливанию, кН/см | ≤ 1 |
| Электрическое сопротивление изоляции, Ом·м | км ≤ 2000 |
| Радиус изгиба, мм | 250 |
Рисунок 4 - Разрез оптического кабеля магистральной связи
Оптическое волокно TrueWave® RS
Оптическое волокно TrueWave® RS — волокно с ненулевой дисперсией и уменьшенным наклоном дисперсионной характеристики. Предназначено для кабелей оптических систем связи, с волновым уплотнением DWDM и с оптическим усилением, работающих в третьем (1525...1565 нм) и четвёртом (1565...1620 нм) окнах прозрачности.
Ненулевая дисперсия волокна TrueWave® RS обеспечивает подавление нелинейного эффекта четырехволнового смещения благодаря тому, что при его использовании появляется возможность управлять величиной хроматической дисперсии в области рабочих длин волн, соответствующих третьему и четвёртому окнам прозрачности. Величина хроматической дисперсии волокна TrueWave® RS достаточно мала, чтобы передавать сигналы на большие расстояния одновременно на нескольких длинах волн со скоростью 10-40 Гбит/с без компенсации дисперсии (с минимальными затратами на компенсацию дисперсии). Осуществлена передача сигналов 40 Гбит/с по 40 каналам одновременно с суммарной емкостью 1600 Гбит/с по волокну TrueWave® RS.
Волокно TrueWave® RS предназначено применение в оптических кабелях типа G.655 для городских, зоновых и магистральных сетей передачи.
Волокно может использоваться в кабелях модульного типа, кабелях с центральным модулем, кабелях с профильным сердечником, ленточного типа, с пучковым сердечником.
Волокно может использоваться в кабелях, предназначенных для подземной прокладки, подвесных кабелях, в кабелях для прокладки в специальных трубах, внутриобъектовых кабелях, оптических соединительных шнурах. Может использоваться в кабелях с повышенными требованиями к минимальной рабочей температуре окружающей среды, в том числе для полностью диэлектрических подвесных самонесущих кабелей.
С использованием TrueWave® RS могут также изготовляться кабели составной конструкции, т.е. с частичным применением одномодовых волокон другого типа.
Затухание. Максимальный коэффициент затухания в дБ/км может быть задан в пределах от 0,22 … 0,25 дБ/км, причем это значение выдерживается в диапазоне от 1550 до 1600 нм.
Затухание в зависимости от длины волны. Максимальное затухание в области длин волн 1525...1620 нм не может превышать затухание на длине волны 1550 нм более чем на 0,05 дБ/км.
Диаметр сердцевины, мк 8,4
n1 1,468
n2 1,4642
Нулевая дисперсия данного волокна находится на длине волны равной 1523 нм.
Заключение
Волоконно-оптические линии связи и ВОСП , благодаря своим высоким технико-экономическими показателям, находят все более широкое применение.
В данной контрольной работе рассмотрены вопросы модернизации МСС на участке УСП-АМТС ГТС города Кзыл-Орды.
В работе произведены проверочные расчеты по определению интенсивности телефонной нагрузки, расчеты числа каналов связи, длины участка регенерации и основных параметров оптического волокна. Сделан выбор волоконно-оптического кабеля и расчет его важнейших характеристик.
Приводится описание прокладки ВОЛС и технических характеристик аппаратуры СЦИ. Также в работе рассмотрены вопросы охраны труда и безопасности жизнедеятельности.
Составлено технико-экономическое обоснование , которое характеризует экономическую целесообразность реализации данной работы.
В результате реализации работы ожидается увеличение пропускной способности и повышение качества связи на данном направлении. Как следствие, следует ожидать рост доходов от предоставления услуг связи в ГЦТ города Кзыл-Орды.
Введение
Связь по волоконно-оптическим кабелям, является одним из главных направлений научно-технического прогресса. Оптические системы и кабели используются не только для организации телефонной городской и междугородней связи, но и для кабельного телевидения, видеотелефонии, радиовещания, вычислительной техники, технологической связи корпоративных сетей и т.д.
Применяя волоконно-оптическую связь, резко увеличивается объем передаваемой информации по сравнению с такими широко распространенными средствами, как спутниковая связь и радиорелейные линии, это объясняется тем, что волоконно-оптические системы передачи имеют более широкую полосу пропускания.
Важнейшим фактором в развитии оптических систем и кабелей связи явилось появление оптического квантового генератора - лазера. Слово лазер составлено из первых букв фразы Light Amplification by Emission of Radiation - усиление света с помощью индуцированного излучения. Лазерные системы работают в оптическом диапазоне волн. Если передачи по кабелям используются частоты - мегагерцы, а по волноводам - гигагерцы, то для лазерных систем используется видимой и инфракрасной спектры оптического диапазона волн (сотни терагерц).
В волоконно-оптических системах связи направляющими системами являются диэлектрические волноводы, или волокна, как их называют из-за малых поперечных размеров и метода получения.
Из истории известно, что у первого световода затухание составляло, порядка 1000 дб/км это объяснялось потерями из-за различных примесей присутствующих в волокне, затем созданы волоконные световоды с затуханием 20 дб/км (1970 годы). Сердечник этого световода был изготовлен из кварца с добавкой титана для увеличения коэффициента преломления, а оболочкой служил чистый кварц. Затухание в следующих поколениях световодов было снижено до 4 дб/км (1974г.), а в 1979г. получены световоды с наилучшими характеристиками ( с затуханием 0,2 дб/км) на длине волны 1,55мкм.
В настоящее время волоконно-оптические кабели и системы передачи выпускаются и внедряются многими странами мира и в том числе странах СНГ.
Внедрение ЦСП на основе PDH началось в 70-е годы XX-века. В качестве направляющей среды использовались кабели с металлическими проводниками. Внедрение ЦСП на основе SDH началось 90-х годов прошлого века, чему особенно способствовало развитие техники и технологии оптической передачи сигналов.
В системах PDH нет прямого доступа к сигналам нижних ступеней иерархии, объединенных в циклы верхних ступеней. При необходимости такого доступа (например, в пунктах выделения каналов) нужно расформировывать и вновь собирать линейные сигналы.
В системах SDH эта проблема решается путем организации в составе транспортных модулей STM-N виртуальных контейнеров VC-n различного уровня, предназначенных для транспортировки нагрузки, в качестве которой могут быть сигналы PDH различных ступеней, ячейки АТМ и другие сигналы. Виртуальные контейнеры вводятся в транспортные модули с помощью указателей, которые компенсируют колебания фазы и отклонения тактовой частоты и указывают начало их циклов. Позиции указателей в STM-N фиксированы. Таким образом, всегда известно начало цикла нагрузки, что обеспечивает ввод/вывод VC-n без переформирования многоканального сигнала. Фактически это прямое мультиплексирование сигналов в линейный тракт.
В системах PDH сетевая синхронизация выполняется на первой ступени (2048 кбит/c). Цифровые потоки верхних ступеней несинхронные. В то же время сетевые узлы SDH работают в синхронном режиме. Все узлы региона (например, национальной сети) синхронизируются от одного высокостабильного источника, качество которого определяет Рекомендация МСЭ G.811.
Носителями синхроинформации служат линейные сигналы STM-N. Взаимодействие “синхронных регионов” осуществляется в псевдосинхронном режиме, когда каждый регион опирается на свой источник синхронизации. Возможен и плезиохронный режим в качестве аварийного.
Области применения систем PDH и SDH можно определить следующим образом. На системах SDH наиболее целесообразно организовывать магистральные сети, участки зоновых сетей в экономически развитых регионах с выходом на магистральные сети, а также крупные городские сети, чему способствует простота организации кольцевых структур. В то же время системы PDH целесообразно использовать для организации доступа к сетям SDH и на магистральных сетях, особенно там, где пропускная способность SDH избыточна.
В данной контрольной работе предлагается модернизация МСС участка УСП-АМТС ГТС г. Кзыл-Орда на основе ВОЛС с переключением уже существующей кольце SDH.
Модернизация МСС на выше указанном участке связана расширением емкости УСП (емкостей сельско-пригородных АТС включенных к УСП), а также с повышением спроса к цифровым каналам (так как офисы многих фирмы и компании находятся именно в пригородных районах города).
Модернизированные МСС на участке УСП-АМТС позволит удовлетворить возросшим потребностям населения и юридических лиц пригородного района города Кзыл-Орды в телекоммуникационных услугах, улучшить качество услуг связи и уменьшить число отказов в соединениях.
Приложение Б
Таблица 1 - Результаты расчетов межстанционных нагрузок
| Куда Откуда | АТС-52 | АТС-53 | RSU-54 | АТС-55 | АТС-56/57 | АТС-529 | АТС-565/усп | АТС58/59 |
| АТС52 | 38,127 | 27,475 | 12,575 | 19,514 | 30,303 | 0,626 | 4,014 | 0,833 |
| АТС-53 | 33,183 | 216,269 | 37,670 | 58,458 | 90,777 | 1,876 | 12,023 | 2,496 |
| RSU-54 | 12,776 | 31,689 | 46,756 | 22,507 | 34,950 | 0,722 | 4,629 | 0,961 |
| АТС-55 | 21,409 | 53,102 | 24,304 | 102,074 | 58,568 | 1,211 | 7,757 | 1,610 |
| АТС-56/57 | 37,958 | 94,150 | 43,091 | 66,870 | 285,609 | 2,146 | 13,753 | 2,855 |
| АТС-529 | 0,565 | 1,400 | 0,641 | 0,994 | 1,544 | 1,148 | 0,205 | 0,042 |
| АТС-565/УСП | 3,737 | 9,269 | 4,242 | 6,583 | 10,223 | 0,211 | 9,244 | 0,281 |
| АТС -58/59 | 0,752 | 1,866 | 0,854 | 1,325 | 2,058 | 0,043 | 0,273 | 1,550 |
Таблица 2– Матрица соединительных линий
| Куда Откуда | АТС-52 | АТС-53 | RSU-54 | АТС-55 | АТС-56/57 | АТС-529 | АТС-565/УСП | АТС-58/59 | УСС | АМТС |
| АТС-52 | – | 46/2 | 26/1 | 35/2 | 49/2 | 5/1 | 13/1 | 6/1 | 14/1 | 25/1 |
| АТС-53 | 53/2 | – | 58/2 | 83/3 | 121/5 | 9/1 | 25/1 | 10/1 | 29/1 | 61/3 |
| RSU-54 | 26/1 | 51/2 | – | 39/2 | 55/2 | 6/1 | 14/1 | 6/1 | 15/1 | 28/1 |
| АТС-55 | 38/2 | 77/3 | 42/2 | – | 83/3 | 7/1 | 19/1 | 8/1 | 21/1 | 41/2 |
| АТС-56/57 | 59/2 | 124/5 | 65/3 | 93/4 | – | 9/1 | 28/1 | 11/1 | 33/2 | 71/3 |
| АТС-529 | 5/1 | 8/1 | 5/1 | 6/1 | 8/1 | – | 3/1 | 1/1 | 3/1 | 5/1 |
| АТС-565/УСП | 12/1 | 21/1 | 13/1 | 17/1 | 23/1 | 3/1 | – | 3/1 | 8/1 | 13/1 |
| АТС-58/59 | 6/1 | 9/1 | 6/1 | 7/1 | 9/1 | 1/1 | 3/1 | – | 3/1 | 6/1 |
| АМТС СЛМ | 25/1 | 57/2 | 27/1 | 39/2 | 66/3 | 6/1 | 13/1 | 6/1 | – | – |
Приложение В
Хроматическая дисперсия волокна
Если выбрать разность показателей преломления сердцевины и оболочки и радиус сердцевины таким образом, что V<2,405, то в волокне возможно распространение только одной моды. Какие трудности и выгоды сопряжены с применением одномодового волокна?
Остановимся вначале на преимуществах. Прежде всего, ожидается резкое возрастание широкополосности волоконного тракта передачи из-за отсутствия межмодовой дисперсии, определяемой в моногомодовом волокне разностью скоростей мод. Но полоса возрастает не безгранично. Дело в том, что большинство реально применяемых в ВОПС источников света – полупроводниковых лазеров и особенно светоизлучающих диодов имеет достаточно широкий спектр излучаемых оптических частот. Даже когда используется источник с повышенной когерентностью, например РОС - лазер уширение спектра происходит за счет модулирующего сигнала тем сильнее, чем больший объем информации стремятся передать.
В свою очередь, конечная ширина источника влечет за собой появление дисперсионных эффектов. В общем случае время прохождения излучением данной моды отрезка волокна можно связать с аналогичным временем, которое потребовалось в случае бесконечно узкого спектра источника излучения, сосредоточенного на длине волны .
Ограничиваясь первыми членами ряда Тейлора в окрестностях , имеем:
(1)
Первый член характеризует временное запаздывание, связанное с конечностью скорости света. Второй член можно преобразовать, используя формулу :
(2)
где nгр – групповой показатель преломления в волокне. Как уже известно, в дали от отсечки (V>>0) nгр→n1, т. е. стремится к групповому показателю материала сердцевины, а вблизи от VVl nгр→n2 для мод с l=0,1. Для промежуточного случая, который как раз и интересует нас (в одномодовых волокнах обычно 1<V<2,4), перепишем в виде:
, (3)
где k0 – волновое число в свободном пространстве. Уширение спектра источника оптических сигналов приводит к изменению длительности импульса :
, (4)
(5)
Итак, внутримодовая (хроматическая) дисперсия зависит от второй производной , входящей в дисперсионный коэффициент , выражаемый в пс/км ∙ нм.
Фазовый параметр В для случая (слабонаправляющее волокно) можно связать с постоянной распространения следующим образом:
, (6)
Следовательно, постоянная распространения β имеет два компонента. Один чисто материальный (k0n2), другой же зависит от свойств материала, так и от фазового параметра B, который, в свою очередь, зависит для каждой моды от параметра V волокна. Если теперь временно считать материальную дисперсию несущественной, т.е.dn2/dk0 , то можно получить из:
, (7)
Следовательно:
. (8)
Дисперсионный коэффициент Sω, который в данном случае определяет волноводную дисперсию:
, (9)
То есть определяется прежде всего выражением V2[d2(VB)/dV2]. Ход этой функции для одномодового волокна показан на рисунке 1 вместе с графиками других важных параметров волокна в диапазоне 0,6≤V≤2,4. В диапазоне 1,3<V<2,6 кривая V2[d2(VB)/dV2 хорошо аппроксимируется формулой, вполне пригодной для инженерных расчетов:
, (10)
Если теперь временно пренебречь волноводной дисперсией, то дисперсионные свойства волокна уже определяются только свойствами материала.
Рисунок 4.3 – Зависимость параметров одномодового волокна от
параметра V
Рисунок 1-Зависимость параметров одномодового волокна от параметра V
Спектральную зависимость показателя преломления стекол в диапазоне 0,6...2 мкм можно описать трехчленной дисперсионной формулой Селмейера:
, (11)
где коэффициенты и Ai, li - значения для стекол различных составов находят подгоночным методом, что бы данная функция соответствовала графику полученному экспериментальным способом, это необходимо для получения универсальной формулы рассчитывая дисперсию на других длинах волн, определяются экспериментально.
Для изготовления световодов, используемых в области длин волн 0,8…1,8 мкм, применяются кварцевые стекла с добавками окиси германия, фосфора, повышающими показатель преломления кварца, и добавками окиси бора, фтора, понижающими показатель преломления стекла.
Из (11) можно получить выражение для группового показателя преломления стекла:
(12)
, (13)
Получаем:
, (14)
Подставляем численные значения найденные выше изложенным способом:
+
пс/нм·км.
Знак и величина материальной дисперсии зависят от типа материала, используемого для создания волоконного световода.
Приложение Д
Таблица 1– Матрица ИКМ потоков в кольце СЦИ (с учетом нового направления)
| Куда Откуда | АТС-52 | АТС-55 | RSU-54 | АТС-53 | АТС-56/57 АМТС** | Итого: |
| АТС-52 | - | 3 | 2 | 3 | 7 | 15 |
| АТС-55 | 3 | - | 2 | 3 | 8 | 16 |
| RSU-54 | 2 | 2 | - | 2 | 6 | 12 |
| АТС-53 | 3 | 3 | 2 | - | 11 | 19 |
| АТС-56/57 АМТС** | 6 | 8 | 6 | 9 | - | 29 |
| 91 | ||||||
Примечание: ** В ИКМ потоке «от» и «в» АТС-56/57/АМТС учтены и потоки «к» и «от» АТСЭ-565/УСП
Продолжение ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Рисунок 1 – Схема проверочного плана мультиплексирования сети СЦИ г. Кызыл Орда с новым направлением
Продолжение Приложение Д
Основные блоки мультиплексора
Мультиплексор состоит из следующих основных блоков:
трибные блоки с набором электрических портов для приёма входных потоков различной скорости (от 2 до 155 Мбит/с);
двух пар (основной и резервной) мультиплексоров и коммутаторов для мультиплексирования, локальной коммутации и управления потоками, двух оптических агрегатных блоков с выходными портами 622 Мбит/с (STM-4) ”восток” и ”запад” для формирования выходных потоков;
двух (основного и резервного) блоков питания;
интерфейсами контроля и управления, служебным каналом.
Он обеспечивает мультиплексирование различных входных потоков, подаваемых на входные электрические порты трибных интерфейсов: до 252 потоков 2 Мбит/с, или до 12 потоков 34 Мбит/с, или до шести или 12 частично заполненных потоков 155 Мбит/с в один или два потока 622 Мбит/с, формируемых на выходе оптических агрегатных блоков. Мультиплексор и его блоки имеют следующие характеристики:
а) интерфейсные входы и выходы трибов:скорость передачи данных на входе 2 Мбит/с или 622 Мбит/с, входной импеданс 120 Ом (симметричный вход) для 2 Мбит/с;
б) оптические входы и выходы трибов и агрегатных блоков: длина волны 1310 нм для коротких и средних оптических секций, 1550 нм для длинных секций, максимально допустимые потери на секцию 12/12/24 дБ для коротких, средних и длинных секций при 1310 нм и 24 дБ для длинных секций при 1550 нм, тип волокна оптического кабеля – одномодовый;
в) электрические входы и выходы блоков с STM-1 линейный код CMI входной импеданс 75 Ом.
Структурная схема мультиплексора SDM-4 приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 Структурная схема мультиплексора SDM-4 (SDM-1)
Все блоки системы распределяются между двумя подсистемами – подсистемой управления и связи и подсистемой, связанной с трафиком.
К платам, связанным с трафиком, относятся:
TR #1 – TR #18- платы компонентных интерфейсов;
ASF – две или четыре агрегатные платы передатчика/приемника и форматтера SDH;
BIM – два интерфейса шины и матрицы;
BIMF – два интерфейса шины и матрицы - полные, включая сквозные и местные перекрестные соединения.
К платам общего управления относятся:
MCP4 – управляющий процессор мультиплексора (с модулем энергонезависимой памяти NVM);
COM – коммуникационная плата;
AMU4 – блок сигнальных уведомлений и обслуживания.
Кроме того, в состав аппаратуры входят:
FTPS – фильтр и источник питания Telecom;
FCU – блок управления вентилятором.
Каждая компонентная плата 2 Мбит/с содержит восемь компонентных интерфейсов. Все компонентные платы взаимозаменяемы, так что любую плату можно вставлять в любой слот, предназначенный для плат компонентных интерфейсов. Это свойство обеспечивается архитектурой внутренней шины.
Для компонентных плат предусмотрено восемнадцать мест. Это позволяет предусмотреть компонентные платы в качестве резервных для целей защиты.
Имеется до восьми слотов, предназначенных для плат компонентных интерфейсов STM‑1. Платы компонентных интерфейсов STM‑1 несут частично или целиком заполненные сигналы, которые сосредоточиваются в SDM-4 для передачи через агрегатный интерфейс STM‑4.
SDM-4 контролируется и управляется посредством центрального процессора, который осуществляет связь с различными частями системы и с внешним миром.
Подстатив мультиплексора в полной комплектации изображен на рисунке 3.
Рисунок 3– Подстатив мультиплексора SDM-4 (SDM-1)
В мультиплексоре может быть предусмотрено автоматическое резервирование основных блоков по схеме (N+1), где N – число работающих блоков.
Рисунок 4− Функциональная схема синхронизации сети СЦИ
Таблица 2 − Информация в байте маркера синхронизации SSM
| Значения битов 5-8 байта SM | Качество сигнала синхронизации | Уровень качества |
| 0010 | PRC (G.811) | Q1 |
| 0100 | SSU-A, транзитный (G.812T) | Q2 |
| 1000 | SSU-B, локальный (G.812L) | Q3 |
| 1011 | SEC (G.813) | Q4 |
| 0000 | Качество неизвестно | Q5 |
| 1111 | Не используется | Q6 |
Приложение Г
Технические характеристики лавинного фотодиода марки QDAX – 500 изготовленный из InGaAs/InGaAsP/InP
диапазон длин волн ∆λ, нм 750 … 1700
полоса частот шума Fш, МГц 475
чувствительность приёмного модуля Рмин, дБ минус 40
динамический диапазон (АРУ) LАРУ, 28
темновой ток Iт, А 10-8
коэффициент лавинного умножения М 10
эквивалентная ёмкость (перехода) Спер, пФ 0,5
полоса частот ∆F, ГГц 3,5
напряжение смещения Uсм, В 50
монохроматическая токовая чувствительность Si, А/Вт 10
Продолжение Приложении Г
Программа на языке программирования Borland Pascal 7.0.
Программа расчета надежности участка сети с СЦИprogram avail;
var
S,i:Integer;
S1,t_nf,L,L1,V,lam,m:real;
begin
writeln;writeln;writeln;
write('Please input time of no-failure operation ');read(t_nf);
writeln;
write('Please input number of network elements (NE) in ring ');read(S1);
S:=round(S1);
writeln;
writeln('Please input distance between network elements, km');
L:=0;
for i:=1 to S-1 do
begin
write('Distance between NE',i:2,' - NE', i+1:2,' ');
read(L1);
L:=L+L1;
end;
write('Distance between NE',S:2,' - NE 1 ');
read(L1);
L:=L+L1;
writeln;
V:=1/t_nf;
lam:=V/L;
m:=V*8760;
writeln;
writeln('Result`s:');
writeln;
writeln('Total length L = ',L:5:3,' km');
writeln('Failure rate V = ',V:5:9);
writeln('Failure rate for total length l = ',lam:5:9);
writeln('Failure dencity m = ',m:5:9);
end.
Результаты работы программы приведены ниже.
Please input time of no-failure operation
Please input number of network elements (NE) in 1
Please input distance between network elements, km
Distance between NE 1 – NE2 2.835
Result`s:
Total length L = 2.835km
Failure rate V = 0.000012953
Failure rate for total length = 0.0000045689
Failure dencity m = 0.113471503
Продолжение Приложение Г Алгоритм программы расчета надежности участка сети с СЦИРисунок 1-Алгоритм программы расчета надежности участка сети с СЦИ
Таблица 1– Расстояния в километрах между узлами SDH кольца с новым направлением
| Откуда | Куда | |||||
| АТС-52 | АТС-55 | RSU-54 | АТС-53 | АТС-56/57 АМТС | АТС-565/УСП** | |
| АТС-52 | 0 | 3,818 | 9,280 | 12,115 | 15,677 | 0 |
| АТС-55 | 16,197 | 0 | 5,462 | 8,297 | 11,859 | 0 |
| RSU-54 | 10,735 | 14,553 | 0 | 2,835 | 6,397 | 0 |
| АТС-53 | 7,900 | 11,718 | 17,180 | 0 | 3,562 | 0 |
| АТС-56/57 АМТС | 4,338 | 8,156 | 13,618 | 16,453 | 0 | 2,835 |
| АТС-565/УСП** | 0 | 0 | 0 | 0 | 2,835 | 0 |
Примечание: ** Новое направление соединенное в существующее кольцо SDH АТС-565/УСП- АТС-56/57АМТС.
Таблица 2 – Надежность связей в двунаправленном кольце с новым направлением
| Узел | Надежность, ρ | |||||
| АТС-52 | АТС-55 | RSU-54 | АТС-53 | АТС-56/57 АМТС | АТС-565/УСП** | |
| АТС-52 | - | 0,998 | 0,997 | 0,996 | 0,995 | - |
| АТС-55 | 0,998 | - | 0,998 | 0,997 | 0,996 | - |
| RSU-54 | 0,997 | 0,998 | - | 0,998 | 0,997 | - |
| АТС-53 | 0,996 | 0,997 | 0,998 | - | 0,998 | - |
| АТС-56/57 АМТС | 0,995 | 0,996 | 0,997 | 0,998 | - | 0,995 |
| АТС-565/УСП** | - | - | - | - | 0,995 | - |
Примечание: ** Новое направление соединенное в существующее кольцо SDH АТС-565/УСП- АТС-56/57АМТС.
Таблица 3 − Надежность связей в однонаправленном кольце с новым направлением
| Узел | Надежность, ρ | |||||
| АТС-52 | АТС-55 | RSU-54 | АТС-53 | АТС-56/57 АМТС | АТС-565/УСП** | |
| АТС-52 | - | 0,997 | 0,996 | 0,995 | 0,994 | - |
| АТС-55 | 0,994 | - | 0,997 | 0,996 | 0,995 | - |
| RSU-54 | 0,995 | 0,994 | - | 0,997 | 0,996 | - |
| АТС-53 | 0,996 | 0,995 | 0,994 | - | 0,997 | - |
| АТС-56/57 АМТС | 0,997 | 0,996 | 0,995 | 0,994 | - | 0,993 |
| АТС-565/УСП** | - | - | - | - | 0,993 | - |
Примечание: ** Новое направление соединенное в существующее кольцо SDH АТС-565/УСП- АТС-56/57АМТС.
Аннотация
В настоящей контрольной работе рассматривается вопросы модернизации МСС на участке УСП-АМТС ГТС г. Кызыл Орды на основе ВОЛС с применением технологии SDH.
В аналитической части произведен анализ первичной сети города, определены основные направления развития сети в целом, приведены основные понятия о цифровых технологиях транспортной сети, о оптических волокнах, кабелях. В этом разделе сравнены характеристики различных видов ОК и выбран оптимальный.
В технической части рассчитаны качественные показатели сети, такие как проверочный расчет интенсивности возникающей нагрузки в сети. По ее результатам определена потребность в количестве потоков Е1 для рассматриваемого участка и сети в целом. В этом же разделе приведены расчеты параметров оптического волокна и кабеля.
В разделе «Рабочая документация» приведена краткая характеристика основных модулей ВОСП, произведены расчеты по определению надежности оптического кабеля, сети в целом. В этом разделе также рассмотрены вопросы организации сети с СЦИ, строительства ВОЛС.
В конце работы затронуты вопросы по охране труда и техники безопасности, экологии.
Работа обоснована с помощью расчетов в разделе «Технико-экономическое обоснование проекта».