Реконструкция участка первичной сети с использованием цифровых телекоммуникационных систем

Министерство  РФ по связи и информатизации

Сибирский государственный  университет

телекоммуникаций  и информатики 
 
 
 
 
 

                       Кафедра МЭС и ОС 
                   
                   
                   
                   
                   

Курсовой  проект 

«Реконструкция  участка первичной сети с использованием цифровых телекоммуникационных систем» 
 
 
 
 
 
 
 
 

                      Выполнил 

                      Проверила  
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       

Новосибирск 2007

Введение

На сегодняшний  день в мире телекоммуникаций идет ускоренный процесс цифровизации сетей. Цифровые системы передачи, по сравнению с аналоговыми, имеют ряд преимуществ, главное из которых это более высокая помехозащищенность. В России этот процесс имеет несколько отличительных черт, поскольку у нас в стране накопилось большое число аналоговых систем передачи.

Поэтому очень  часто приходится  заменять аналоговые системы передачи на цифровые. Целью курсового проекта является именно реконструкция участка первичной сети с заменой аналогового оборудования цифровым. Кроме того, предусмотрено расширение сети и ввод эксплуатацию новых каналов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Выбор систем передачи

     Структура реконструируемой сети: 

рис 1 структура  реконструируемой сети 

Таблица 1 данные по реконструируемой сети

Пункты В-А Г-А А-Д Д-Б А-Б Д-Е Б-М Б-К
Расстояние, км 48 90 96 104 --- 76 85 80
Тип кабеля МКСА-4x4 МКСА-4x4 ОК ОК ОК МКС-1x4 МКТ-4 МКС-1x4
Тип существующей СП 3 К – 60п 3 К – 60п --- --- 2 К – 1920п 2 К – 60п К - 300 2 К – 60п
 

Таблица 2 новые каналы

                 Тип канала

Направление

 КТЧ ОЦК Е1/2048 кбит/с
В –  Г 20 10 3
В –  Е 40 4 2
Г –  М 42 8 2
А –  Б - - 10
Г – К 36 4 3
 
 
 
 
 

    Используя данные таблиц 1 и 2, найдем эквивалентное число каналов ТЧ для каждого направления, для этого воспользуемся формулой 1.1

    (1.1)  где 

    под понимается нагрузки от всех станций и узлов проходящие через i-й участок.

    1.

    Выбор системы  передачи

    При выборе системы передачи (СП) необходимо руководствоваться следующими требованиями:

    • Необходимо использовать одноименную аппаратуру.
    • Экономическими соображениями
    • Максимальной загрузкой каналов СП
    • Типом существующей кабельной линии

С учетом всего  вышеперечисленного определим необходимую  СП для каждого участка.

     1 участок: кабель МКСА-4x4

Возможные решения:  4 ИКМ 120 Н

                              1 ИКМ 480 С

Система ИКМ 120 требует регенераторов через  каждые 3 км, а система ИКМ 480 через 6 км. Наиболее дорогое оборудование это системы передачи и приема. А их в ИКМ 480 меньше. Конечно само оборудование несколько дороже по сравнению с ИКМ 120, но в конечном итоге ИКМ 480 обойдется дешевле. С точки зрения загрузки они одинаковы. Поэтому остановимся на варианте 3.

     2 участок: кабель МКСА-4x4

Возможные решения:  2 ИКМ 480 С

     3 участок:

На  этом участке  прокладывается оптический кабель (ОК). Перед выбором СП рассчитаем уровень организации SDH.

  => в нашем случае подходит STM-4

     5 участок: кабель МКС-1x4

Возможные решения:  2 ИКМ 120 Н

                              1 ИКМ 480 С

Остановимся на 2 варианте, поскольку он наиболее всего удовлетворяет рекомендациям. Вариант 1 ИКМ-480 не устраивает нас с точки зрения загруженности СП (много свободных каналов). Поэтому выберем вариант 2 ИКМ 120 Н

     6 участок: кабель МКТ-4

Возможные решения:  2 ИКМ 240

                              1 ИКМ 480

Система ИКМ 480 имеет меньше регенерационных  участков. Наиболее дорогое оборудование это системы передачи и приема. А их в ИКМ 480 меньше. Конечно само оборудование несколько дороже по сравнению с ИКМ 240, но в конечном итоге ИКМ 480 обойдется дешевле. С точки зрения загрузки они одинаковы. Поэтому остановимся на варианте 2.

     7 участок: кабель МКС-1x4

Возможные решения:  

                              1 ИКМ 480 С 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Электрический расчет

    2.1 Электрический расчет электрических кабелей

   Тракт А – В, l1=48 км, работает ЦСП ИКМ 480 С

Длина регенерационного участка при температуре отличной грунта отличной от может быть определена:

; ,(2.1) [1 стр.56]

где

, - максимальное и минимальное затухание регенерационного участка по кабелю;

, - километрическое затухание кабеля ЦСП при максимальной и минимальной температуре грунта по трассе линии.

Согласно  техническим данным СП таблица 3.4 [1 стр.53]

,

Километрическое затухание кабеля определяется

(2.2), [1 стр.56]

где

- километрическое затухание кабеля при температуре ( )

- температурный коэффициент  затухания 

Для кабеля марки  МКСА – 4x4x1,2

,(2.3)[ 1 стр.56]

где

f – расчетная частота

Для системы  ИКМ 480 С расчетная частота  , тогда

;

.

Расчет количества регенерационных участков на заданном линейном тракте можно определить по формуле

,(2.4)

где

l – расстояние между заданными пунктами,

E(x) – функция целой части,

Для нашего случая

l=48 км

, тогда

Получилось 17 регенерационных участков с номинальной длинной

     Тракт А – Г, l2=90 км, работает пять ЦСП ИКМ 120 Н

Согласно  техническим данным СП таблица 3.4 [1 стр.53]

,

Для кабеля марки  МКСА – 4x4x1,2

,(2.3)[ 1 стр.56]

где

f – расчетная частота

Для системы  ИКМ 120 Н расчетная частота , тогда

;

.

Расчет количества регенерационных участков на заданном линейном тракте можно определить по формуле

,(2.4)[ 1 стр.56]

где

l – расстояние между заданными пунктами,

E(x) – функция целой части,

Для нашего случая

l=90 км

, тогда

Получилось 16 регенерационных участков с номинальной  длинной

   

     Тракт Д – Е, l5=76 км, работает две ЦСП ИКМ 120 Н

Согласно  техническим данным СП таблица 3.4 [1 стр.53]

,

Для кабеля марки  МКС – 1x4x1,2

,(2.3)

где

f – расчетная частота

Для системы  ИКМ 120 Н расчетная частота  , тогда

;

.

Расчет количества регенерационных участков на заданном линейном тракте можно определить по формуле

,(2.4)

где

l – расстояние между заданными пунктами,

E(x) – функция целой части,

Для нашего случая

l=76 км

, тогда

При этом будет 12 участков номинальной длинны и 1 – укороченный участок длинны lру=4 км.

   Тракт Б – К, l7=80 км, работает ЦСП ИКМ 480 С

Согласно техническим данным СП таблица 3.4 [1 стр.53]

,

Для кабеля марки  МКС – 1x4x1,2

,(2.3)

где

f – расчетная частота

Для системы  ИКМ 480 С расчетная частота  , тогда

;

.

Расчет количества регенерационных участков на заданном линейном тракте можно определить по формуле

,(2.4)[ 1 стр.56]

где

l – расстояние между заданными пунктами,

E(x) – функция целой части,

Для нашего случая

l=48 км

, тогда

При этом будет 26 участков номинальной длинны и 1 –  укороченный участок длинны lру=2 км.

   Тракт Б – М, l6=85 км, работает ЦСП ИКМ 480 С

Согласно  техническим данным СП таблица 3.4 [1 стр.53]

,

Для кабеля марки  МКТ - 4

,(2.3)[ 1 стр.7]

где

f – расчетная частота

Для системы  ИКМ 480 С расчетная частота  , тогда

;

.

Расчет количества регенерационных участков на заданном линейном тракте можно определить по формуле

,(2.4)[ 1 стр.56]

где

l – расстояние между заданными пунктами,

E(x) – функция целой части,

Для нашего случая

l=48 км

, тогда

При этом будет 27 участков номинальной длинны и 2 – укороченных  участка длинной lру=2 км.

  2.2 Выбор  системы передачи и определение  требуемого числа оптических волокон в ОК. 

2.2.1 Выбор  оптического кабеля

  В данном курсовом проекте используем кабель

ОПН-ДАС-04-004Г12-80,0.

  Он  представляет из себя линейный кабель с центральным силовым элементом  из стеклопластикового стержня, вокруг которого скручены 4 оптических волокна (2-основных, 2-резервных).  Броня из стальных проволок, гидрофобное заполнение и защитная полиэтиленовая оболочка.

  Область применения кабеля: Магистральные, внутризоновые, местные и внутриобъектовые линии связи. Для прокладки в кабельной канализации, трубах, блоках, грунтах всех категорий (кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям). Кабели марок ДАС, САС применяются также для прокладки через болота и неглубокие несудоходные реки.[2.]

  Строительная  длина данного кабеля 2000м. Геометрические размеры ОВ: диаметр сердцевины (50+-3)мкм; диаметр оболочки (125+-3)мкм; неконцентричность оболочки по отношению к сердцевине не более 6% и оболочки 2%; наружный диаметр эпоксиакрилатного покрытия (250+-30)мкм. 
 
 
 

к о н с т р  у к ц и я :
1. Центральный силовой элемент: 
- диэлектрический (ДПС, ДАС, ДПН, ДПГ); 
- стальной (СПС, САС, СПН, СПГ) 
2. Оптическое волокно (от 2-х до 12-ти в каждом модуле) 
3. Оптический модуль (от 1-го до 12-ти) 
4. Алюминиевая лента с полимерным покрытием (ДАС, САС) 
5. Внутренняя полиэтиленовая оболочка 
6. Гидрофобный заполнитель 
7. Кордель 
8. Броня из стальных оцинкованных проволок 
9. Наружная оболочка: 
- полиэтиленовая (ДПС, СПС, ДАС, САС); 
- из материала, не распространяющего горение (ДПН, СПН); 
- из не содержащего галогены материала, не распространяющего горение (ДПГ, СПГ)
 
 
т е х н и ч е с к и е   х а р а к т е р и с т и к и :
Параметр Марка кабеля
ДПС, СПС, 
ДАС, САС		 ДПН, СПН, 
ДПГ, СПГ
Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН 7,0 ... 80,0
Допустимая  раздавливающая нагрузка, кН/см > 1,0
Стойкость к изгибам на угол 90° (*) 20 циклов
Стойкость к осевым закручиваниям на угол ±360°  на длине 4м 10 циклов
Стойкость к ударной нагрузке одиночного воздействия, Дж 20
Рабочий диапазон температур, C° -60 ... +70 -40 ... +60
Низшая  температура монтажа, C° -30 -10
Номинальный наружный диаметр, мм 13,5 ... 24,0
Максимальная  масса, кг/км 300 ... 1100
Электрическое сопротивление наружной оболочки, МОм > 2000
(*) Радиус изгиба — 20 номинальных  наружных диаметров кабеля
 
 
 
о п т и ч е с к и е   х а р а к т е р и с т и к и   к а б е л е й :
Параметр Ед. изм. Тип оптического волокна
Е С Н А Г М
Рабочая длина волны нм 1310, 1550 1550 1530 ... 1620 1310 ... 1550 1300 1300
Коэффициент затухания (для кабелей с гелевым заполнением модулей), не более 1310 нм дБ/км 0,36 - - - 0,7 0,7
1550 нм 0,22 0,22 - - - -
в диапазоне рабочих длин волн - - 0,22 ... 0,25 0,36 ... 0,22 - -
Коэффициент затухания (для кабелей с волокнами в плотном буферном покрытии), не более 1310 нм дБ/км 0,5 - - - 1,3 1,3
1550 нм 0,4 0,4 - - - -
в диапазоне рабочих длин волн - - 0,5 ... 0,4 0,5 ... 0,4 - -
Диаметр модового поля 1310 нм мкм 9,3 ±0,5 - - 9,3 ±0,5 - -
1550 нм 10,5 ±1,0 8,1 ±0,6 8,4 ±0,6 10,5 ±1,0 - -
Неконцентричность модового поля, не более мкм 0,8 0,8 0,8 0,8 - -
Длина волны отсечки, не более нм 1260 1250 1260 1260 - -
Длина волны ненулевой дисперсии нм 1310 ±10 1555 ±15 - 1310 ±10 - -
Коэффициент хроматической дисперсии, не более 1285-1330 нм пс/ 
нм*км		 3,5 - - 3,5 - -
1530-1565 нм 18 3,5 6 18 - -
1565-1625 нм - - 12 - - -
Числовая  апертура   - - - - 0,200 ±0,015 0,275 ±0,015
Коэффициент широкополосности, не менее Мгц*км - - - - 500 500
 
 
 
 
 
 
  1. Расчет ожидаемой  и допустимой защищенности ЦСП
    1. По кабелю типа МКС 1x4 и МКСА 4x4

Поскольку режим работы будет двухкабельным, то в данном режиме работы ЦСП определяющими являются переходные помехи на дальнем конце. Ожидаемая защищенность от помех от линейных переходов на дальнем конце может быть определена

, (3.1.1)[1, стр. 12 (1.3)]

где

- среднее значение  защищенности от переходного  влияния на дальний конец на  частоте fi для длины регенерационного участка li;

- среднеквадратическое отклонение защищенности на дальнем конце (5-6дБ)

-изменение защищенности  за счет неидеальной работы  регенератора (4-10дБ)

n – число влияющих пар

Для современных  ЦСП применяемых в наше время  можно принять равным нулю[1.].

      Средние значения защищенностей на дальний конец для любой частоты fi могут быть найдены из выражений:

Для межчетверочных комбинаций

(3.1.2)[1 стр. 12]

Для внутричетверочных  комбинаций

(3.1.3) при

Воспользуемся данными, приведенными в [1.]

Для межчетверочных комбинаций

, а во внутричетверочных комбинациях  на частоте 8МГц и на участке кабеля длиной .

Кабель МКСА 4x4x1,2 работает на 2 типа СП для направления А – В по ИКМ 480, а для направления А – Г 5 СП ИКМ 120.

Для направления  А – В и Б – К

Среднее значение защищенности на частоте 17 МГц и 

Для межчетверочных комбинаций

Соответственно ожидаемая защищенность будет

 

Для внутричетверочных  комбинаций

Согласно  техническим данным [1. стр. 59] для ЦСП ИКМ 480С  составляет на частоте 17,2 МГц

Для внутричетверочных  комбинаций 12 дБ

Для межчетверочных комбинаций 22 дБ

Должно выполняться  требование:

. Видно что требование выполняется  как для межчетверочных так и для внутричетверочных комбинаций.

     В направлении Б – М работает пять СП ИКМ 120.

Среднее значение защищенности на частоте 4 МГц и 

Для межчетверочных комбинаций

Соответственно  ожидаемая защищенность будет

 

Для внутричетверочных  комбинаций

 

Согласно  техническим данным [1. стр. 59] для ЦСП ИКМ 120С составляет на частоте 4 МГц

Для внутричетверочных  комбинаций 12 дБ

Для межчетверочных комбинаций 22 дБ

Должно выполняться  требование:

. Видно что требование выполняется  как для межчетверочных так и для внутричетверочных комбинаций.

     В одном направлении используется кабель МКС 1x4

Поскольку в  нем всего 1 четверка, то межчветверочного влияния не будет. Поэтому для  направления Д – Е работают две СП ИКМ 120.

Среднее значение защищенности на частоте 4 МГц и  для внутричетверочных комбинаций

Согласно  техническим данным [1. стр. 59] для ЦСП ИКМ 120С составляет на частоте 4 МГц

Для внутричетверочных  комбинаций 12 дБ

Для межчетверочных комбинаций 22 дБ

Должно выполняться  требование:

. Видно что требование выполняется  как для межчетверочных так и для внутричетверочных комбинаций.  

По коаксиальному  кабелю

В ЦСП работающих по коаксиальному кабелю основным видом  помех являются собственные помехи, имеющие нормальный закон распределения.