Проектирование магистральной волоконно-оптической линии связи Новосибирск-Барнаул - Курсовая работа

Волоконнооптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Технологии волоконнооптических сетей помимо вопросов волоконной оптики охватывает также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей. В достаточной мере отвечать растущим объемам передаваемой информации на уровне сетевых магистралей, можно используя оптическое волокно, которое считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на длительные расстояния. Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Системы мониторинга целостности оптической линии связи, используя свойство высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить взламываемый канал и подать тревогу.При проектирования ВОЛС следует выбирать способ прокладки кабеля, учитывая характер местности, исходя из соображений минимизации затрат на прокладку, эксплуатационных расходов, удобства обслуживания. На основании этого решено спроектировать ВОЛС, используя прокладку кабеля по опорам линий электропередач железной дороги, так как этот способ прокладки является оптимальным с точки зрения стоимости, кроме того, обеспечивает наименьшее расстояние по сравнению с опорами электропередач вдоль автодороги, а также ЛЭП.Проектируется линия передачи, содержащая 800 телефонных каналов, 5 каналов компьютерной связи по 10Мбит/сек. Скорость передачи для одного телефонного канала составляет 64 кбит/сек. Если же максимально допустимая длина между передатчиком и приемником превышена, то необходимо в промежуточных точках лини связи добавлять один или несколько ретрансляторов. Длину регенерационного участка ограничивает один из двух факторов: затухание или дисперсия. В многомодовых ОВ длина регенерационного участка обычно лимитируется дисперсией, а в одномодовых ОВ - затуханием: ?ру = 2?оср q ?осн a Lpy ?t ?в, ДБ, (2.2.1) где ?оср - затухание, вносимое разъемным оптическим соединителем, равное 0,5…1,5 ДБ; q - число неразъемных оптических соединителей; ?осн - затухание, вносимое неразъемным оптическим соединителем ДБ, Современные сварочные аппараты обеспечивают потери 0,05 ДБ; a - коэффициент затухания ОВ, ДБ/км; Lpy - длина регенерационного участка, км; ?t - допуски на температурные изменения параметров ЦВОСП, в том числе и ОК, для типовых ВОСП равные 0,5…1,5 ДБ; ?в - допуски на ухудшение параметров элементов ЦВОСП со временем, ?в=2…4 ДБ (зависит от типов источника и приемника оптического излучения и их комбинаций).Для передачи цифровых телефонных каналов используем мультиплексор фирмы Norhern Telecom типа TN-1X. Синхронные мультиплексоры разрабатываются различными зарубежными компаниями и имеют определенные различия характеристик и возможностей, однако в силу высокого уровня стандартизации технологии SDH они в значительной степени унифицированы по основным параметрам. Мультиплексор состоит из следующих основных блоков: четырех трибных интерфейсных блоков TIU с 16 электрическими портами 2 Мбит/с для ввода/вывода до 63 входных потоков; Он например управляет операциями ввода/вывода каналов доступа, мультиплексированием и внутренней коммутацией потоков, производит сортировку на уровне трибных БЛОКОВTU-n, формирует полезную нагрузку до уровня агрегатных блоков AU-n и передает ее на интерфейсы агрегатных блоков.Для компьютерной линии связи используем мультиплексор с не стандартными трибами доступа. Функциональная схема для передатчика показана на рисунке 3.2 Функциональная схема для приемника показана на рисунке 3.3 С них сигнал считывается с частотой 2 Мбит/с. и передается на STM модуль. Будем использовать мультиплексор Soneplex Access Multiplexer System (Soneplex AM) - это система SDH уровня STM-1 с расширенными возможностями по интерфейсам.Схема такого каскада представлена на рисунке 5,1. Перед электрическим расчетом следует выбрать модель транзистора, характеристики которого удовлетворяли бы требованиям по полосе усиления, по предельным значениям коллекторного тока, напряжения питания. Так как в системе скорость передачи составляет 155 Мбит/сек., и длительность тайм-слота Ts=6,45 нс, то необходимо, чтобы время установления каскада было намного меньше, чем Ts. Напряжение питания транзистора определяется следующим образом: , (4.1) где Uвых=ULD UКЭ, а Uн - напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора, составляющее порядка 2В. Постоянная времени верхних частот: , (4.5) где-постоянная времени транзистора,-постоянная времени, обусловленная наличием емкости между базой и коллектором, а-постоянная времени нагрузки, за которую можно принять время нарастания/спада импульса из паспортных данных лазерного диода.Расчет помехоустойчивости сводится к определению минимальной требуемой мощности

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование трассы прокладки кабеля

2. Расчет линии связи

2.1 Скорость передачи

2.2 Расчет длины регенерационного участка

3. Выбор и обоснование функциональных схем приемопередающих блоков ВОСП

3.1 Телефонная линия связи

3.2 Компьютерная линия связи

4. Расчет оконечного каскада передающего модуля

5. Расчет первого каскада приемного модуля

6. Расчет помехоустойчивости

7. Оценка экономических затрат

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

Волоконнооптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно". Волоконнооптическая сеть - это информационная сеть, связующими элементами которой являются волоконнооптические линии связи. Технологии волоконнооптических сетей помимо вопросов волоконной оптики охватывает также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей. В достаточной мере отвечать растущим объемам передаваемой информации на уровне сетевых магистралей, можно используя оптическое волокно, которое считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на длительные расстояния.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Преимущества ВОЛС

Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей, позволяющей передавать по одному волокну поток информации в несколько терабит в секунду.

Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями волокно имеет затухание 0.2 - 0.3 ДБ/км на длине волны 1.55 мкм.

Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрооборудования.

Малый вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема - передачи. Системы мониторинга целостности оптической линии связи, используя свойство высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить взламываемый канал и подать тревогу.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию, приводящую к возрастанию затухания в кабеле, но благодаря совершенству современных технологий производства этот процесс значительно замедлен и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений стандартов приемопередающих систем.

Несмотря на многочисленные преимущества перед другими способами передачи информации, волоконнооптические системы имеют также и недостатки, главным образом изза дороговизны прецизионного монтажного оборудования и надежности лазерных источников излучения. Многие из недостатков вероятнее всего будут нивелированы с приходом новых конкурентоспособных технологий в волоконнооптические сети.

Перспективным направлением является применение метода воздушной подвески ОК с использованием электрифицированных железных дорог, что связано с крупной сетью железных дорог в России. В настоящее время существует компания "Транс Телеком", которая по договору с МПС России осуществляет строительство сети. Важным моментом в организации ВОЛС по железной дороге является то обстоятельство, что конечном итоге, себестоимость услуг связи и подключения к сети для пользователей связи, будет значительно ниже, чем у других работающих операторов связи.

Основные компоненты ВОЛС.

Оптический передатчик обеспечивает преобразование входного электрического сигнала в выходной световой сигнал. Для этих целей используются ИК светоизлучающие диоды LED, либо лазерные диоды ILD. Эти устройства способны поддерживать модуляцию оптического излучения с мегагерцовыми и даже гигагерцовыми частотами.

Оптический приемник осуществляет обратное преобразование входных оптических импульсов в выходные импульсы электрического тока. В качестве основного элемента используют p-i-n или лавинные фотодиоды, имеющие очень малую инерционность.

Если приемная и передающая станции удалены друг от друга на большие расстояния, например, несколько сот километров, то может потребоваться одно или несколько промежуточных регенерационных устройств для усиления ослабевающего сигнала, а также для восстановления фронтов импульсов. Для этих целей используются повторители и оптические усилители. оптоволоконный регенерационный каскад мультиплексор

Повторитель состоит из оптического приемника, электрического усилителя и оптического передатчика. Повторитель, который восстанавливает форму оптического сигнала до первоначальной, называется регенератором.

Оптический усилитель не осуществляет оптоэлектронного преобразования. Он, используя специальные активные среды и лазеры накачки, непосредственно усиливает проходящий оптический сигнал, благодаря индуцированному излучению. Таким образом, усилитель не наделен функциями восстановления скважности, в чем уступает повторителю.

Волоконнооптический кабель (ВОК). Характерная строительная длина оптического кабеля (поставляемая на одном барабане) в зависимости от производителя и типа кабеля варьируется в пределах 2-10 км. На протяженных участках между повторителями могут помещаться десятки строительных длин кабелей. В этом случае производится специальное сращивание (как правило, сварка) оптических волокон. На каждом таком участке концы ВОК защищаются специальной герметичной муфтой.

Таким образом перечислены основные компоненты, использующиеся при построении ВОЛС. В данном курсовом проекте рассчитывается магистральная линия связи Новосибирск - Барнаул.