Оптические системы передачи

       Введение

    

       В соответствии с “Концепцией создания сети связи МПС РФ с интеграцией  услуг” основным направлением технического развития и совершенствования средств телекоммуникаций на железнодорожном транспорте является внедрение цифровой техники и, прежде всего высокоскоростных волоконно - оптических линий связи (ВОЛС).

       Оптическое  волокно в настоящее время  является самой совершенной физической средой для передачи больших потоков информации на значительное расстояние. Современные системы передачи синхронной иерархии позволяют передавать по двум волокнам информацию со скоростью до 10 Гбит/с.

       Применение  волокон нового типа позволяет обеспечить сверхвысокие скорости передачи без  дополнительной компенсации дисперсии и размещать усилители на расстоянии до 150 км.

       Новые технологии формирования и передачи сигналов существенным образом повлияли на построение сетей связи. Перспективная  сеть связи основывается на двухуровневой  иерархии и состоит из транспортной сети и абонентской сети. Транспортная сеть включает в себя мощные информационные магистрали, построенные на основе синхронной цифровой иерархии SDH и перспективного асинхронного режима передачи ATM. Широкополосная сеть абонентского доступа, реализованная на базе волоконно-оптического кабеля, совместно с транспортной сетью образует единое информационное пространство  и гибкую среду для создания и реализации новых видов информационного сервиса.  
 

1. Анализ  вариантов реконструкции

1. Описание проектируемого участка линии связи 
   

     Участок Ружино-Уссурийск Дальневосточной  железной дороги расположен на территории Приморского края. В Приморском крае преобладает среднегорный тип рельефа (600-700 м, максимальная точка 1855м.) Хребты простираются параллельно друг другу с юго-запада на северо-восток. Наиболее обширные низменности – Уссурийская и Приханкайская, небольшие участки низменностей встречаются вдоль побережья Японского моря.

     Климату края присущ ярко выраженный муссонный  характер. Зима короткая, но морозная: минимальные температуры января опускаются до –30°С во Владивостоке и от –40°С до –45°С – во внутренних частях края, средняя температура января колеблется от –12 до –14°С на побережье и от –20 до –27°С в материковых районах. Лето пасмурное, с дождями, нередко с циклонами. Летний максимум достигает 40°С; средние температуры июля равны 14-21°С. Годовое количество осадков 600-900 мм. Больше всего осадков выпадает в летние месяцы, особенно при прохождении тайфунов. Вдоль побережья проходит холодное течение, с чем связаны продолжительные туманы.

     Вегетационный период длится от 120-130 суток на севере до 160-200 суток на юге края. Реки питаются преимущественно за счёт дождей. Многие служат нерестилищем лососёвым рыбам, используются для орошения рисовых полей, водоснабжения. Потенциальные гидроресурсы края оцениваются в 25,8 миллиардов кВт·ч в год.

     В горно-лесных районах преобладают  бурые лесные и буро-таёжные подзолистые  и неподзолистые почвы. Для равнин характерны буро-подзолистые и лугово-бурые  оподзоленные почвы, в долинах рек  – аллювиальные почвы. Под сельскохозяйственные культуры используются главным образом плодородные почвы низменностей и  речных долин.

Лесами  занято 74% территории края. Леса исключительно  разнообразны по составу и включают как хвойные, так и широколиственные породы. В северной части края сосредоточены тёмнохвойные и елово-пихтовые леса, по склонам гор – светлохвойные леса из даурской лиственницы; в южной части – многоярусные леса манжурского типа с преобладанием широколиственных пород.  Общие запасы древесины достигают 1,8 миллиардов м³ (из них 73% приходится на хвойные породы).

     Животный  мир края богат по видовому составу  и отличается сочетанием элементов  фауны северных и южных районов. Из копытных животных обитают: горал, пятнистый  олень, изюбр, косуля, кабарга, лось, кабан  и другие.  Из хищных встречаются уссурийский тигр, рысь, леопард, волк, медведь, соболь, енотовидная собака и другие. Многие виды имеют промысловое значение  (соболь, колонок, выдра, белка, олени и другие). В водах обитает свыше 100 видов рыб.

     Экономика края носит ярко выраженный индустриальный характер. В межрайонном разделении труда хозяйство края специализируется на рыбной промышленности, цветной металлургии, лесной и деревообрабатывающей промышленности, заготовках пушнины, выращивании сои. Важную роль играют также машиностроение и металлообработка, топливно-энергетическая промышленность, производство строительных материалов, химическая, лёгкая и пищевая промышленность.

     В топливном балансе края первое место  принадлежит углю (главным образом  бурому), добыча которого (около 9 миллионов тонн) ведётся на Партизанском, Артёмовском, Реттиховском, Павловском, Липовецком и Таврическом месторождениях.

     Приморье  – самый крупный рыбопромышленный район Дальнего Востока. Рыбная промышленность даёт около 1/3 валовой продукции промышленности края. Общий размер улова рыбы, добычи китов и морепродуктов превышает 1,1 миллионов тонн в год, производство консервов – свыше 300 миллионов условных банок.

     В транспорте наибольшее значение имеет  железнодорожный (около 80% всех грузоперевозок). По территории края проходит Транссибирская железнодорожная магистраль, к ней примыкает ряд местных линий.

       Длина проектируемого участка составляет 245 км. Участок не протяжённый, но включает ряд станций имеющих большое значение для хозяйственной жизни края: узловые станции Уссурийск и Сибирцево, важные станции Ружино, Спасск-Дальний, Шмаковка и другие. План трассы проектируемой оптической линии связи приведен на листе 1 графического материала. 

2. Существующая  схема организации первичной  сети

 
 

       Участок Ружино - Уссурийск относится к Владивостокскому отделению железной дороги. На данном участке организованы  следующие виды связи:

• управление дороги – отделение дороги;

• отделение дороги – отделение дороги;
• отделение дороги – станция;
• станция – станция.

       Расчет  каналов (телефонных, телеграфных, передачи данных, факсимильной связи) осуществляется в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 – Число организуемых каналов  на участке.

 

       Рисунок, поясняющий расчет каналов, приведен на листе 2 графического материала. 

1.3 Обоснование  требуемого пучка каналов при  реконструкции сети 

       Полученное  число каналов на участке Ружино – Уссурийск необходимо увеличить в три раза, чтобы довести их использование до 100 %. Кроме того, для коммерческих целей предусматривается увеличение пучка каналов еще на 50 %.

       N_НЕОБХ. = N_СУЩ. ´ 3 ´ 1.500,  каналов,

           где N_НЕОБХ. – потребное число каналов;

                 N_СУЩ. – существующее число каналов.

       Количество  потоков 2 Мбит/с (Е1) определяется исходя из соотношения:

       N_Е1 = N_НЕОБХ. / 30, потоков.

       В данном случае рассматривается только число информационных каналов в потоке Е1 без учета служебных каналов.

       Данные  по расчету каналов приведены  в таблице 2. 

Таблица 2 – Количество каналов на участке Бамовская - Тында

 

       В соответствии с рассчитанным числом каналов определяем уровень иерархии сети связи, организуемой на данном участке – 155 Мбит/с (STM1).  

2. Выбор и  расчет параметров волоконно–оптического  кабеля

 

     В качестве основного вида направляющей системы передачи при новом строительстве и увеличения пропускной способности действующей сети следует применять волоконно-оптический кабель, как обладающий наибольшей помехозащищенностью, пропускной способностью и допускающий различные варианты подвески, прокладки в зависимости от условий эксплуатации. В настоящее время стоимость оптических кабелей сопоставима, а в ряде случаев ниже стоимости магистральных симметричных кабелей связи.

     Оптические  кабели, используемые при строительстве  ВОЛС на грузонапряженных участках железных дорог, должны иметь не менее 16 волокон; на малозагруженных участках или для подключения удаленных для магистрали объектов - не менее 8 волокон для обеспечения резервирования и защиты. Оптические волокна при этом  должны быть одномодовыми и сертифицированы для длин волн 1,31 мкм и 1,55 мкм.

     При выборе типа оптического кабеля следует  отдавать предпочтение кабелям со стандартным  волокном, обеспечивающим работу систем STM-1/16. При этом могут быть использованы как отечественные кабели, так  и кабели зарубежных фирм при наличии  сертификации Министерства связи.При выборе марки кабеля необходимо также учитывать рабочую длину волны (в нашем случае 1.31 мкм).

     При выборе марки кабеля на соответствующее  число стекловолокон будем руководствоваться  известными положениями “Концепции создания сети связи МПС РФ с интеграцией услуг”, в которой указывается следующее. На участках с интенсивным грузооборотом предусматривается с учетом резерва и защиты прокладка оптического кабеля на 16 волокон. При этом для магистральной связи выделяется четыре волокна, два волокна для резерва, два волокна на взаиморезервирование с другими ведомствами, четыре волокна – коммерческая связь и четыре волокна для различных видов оперативно – технологической связи.

     Учитывая  все вышеуказанные условия, выбираем кабель ОКЗ-С-4/2(2,4)Т-16(2), выпускаемый ЗАО «Трансвок» (г. Калуга). Предприятие изготавливает оптические кабели по номенклатуре ТУ 3587-002-45869304-98.

     ОКЗ-С-4/2(2,4)Т-16(2) - оптический кабель с внешней оболочкой  из полиэтилена, с броней из стальной гофрированной ленты, с внутренней оболочкой из полиэтилена, сердечником, состоящим из 4 оптических и 2 заполняющих модулей с номинальным диаметром 2,4 мм, скрученных вокруг стального троса, соответственно с 16 стандартными одномодовыми оптическими волокнами, соответствующими рекомендациям МСЭ-Т G.652. Кабель предназначен для прокладки в телефонную канализацию и эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 60⁰С до плюс 60⁰С. Основные параметры кабеля и характеристики его оптического волокна приведены ниже.