Организация магистральной связи на основе технологии DWDM на участке железной дороги Смоленск – Муром

 

Таблица 2. Технические характеристики «ELTEX MES3124F»

Интерфейсы	20 оптических портов 1000 Base-X Ethernet(слоты для SFP-трансиверов); 4 порта 1000 Base-T Ethernet, RJ-45, совмещенные со слотами для SFP-трансиверов; 4 порта 10G Base-X(слоты  для SFP+ трансиверов)
Модули SFР	SFP, SFP+
Дуплексный  и полудупплексный режимы	Дуплексный/ полудуплексный режим для электрических портов, дуплексный режим для оптических портов.
Производительность  коммутатора	128 Gbps
Объем буферной памяти	12 Mb
Таблица MAC-aдресов	16000 записей
Поддержка VLAN	802.1Q, до 4000
Управление	SNMP, CLI, SSH, TELNET
Напряжение  питания	- один источник питания  AC или DC;  - один источник питания (AC или DC) с возможностью горячей замены и вход для резервного источника питания 12V (RPS);   -два источника питания(AC или DC) с возможностью горячей замены

 

Мультиплексор ЦВОЛТ  «Акула»

Рис. 6. Общий вид оборудования «АКУЛА»

Аппаратура «АКУЛА»  предназначена для передачи между 2 или несколькими (до 132) пунктами связи, по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам, от 11 до 66 потоков Е1 и/или от 1 до 18 потоков Ethernet 10/100Tx с пропускной способностью n*E1, n=1..22. Скорость группового потока передаваемого по оптическому волокну 155,520 Мбит/с. Структура кадра и интерфейс группового потока соответствуют интерфейсу SDH STM-1. Мультиплексор аппаратуры «Акула» содержит полнодоступный кросс-коммутатор 264Е1х264Е1 который позволяет выделять в полукомплекте любое количество потоков Е1 из группового потока и гибко задавать пропускную способность для интерфейсов Ethernet. Коммутатор имеет встроенную защиту 1+1 передаваемого группового потока. Аппаратура – асинхронная. От синхронной аппаратуры отличается тем, что не нужно задавать источник синхронизации и зависеть от него. Вследствие этого, аппаратура для передаваемых потоков абсолютно прозрачна.

Таблица 3. Технические характеристики ЦВОЛТ «АКУЛА»

Интерфейсы	до 66 цифровых потоков Е1; или до 18 потоков Ethernet с  интерфейсом 10Tx/100Tx, дополнительного потока Ethernet 10Tx/100Tx с пропускной способностью 100 Мбит/с (или 16 Мбит/с в случае разрыва ВОЛС).
Скорость группового потока каждого оптического линейного тракта, Мбит/с	155,520
Код передачи	NRZ
Структура кадра	Поддерживает заголовок  регенераторной части секции STM-1 и  совместима с регенераторами STM-1 других производителей
Тип источника  излучения	Лазерный диод
Длина волны  излучения, нм	1310, 1550 выбирается при заказе для оптических модулей, работающих по двум волокнам. В оптических модулях, работающих по одному волокну, один оптический линейный тракт использует лазер с длиной волны 1310 нм, а второй - лазер с длиной волны 1550 нм
Напряжение  питания	Каждый полукомплект может работать от постоянного напряжения   от -36 В до -72 В и от переменного напряжения 220 В, 50 Гц
Потребляемая  мощность полукомплекта, не более Вт	30

2.3. Размещение оборудования

Для размещения оборудования на станциях будем использовать напольный телекоммуникационный шкаф ШТК-М 19". Шкаф ШТК-М предназначен для размещения активного и пассивного телекоммуникационного оборудования, в офисных и закрытых промышленных помещениях. Габаритные размеры2030х600х620, вместимость 42U. 
Шкаф телекоммуникационный имеет разборную каркасную конструкцию. Состоит из основания, крыши и двух сварных рам, соединенных комплектом швеллеров (сталь 2мм.). Легок в сборке. За счет элементов крепления каркас шкафа имеет повышенную жесткость, в зависимости от модификации возможна распределенная вертикальная нагрузка до 750 кг. ШТК-М комплектуется усиленными боковыми стенками. Стенки надежно фиксируются пластиковыми защелками и точечными замками.

2.4. Обеспечение  бесперебойного электропитания

Источник бесперебойного электропитания ИБЭП 220/48В-12А ФОРПОСТ предназначен для преобразования переменного напряжения ~220В в постоянное напряжение 48В, бесперебойного питания телекоммуникационного оборудования, содержания и заряда АКБ. Максимальная выходная мощность 300 Вт, габариты 400х480х130, 3U. 
 

Рис. 7. Общий вид источника бесперебойного питания

Аккумуляторный блок (АКБЛ) предназначен для непрерывной эксплуатации и защиты аккумуляторных батарей необслуживаемого типа и служит резервным источником питания электронной аппаратуры напряжением постоянного тока. Емкость АКБ 5 х 12В х 7А*час. Габаритные размеры 150х70х95 мм, 2 U.

Рис. 8. Общий вид аккумуляторного блока АКБЛ

3. Выбор среды передачи

3.1. Выбор волоконно-оптического  кабеля

В качестве среды передачи будем  использовать волоконно-оптический кабель фирмы «Инкаб» ДПТ-П-08А-8 - кабель подвесной, самонесущий, одномодовый (9|125) , полностью диэлектрический арамидные нити Kevlar или Twaron

Кабели применяются для подвеса  на опорах воздушных линий связи, контактной сети железных дорог, линий электропередач, в том числе при особо высоких требованиях по устойчивости к внешним электромагнитным воздействиям.

Рис. 9. Конструкция кабеля

Цифрами на рисунке 9 обозначены:

1. Центральный силовой элемент (ЦСЭ) — стеклопластиковый диэлектрический стержень.
2. Оптическое волокно.
3. Оптический модуль в оболочке из ПБТ, заполненный гидрофобным гелем.
4. Межмодульный гидрофобный гель.
5. Промежуточная оболочка из полимерного материала.
6. Упрочняющие элементы (арамидные нити).
7. Защитный шланг из полимерного материала.

Передача основных каналов будет осуществляться по 2 волокнам, резервный трафик по 1 волокну, для транзитного трафика выделим 2 волокна, оставшиеся 3 волокна использованы не будут, оставим их для расширения сети в будущем.

Таблица 4. Характеристики оптоволокна

Одномодовое волокно
Тип волокна	тип «А»
Рекомендация  МЭК	G.652D
Характеристика  волокна	С расширенной полосой  рабочих длин волн
Область применения	Для городских, зоновых  и магистральных сетей связи
Марка волокна	Corning SMF-28e+ Fujikura FutureGuide-LWP
Диаметр сердцевины/оболочки/покрытия, мкм	9/125/250
Показатели  преломления  на длине волны 1310 нм  на длине волны 1550 нм	1,4677  1,4682
Рабочая длина  волны, нм	1310..1625
Коэффициент затухания, дБ/км, не более  на длине волны 1310 нм  на длине волны 1383 нм  на длине волны 1550 нм  на длине волны 1625 нм	<0,35   <0,31  <0,22  <0,24
Коэффициент хроматической  дисперсии, пс/нм·км  на длине волны 1310 нм  на длине волны 1550 нм  на длине волны 1625 нм	<3,5  <18  <22
Длина волны  нулевой дисперсии, нм	1300..1324
Наклон дисперсионной  характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм2·км, не более в интервале длин волн 1285-1330 нм	0,092
Поляризационная модовая дисперсия, пс/vкм, не более	<0,2
Длина волны  отсечки в кабеле, нм, не более	<1260
Диаметр модового поля, мкм   на длине волны 1310 нм  на длине волны 1550 нм	9,2±0,4  10,4±0,5
Неконцентричность сердцевины и оболочки, мкм	<0,5
Некруглость оболочки, %	<0,7%
Коэффициент широкополостности не менее, МГц·км   на длине волны 850 нм  на длине волны 1300 нм	400  500
Числовая апертура	0,200±0,15

 

3.2. Выбор способа  прокладки кабеля

Варианты подвески ОК имеют ряд  достоинств по сравнению с другими  способами строительства:

• отсутствие необходимости отвода земель и согласований с заинтересованными организациями;
• сокращение сроков строительства;
• уменьшение объёма возможных повреждений в районах городской застройки и промышленных зонах;
• снижение капитальных и эксплуатационных затрат;
• независимость от типов грунтов и почв.

 

Однако существуют и недостатки воздушной прокладки:

• меньший срок службы в связи с воздействием окружающей среды;
• подверженность повышенным механическим напряжениям в неблагоприятных погодных условиях;
• неэстетичность;
• сложность расчёта при воздействии нагрузок во всех условиях эксплуатации.

 
При подвеске ОК со встроенным несущим  тросом используется стандартная электросетевая арматура типа КГП и поддерживающий зажим ПСО-14-03. Для натяжного крепления самонесущего ОК используют спиральный зажим марки НСО-14П-02. Крепление этого зажима к опоре осуществляется через поставляемый с зажимом коуш и линейную сцепную арматуру. Перемонтаж спиральных поддерживающего и натяжного зажимов запрещается. 

На приведённом ниже рисунке показана арматура для поддерживающего крепления ОК на опорах контактной сети

Рис. 10. Схема подвеса кабеля на опорах контактной сети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Оценка экономической  эффективности проекта

Таблица 5. Спецификация оборудования

Наименование оборудования	Количество	Стоимость, руб.
		Единичная	Общая
1. Платформа «ПУСК» в исполнении MUX/DMUX	2	1 500 000	3 000 000
2. Платформа «ПУСК» в исполнении  ROADM	6	1 000 000	6 000 000
2. Коммутатор «ELTEX MES 3124F»	3	120 000	360 000
3. Мультиплексор ЦВОЛТ «АКУЛА»	13	54 500	708 500
4. Шкаф телекоммуникационный  ШТК-М 19"	21	24 000	504 000
5. Источник бесперебойного питания 220/48В – 12 А	21	29 000	609 000
6. Аккумуляторные батареи «ФОРПОСТ» 42.6.8	21	4 500	94 500
7. Кабель волоконно-оптический ЭКБ-ДПТ-08А-8 кН, км	707	49 500	34 996 500
Общая стоимость оборудования, руб.			46 272 200

Годовые эксплуатационные расходы  рассчитываются по элементам затрат и включают:

1. Расходы на оплату труда  эксплуатационного штата:

На каждой станции магистральной  и местной сети работает электромеханик, который обслуживает оборудование. Заработная плата электромеханика 15 000 руб/месяц.

Э_ФОТ=18·15000·12=3 240 000 руб/год;

2. Отчисления на социальные нужды:

Э_СН=Э_ФОТ·0,26

Э_СН=3240000·0,26=842 400 руб/год;

3. Амортизационные отчисления:

Э_АМ=K·g/100

Э_АМ=46272200·14/100=6 478 108 руб/год;

4. Затраты на электроэнергию:

n – количество единиц оборудования;

W – мощность, потребляемая за час;

t – время действия оборудования за год (8760 ч);

η – КПД установки (0,8)

m – тариф энергопотребления для предприятий (1,5 руб. кВт/час)

5. Прочие расходы:

Э_ПР=(Э_ФОТ+Э_СН+Э_АМ+Э_ЭН)·0,01

Э_ПР=(3240000+842400+6478108+29073)·0,01=105 896 руб/год.

 

Эксплуатационные расходы:

Э= Э_ФОТ+Э_СН+Э_АМ+Э_ЭН+Э_ПР

Э=3240000+842400+6478108+29073+105896=9 937 277 руб/год

 

Капитальные вложения:

K=К+К·0,3

К=1,3·46272200=60 153 860

 

Рассчитаем срок окупаемости проекта:

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В результате выполнения курсового проекта была спроектирована магистральная сеть связи. В основе сети лежит современная технология DWDM, что обеспечивает максимальную пропускную способность при минимальном количестве волокон в кабеле.

Выбранное оборудование, произведено на 80% в России, что заметно снижает его стоимость по сравнению с зарубежными аналогами.

Также была спроектирована сеть связи  местного уровня, которая имеет на каждой станции различные интерфейсы для подключения абонентского оборудования. Все станции местного уровня получают трафик в необходимом объеме.

Транзитный трафик на протяжении всего  участка прошел без изменений.

Срок окупаемости проекта составил чуть больше 6 лет. Это приемлемый срок для сети такой сложности. Оборудование технологии DWDM на данном этапе развивается медленно, поэтому за 6 лет наш проект не успеет морально устареть. Тем более что предусмотрено развертывание оборудования до 160 каналов в одном волокне.