Выбор трассы кабельной линии передачи

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Методические указания к курсовому проектированию

для студентов специальности

“Физика и техника оптической связи”

Хабаровск

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие цифровых систем передачи (ЦСП) объясняется их существенными преимуществами перед аналоговыми системами передачи, которые заключаются в следующем.

Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме, т.е. в виде последовательности символов с малым числом разрешенных значений и детерминированной частотой следования, позволяет осуществлять регенерацию этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации. В результате обеспечивается возможность использования ЦСП на линиях связи, на которых аналоговые системы применяться не могут.

Цифровые методы передачи весьма эффективны при работе по оптическим кабелям, отличающимся высоким уровнем дисперсионных искажений и нелинейностью электронно-оптических и оптоэлектронных преобразователей.

Независимость качества передачи от длины линии связи. Благодаря регенерации передаваемых сигналов искажения в пределах регенерационного участка ничтожны. Поэтому качество передачи практически не зависит от длины линии связи.

Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность параметров каналов (остаточного затухания, частотной характеристики, нелинейных искажений) определяется в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть аппаратурного комплекса цифровых систем передачи, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых системах. Этому способствует также отсутствие в цифровых системах с временным разделением каналов (ВРК) влияния загрузки систем передачи в целом на параметры отдельного канала. Кроме того, при ВРК обеспечивается идентичность параметров всех каналов, что также способствует стабильности характеристик каналов сети связи, тогда как в системах с частотным разделением каналов параметры последних зависят от их размещения в линейном спектре системы передачи.

Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. Эффективное использование каналов цифровых систем для передачи дискретных сигналов обеспечивается при вводе этих сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП. При этом скорость передачи дискретных сигналов может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Кроме того, ввод дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт цифровых систем позволяет значительно снизить требования к частотной и фазовой характеристикам канала ТЧ, которые являются весьма жесткими при передаче этих сигналов методом вторичного уплотнения канала аналоговых систем передачи.

Более простая математическая обработка передаваемых сигналов. Цифровая форма представления информации позволяет производить математическую обработку сигналов, направленную как на устранение избыточности в исходных сигналах, так и на перекодирование передаваемых сигналов.

Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с оборудованием коммутации цифровых сигналов являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляется в цифровой форме. Отношение сигнал-шум, обеспечиваемое в оборудовании транзита и коммутации, является достаточно высоким. Следовательно, параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети связи, обладающей высокой надежностью.

Высокие технико-экономические показатели. Большой удельный вес цифрового оборудования в аппаратурном комплексе цифровых систем передачи определяет особенности изготовления, настройки и эксплуатации таких систем. Высокая стабильность параметров каналов ЦСП устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры, в частности узлов линейного тракта в условиях эксплуатации, что существенно повышает технико-экономические показатели цифровых систем. Высокая степень унификации узлов также упрощает эксплуатацию систем и повышает надежность оборудования. Основу компонентной базы ЦСП составляют цифровые интегральные микросхемы, что резко уменьшает трудоемкость изготовления оборудования ЦСП и позволяет значительно его стоимость и габаритные размеры.

Кроме того, передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовать весь аппаратурный комплекс цифровой сети на чисто электронной основе. Возможность использования в такой сети единого оборудования, осуществляющего операции каналообразования и коммутации, позволяет повысить экономическую эффективность систем связи.

ВЫБОР ТРАССЫ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ.

Одним из основных элементов проектирования является правильный выбор трассы оптической линии связи, так как от него зависит стоимость строительства магистрали и надежность ее работы.

В соответствии с заданием оптическая магистраль привязана к железной дороги и, как правило, на электрифицированных участках используется способ подвески волоконно-оптического кабеля (ВОК) на опорах контактной сети. При этом выбор трассы подвески кабеля производится в соответствии со следующими требованиями.

На двухпутных или многопутных электрифицированных участках трассу подвески ВОК необходимо выбирать на полевой стороне с учетом сторонности расположения узлов связи, требований минимальной замены эксплуатируемых и установки дополнительных опор, а также осуществления минимального числа переходов с одной стороны пути на другую.

При необходимости переходов ВОК с одной стороны пути на другую такие переходы должны выполняться либо подземным способом с использованием кабельного канала из неметаллических труб, либо по воздуху с подвеской кабеля на дополнительно установленные опоры. Вид материала трубы кабельного канала, ее диаметр и условия прокладки труб в грунт определяются проектом с учетом требований действующих нормативных документов. Не допускается прокладка оптического кабеля в балластной призме земляного полотна.

Высота дополнительно установленных опор должна обеспечивать минимальное допустимое расстояние от ВОК до несущего троса, а именно – 2 м.

Подземные и воздушные переходы оптического кабеля на дополнительных опорах должны располагаться на расстоянии не менее 10 м от фундамента ближайшей опоры контактной сети, угол пересечения этих переходов с осью электрифицированной железной дороги должен быть близким к 90⁰.

Переходы оптического кабеля с одной стороны пути на другую при использовании существующих конструкций должны производиться преимущественно по ригелям жестких поперечин. В исключительных случаях по согласованию со службой электроснабжения железных дороги допускаются переходы ВОК вдоль гибких поперечин с подвеской кабеля только на опорах этих поперечин. При невозможности перехода ВОК вдоль гибкой или жесткой поперечины с разрешения службы электроснабжения железной дороги допускается пересечение ВОК электрифицированных путей под углом. При этом пересечение должно располагаться в одном пролете, а угол пересечения должен быть не менее 40⁰.

Не допускается осуществлять воздушные переходы кабеля в местах сопряжения анкерных участков контактной сети.

На мостах ВОК следует подвешивать с наружной стороны пролетных строений на высоте, не менее 0,2 м до нижних частей путепроводов и пешеходных мостов. Допускается также прокладка кабеля в специальных коробах. При этом должна быть обеспечена сохранность и защита ВОК от повреждений.

В тоннелях подвеска ВОК осуществляется вдоль тоннельной обделки. Кабель должен крепиться только к обделке, а узлы крепления должны соответствовать типовым проектным решениям. При подвеске кабеля в тоннелях должны соблюдаться требования ГОСТ 9238. При невозможности обеспечить соблюдение требований по габаритам, допускается прокладывать ВОК в специальных трубах из несгораемого материала.

В особых случаях, при неблагоприятных для прокладки оптического кабеля условиях, при соответствующем технико-экономическом обосновании, с разрешения начальника железной дороги, допускается подвеска ВОК на опорах в обход тоннеля.

Расстояния между пунктами по трассе определяются в процессе изысканий, а в условиях учебного проекта – по картам или атласам железных дорог в соответствии с их масштабами.

Для электрических расчетов расстояние между пунктами определяется также и по кабелю; с учетом неровностей и изгибов длина кабеля превышает длину соответствующего участка трассы. Нормативные запасы составляют в среднем 5-7% длины соответствующих участков.

ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СЕТИ

Одной из основных задач проектирования является правильный выбор топологии сети. Базовые стандартные топологии, получившие наибольшее распространении при организации связи, состоят из следующего набора:

- топология "точка-точка";

- топология "последовательная линейная цепь";

- топология "кольцо";

- топология "звезда".

Аппаратура плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) используется в основном в сетевых структурах типа "точка-точка", поскольку реализация с помощью такой аппаратуры более надежных кольцевых, разветвленных и других сетей оказывалась слишком, дорогой и сложной в управлении. Аппаратура синхронной цифровой иерархии (СЦИ) может применяться во всех структурах, где используется и аппаратура ПЦИ, однако присущие СЦИ особенности делают ее особенно привлекательной при реализации высоконадежных управляемых сетевых структур.

Особенности базовых топологий реальных сетей СЦИ заключаются в следующем.

Топология "точка-точка".

Сеть топологии "точка-точка" (рис. 1) наиболее простая и используется при передаче больших цифровых потоков по высокоскоростным магистральным каналам. Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров (ТМ), как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрический или оптический агрегатные выходы (каналы приема/передачи).

При выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд может автоматически перейти на резервный.

Топология "последовательная линейная цепь"

Сеть топологии "последовательная линейная цепь используется в тех случаях, когда в ряде пунктов необходимо осуществить ввод-вывод цифровых потоков. Она реализуется с помощью терминальных (оконечных) мультиплексоров и мультиплексоров ввода-вывода. В этом случае мультиплексоры промежуточного пункта снабжаются двумя блоками STM-N, а в мультиплексорах оконечных пунктов устанавливается только по одному такому блоку. Данная сеть может быть представлена в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования (рис. 2,а), либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1 (рис. 2,б). Последний вариант топологии называют уплощенным кольцом.

Топология "кольцо".

Данная топология (рис. 3) является характерной для сетей СЦИ.

Основное преимущество кольцевой топологии состоит в легкости организации защиты 1+1, благодаря наличию в мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервный) оптических агрегатных выходов: восток-запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками. Схема организации потоков в кольце может быть либо двухволоконной (как однонаправленной, так и двунаправленной с защитой потоков по типу 1+1 или без нее), либо четырехволоконной (как правило двунаправленной, позволяющей организовать различные варианты защиты потоков данных).

Топология "звезда".

В сети топологии "звезда" (рис. 4) один из мультиплексоров выполняет функции концентратора, у которого часть трафика передается в магистраль, а другая часть распределена между мультиплексорами удаленных узлов. Такой мультиплексор обладает функциями мультиплексора ввода-вывода и системы кроссовой коммутации. Необходимо отметить, что при общем стандартном наборе функций оборудования СЦИ, определяемом Рекомендациями ITU-T, мультиплексоры, выпускаемые конкретными производителями оборудования, могут не иметь полный набор вышеперечисленных возможностей, либо иметь дополнительные.