содержание .. 3 4 5 6 ..
Проект ВОЛП с применением технологии волнового уплотнения на участке г. Чита – г. Якутск - часть 5
Изменение этих параметров может привести к уменьшению скорости и
объёму передаваемой информации, что, в свою очередь, может привести к
снижению ресурса, дополнительным затратам на ремонт кабеля, малой
прибыли и длительной окупаемости. Высокие требования предъявляются к
стойкости кабеля к механическим воздействиям.
Кабель должен выдерживать длительные статические и
кратковременные динамические растягивающие усилия; быть устойчивым к
многократным сгибам и скручиваниям, и, что особенно важно, быть
устойчивым по отношению к избыточному гидростатическому давлению, а
также обладать продольной водонепроницаемостью.
Учитывая, что кабель может определённое время храниться на складе,
затем доставляться на корабль-кабелеукладчик и потом устанавливаться на
океанское
(морское) дно на рабочую глубину, то кабель должен быть
устойчив к смене температур при всех условиях эксплуатации. Таким
образом, кабель должен быть устойчив к воздействию пониженной и
повышенной температуры. Диапазон изменения может составлять от минус
40 до плюс 50 °С и устойчив к циклической смене температур.
Срок службы кабеля, включая срок хранения, при соблюдении
рекомендаций по прокладке монтажу и эксплуатации и при отсутствии на
кабель воздействий, превышающих указанные в технических условиях,
должен быть не менее 25-30 лет. Срок сохраняемости кабеля при хранении в
полевых условиях в ненарушенной или восстановленной таре изготовителя
должен быть не менее 15 лет.
Подводные ОК должны обладать повышенной прочностью на разрыв
и выдерживать давление воды
- до
75 МПа. При конструировании
подводных ОК приходится учитывать такие требования, как гибкость,
устойчивость к шторму, необходимые при прокладке на дне и извлечении
непосредственно со дна и из траншеи, подвеске к бонам при ремонте;
простоту и быстроту ремонта. Необходимо учитывать, что стоимость самого
ОК составляет значительную часть от стоимости всей системы. Конструкция
кабеля для подводной системы зависит от места их прокладки. Существуют:
глубоководные кабели с защитой от значительного гидростатического
давления; кабели для прокладки в мелководных местах с защитой от сетей и
якорей; кабели для прибрежной прокладки с повышенной механической
защитой и кабели для прокладки в земле, траншеях к распределительному
пункту для присоединения к наземной сети.
Кабель представляет собой аксиальную конструкцию, в центре
которой расположен оптический модуль в виде герметичной трубки,
изготовленной из нержавеющей стали со свободно расположенными
оптическими волокнами. Поверх модуля располагается повив медных
проводников
дистанционного
электропитания.
Далее
следуют
промежуточная полиэтиленовая оболочка и внешние покровы, состоящие из
бронеповива стальных проволок и наружной полиэтиленовой оболочки.
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
56
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
На рисунке
4.2 представлена конструкция подводного ОК для
прокладкина глубину до
400 м марки ПОК-400 производства ЗАО
«Севкабель - Оптик».
Рисунок 4.2 - Конструкция подводного ОК марки ПОК-400
На рисунке 4.2 приняты следующие обозначения:
1 - центральная трубка из полимерных композиций со свободно
уложенным оптическим волокном или пучками волокон, заполненная
гидрофобным компаундом;
2
- медная проволока
(токопроводящая жила дистанционного
электропитания);
3 - водоблокирующая лента;
4 - медная лента;
5 - промежуточная оболочка из полиэтилена высокой плотности;
6 - круглая стальная оцинкованная проволока;
7 - гидрофобный компаунд;
8 - наружная оболочка из полиэтилена высокой плотности.
Основные технические характеристики подводного кабеля марки
ПОК-400 приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4 - Технические характеристики подводного оптического
кабеля марки ПОК-400
Количество ОВ в кабеле
2 - 48
Диаметр кабеля, мм
21,5
Масса кабеля, кг/км
не менее
в воздухе;
927
в воде
не более 627
Продолжение таблицы 4.4
Радиус изгиба, мм
не менее 322
Стойкость к продольному растяжению, кН
не менее 50
Стойкость к раздавливающим усилиям, кН/см
не менее 1,5
Стойкость к радиальному гидростатическому давлению, МПа
не менее 4,0
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
57
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
от минус 40
Температурный диапазон эксплуатации, ° С
до плюс 40
Электрическое сопротивление токонесущего элемента
не более 1,0
дистанционного питания
Максимальная строительная длина кабеля, км
- при поставке на барабане;
8
- при отгрузке на судно - кабелеукладчик
50
Для строительства трассы ВОЛП на участке г. Чита - г. Якутск
будет использоваться защитная пластмассовая трубка
«SILICORE»
компании «DURA-LINE CORP.» (США) 32/3,3 и оптический ка б е л ь
ОКЛ-01-6-24-10/125-0,36/0,22-3,5/18-2,7.
А
так
же через
р.
Лену
кабель
ПОК-400,
производства
ЗАО
«Севкабель
-
Оптик».
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
58
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
5 Разработка схемы организации связи
5.1 Основные принципы размещения пролётов согласно МСЭ-Т G.692
Согласно рекомендации МСЭ
- Т G.692 системы WDM имеют
определённые стандартизованные конфигурации и оптические интерфейсы.
Классификация эталонных точек оптических интерфейсов соответствует
рисунку 3.1 раздела 3. Параметры оптических стыков в точках нормирования
MPI-SиS’ приведены в таблице 3.3 раздела 3, а в точках нормирования MPI-
R и R’ приведены в таблице 3.4 раздела 3.
Рекомендации по размещению пролётов разработаны для четырех,
восьми, шестнадцати, тридцати двух и более канальных ВОСП-WDM, при
скоростях передачи в каналах, соответствующих STM-4, STM-16, STM-64,
STM-256. Рекомендуется N-канальную систему постепенно дополнять
необходимым числом каналов по мере развития оптической волновой сети.
На сети могут использоваться волокна G.652, G.653, G.655.
В результате суммирования оптических цифровых сигналов ВОСП -
WDM на входе оптического тракта в интерфейсе MPI-S образуется
аналоговый сигнал, который в процессе распространения по линии
претерпевает линейные искажения: амплитудночастотные
(АЧИ) и
фазочастотные (ФЧИ). Усилители в главном оптическом тракте должны
размещаться так, чтобы форма сигнала на выходе оптического тракта в
интерфейсе MPI-R совпадала с формой сигнала на входе главного
оптического тракта в интерфейсе MPI-S, а оптическое отношение
сигнал/помеха
(OSNR) в интерфейсе MPI-R соответствовало заданной
норме.
При размещении оптических усилителей в секции нужно стремиться к
тому, чтобы затухания всех пролётов были одинаковыми и
компенсировались одинаковым усилением EDFA.
С учётом хроматической дисперсии и дисперсии поляризации моды
рекомендуется средняя расчетная величина дисперсии D = 20 пс/(нм*км). Для
волокна G.652 при типах пролётов L, V, U дисперсию необходимо
компенсировать. Однако, компенсаторы дисперсии компенсируют лишь
хроматическую дисперсию. Дисперсия поляризации моды накапливается от
пролёта к пролёту, ограничивая максимальную длину секции.
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
59
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
В таблице
5.1 приведены максимально возможные величины
дисперсии для волокна SMF.
Таблица 5.1 - Максимальная дисперсия для волокна G.652
Прикладной код
L
V
U
nV3-y.2
nL5-y.2
nV5-y.2
nL8-y.2
Максимальная
1600
2400
3200
7200
8000
12000
12800
дисперсия, пс/нм
Длина проектируемой трассы ВОЛП г. Чита - г. Якутск составляет
2104 км.
В соответствии с Рекомендацией G.692 МСЭ-Т для систем DWDM
определено три типа усилительных (безрегенерационных) участков: L
-
длиной 80 км с затуханием 22 дБ, максимальное количество оптических
усилителей до семи; V - длиной 120 км с затуханием 33 дБ, максимальное
количество оптических усилителей до четырех; U
- длиной
160 км с
затуханием 44 дБ, один усилительный участок.
В соответствии с техническими данными аппаратуры OptiXOSN8800
секция может состоять из семи пролетов до 80 км каждый. Максимальная
длинна такой секции будет равно 560 км.
Таким образом, главный оптический тракт будет содержать четыре
секции, из которых две состоят из 7 пролетов, где каждый каждый линейный
усилитель установлен на расстоянии до 80 км от оконечных пунктов и от
другого линейного усилителя, а другие две из шести пролетов. Используемое
оптическое волокно СorningSMF имеет километрическое затухание не более
0,22 дБ/км, значит, затухания пролетов с учетом всех дополнительных
факторов затухания за счет неоднородностей будут равны 0,275 дБ\км.
На 1 секции участок г. Чита - п. Ключевский
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
60
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
На 2 секции участок п. Ключевский - г. Тында
На 3 секции участок г. Тында - г. Томмот
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
61
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
На 4 секции участок г. Томмот - г. Якутск
5.2 Проверка правильности размещения пролетов и секций
Правильность размещения пролетов и секций можно оценить,
рассчитав оптическое отношение сигнал/шум
(OSNR) и сравнив его с
нормативным. В соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.692 нормативное
значение OSNR в интерфейсе MPI-R, при передаче сигнала должно быть не
менее 12,5 дБ, поскольку используется FEC.
Оптическое отношение сигнал/шум вычисляется в интерфейсе MPI-R
для одного канала N-канальной ВОСП-WDM. Расчет OSNR производится на
примере самой протяженной секции 2 п. Ключевский - г. Тында
Для расчета OSNR сначала вычислим среднюю мощность сигнала и
помехи в интерфейсе MPI-S.
Средняя мощность канального сигнала на выходе бустера
(в
интерфейсе MPI-S) будет равна:
,
(5.1)
где:
- уровень максимальной средней мощности группового
сигнала в интерфейсе MPI-S, лимитируемый лазерной безопасностью и
допустимой нелинейностью ОВ;
- число каналов;
- эксплуатационный запас, обеспечивающий необходимое значение
OSNR в интерфейсе MPI-R к концу срока эксплуатации.
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
62
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
В нашем случае:
=17дБм;
М= 80;
= 2 дБ.
дБм.
Мощность канального сигнала на входе линейного усилителя OLA1
будет равна:
,
(5.2)
где
- затухание пролета, рассчитанное выше.
дБм.
Мощность канального сигнала на выходе линейного усилителя OLA1,
имеющего усиление
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на входе линейного усилителя OLA2
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на выходе линейного усилителя OLA2,
имеющего усиление
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на входе линейного усилителя OLA3
будет равна:
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
63
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
дБм.
Мощность канального сигнала на выходе линейного усилителя OLA3,
имеющего усиление
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на входе линейного усилителя OLA4
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на выходе линейного усилителя OLA4,
имеющего усиление
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на входе линейного усилителя OLA5
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на выходе линейного усилителя OLA5,
имеющего усиление
будет равна:
дБм.
Мощность канального сигнала на входе линейного усилителя OLA6
будет равна:
дБм.
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
64
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
Мощность канального сигнала на выходе линейного усилителя OLA6,
имеющего усиление
будет равна:
дБм
Мощность канального сигнала на входе предварительного усилителя
OBU будет равна:
дБм.
Расчет мощности помех в интерфейсе MPI-R.
Мощность помех, создаваемых усилителем, найдем по формуле:
,
(5.3)
где:
;
- нормированная частота частотного плана волновых каналов
193.1ТГЦ;
- коэффициент спонтанного излучения (примем
);
– внутренняя квантовая эффективность (примем
);
- коэффициент усиления усилителя (в дБ);
- ширина спектра канала на уровне 0,5 мощности излучения.
Рассчитаем мощность помех, создаваемых бустером:
мВт
Переведем полученное значение в дБ:
дБм
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
65
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
Тогда мощность помех на входе линейного усилителя OLA1 по
формуле:
дБм
мВт
Рассчитаем мощность помех на выходе линейного усилителя OLA1, с
учетом того, что мощность помех накапливается в каждом последующем
усилителе:
,
где мощность помех, создаваемая линейным усилителем OLA1, равна:
мВт
Тогда:
мВт
дБм
Мощность помех на входе линейного усилителя OLA2 будет равна:
дБм
мВт
мВт
Рассчитаем мощность помех на выходе линейного усилителя OLA2:
мВт
дБм
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
66
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
Мощность помех на входе линейного усилителя OLA3 будет равна:
дБм
мВт
мВт
Рассчитаем мощность помех на выходе линейного усилителя OLA3:
мВт
дБм
Мощность помех на входе линейного усилителя OLA4 будет равна:
дБм
мВт
мВт
Рассчитаем мощность помех на выходе линейного усилителя OLA4:
мВт
дБм
Мощность помех на входе линейного усилителя OLA5 будет равна:
дБм
мВт
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
67
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
мВт
Рассчитаем мощность помех на выходе линейного усилителя OLA5:
мВт
дБм
Мощность помех на входе линейного усилителя OLA6 будет равна:
дБм
мВт
мВт
Рассчитаем мощность помех на выходе линейного усилителя OLA6:
мВт
дБм
Рассчитаем мощность помех на входе предварительного усилителя:
дБм
мВт
С учетом помех из-за нулевых флуктуаций вакуума мощность помех в
интерфейсе MPI-R будет равна:
,
мВт
Тогда:
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
68
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
мВт
Переведем полученное значение в дБм:
дБм
Расчет OSNR в контрольных точках
Рассчитаем отношение сигнал/шум
на входе и выходе всех
усилителей по формуле:
, [дБ]
(5.4)
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
дБ
Результаты расчёта сведем в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 - Результаты расчёта мощности сигнала, мощности шумов и
OSNR.
, дБм
дБм
OSNR, дБ
MPI-S
-4,03
-31,97
27,94
R1
-25,755
-53,695
27,94
S1
-2,755
-28,29
25,535
R2
-24,48
-50,015
26,535
S2
-1,48
-25,8
24,32
R3
-23,48
-47,8
24,32
S3
-0,48
-24,04
23,56
R4
-22,205
-45,765
23,56
S4
0,795
-22,276
23,071
Лист
ФЗО.210404.001 ПЗ
69
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дат
тольк
а
содержание .. 3 4 5 6 ..