Рассчет параметров волоконно-оптической линии связи

АННОТАЦИЯ



Объектом дипломного проекта является цифровая волоконно-оптическая линия связи на участке Иннополис – ОЭЗ «Алабуга» – Набережные Челны. В качестве транспортной системы используется оборудование DWDM Optix 1600 G производства китайской компании «Huawei Technologies».

В проекте требуется рассчитать параметры волоконно-оптической линии связи. Рассматривается трасса прокладки кабеля. Освещается технология DWDM. Разрабатывается функциональная схема ВОЛС с данной технологией. Осуществляется расчет необходимого числа каналов. Разрабатывается конфигурация оборудования DWDM для станций Иннополис, ОЭЗ «Алабуга», Набережные Челны.







ANNOTATION





Object degree the project is the digital fiber-optical communication line on a site Innopolis - the SEZ "Alabuga" - Naberezhnye Chelny. As transport system equipment DWDM Optix 1600G manufactures of the Chinese company «Huawei Technologies» is use.

 The project is required to calculate the parameters of fiber-optic communication line. Сonsider the cabling route. It shines the DWDM technology. Developed functional fiber optic circuit with this technology. Implemented calculation of the required number of channels. DWDM equipment configuration is developed for Innopolis stations SEZ "Alabuga", Naberezhnye Chelny.













































Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа



 Разраб.

Ларина Н.О.

 Провер.

Краснов В.Б.

 Реценз.



 Н. Контр.



 Утверд.



Проектирование зоновой оптоволоконной линии связи между пунктами Иннополис – Набережные Челны – 

ОЭЗ «Алабуга»



Лит.

Листов



	КНИТУ–5573Содержание

№ п/п

Наименование

Стр.



Введение



1

Анализ задания



2

Особенности построения ВОЛС с DWDM



3

Обоснование и расчет числа каналов



4

Расчет пропускной способности линии связи



5

Выбор и обоснование проката трассы



6

Выбор оборудования



7

Выбор типа оптического кабеля



8

Расчет технических параметров ВОЛС



9

Расчет потери энергетического потенциала



10

Описание принципа работы оборудования (по функциональной схеме)



11

Размещение и конструкция оборудования в стойке





Заключение



12

Список использованных источников



13

Приложения



13.1

Приложение А. Ситуационный план прокладки трассы (плакат)



13.2

Приложение Б. Структурная схема линии связи.



13.3

Приложение В. Функциональная схема ВОЛС с DWDM.



13.4

Приложение Г. Диаграмма распределения энергетического потенциала (плакат)



13.5

Приложение Д.  Конструкция оборудования























































































































Введение



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Использование волоконно-оптических линий связи в настоящее время является базовой технологией физического уровня, применяемой для построения линий связи транспортных сетей, а также современных и перспективных сетей доступа. Такие достоинства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), как широкая полоса пропускания (высокая достижимая скорость передачи данных), устойчивость к влиянию внешних факторов, высокая помехозащищенность, а также тенденция к снижению стоимости волоконно-оптических кабелей, ставят данную технологию вне конкуренции в части обеспечения устойчивости связи и обеспечения высокой пропускной способности. 

Области практического применения ВОЛС чрезвычайно широки. В зависимости от протяженности они условно делятся на объектовые протяженностью от 1 до 100 м (внутриобъектовые), городские протяженностью до 50-100 км (межгородские протяженностью до 200-300 км, зоновые) и магистральные протяженностью свыше 300 км.

Наиболее перспективной технологией, которая позволяет создавать гибкие разветвленные оптические сети с практически неограниченными возможностями роста полосы пропускания, является технология волнового мультиплексирования WDM (Wavelength Division Multiplexing). Суть технологии WDM заключается в том, что по одному оптическому волокну одновременно передаются несколько информационных каналов на разных длинах волн, что позволяет максимально эффективно использовать возможности оптического волокна. Технология WDM позволяет многократно увеличить пропускную способность ВОЛС, не прокладывая новые кабели и не устанавливая на каждое волокно новое оборудования. Работать с несколькими каналами в одном волокне намного удобнее, чем с несколькими волокнами, так как для обработки любого числа каналов в волокне требуется лишь один мультиплексор WDM, один демультиплексор WDM и соответствующее расстоянию число оптических усилителей. 



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

На сегодняшний день технология DWDM – Dense  Wavelength  Division  Multiplexing – обеспечивает самый быстрый и экономичный рост полосы пропускания, на практике показывая свою надежность. Во многих случаях благодаря применению технологии DWDM пропускная способность оптической линии связи может быть увеличена в сотни раз.

Технология WDM пока применяется в основном на линиях связи большой протяженности, где требуется большая полоса пропускания. Сети городского и регионального масштаба и системы кабельного телевидения потенциально также являются широким рынком для технологии WDM. Необходимость эффективно использовать проложенный кабель привела к значительному увеличению числа каналов, передаваемых по одному волокну, и уменьшению расстояния между ними. В настоящее время системы с частотным интервалом между каналами 100 ГГц (~ 0,8 нм) и меньше называют системами плотного волнового мультиплексирования DWDM.

Теоретически возможна передача в любом диапазоне длин волн, однако практические ограничения оставляют для использования в системах WDM узкий диапазон в окрестности длины волны 1550 нм. Но даже этот диапазон предоставляет огромные возможности для передачи данных.

Многочисленные преимущества систем DWDM отражаются на их цене. Во-первых, становятся исключительно важными многие свойства оптических компонентов и характеристики оптического кабеля. Во-вторых, требования к архитектуре сети и выбору компонентов систем WDM являются более жесткими, чем, например, для систем TDM уровня STM-16.

























Анализ задания

Татарстан - крупная промышленно развитая республика с высокими темпами экономического роста, входящая в приволжский регион, занимающий второе место в Российской Федерации по проникновению новых технологий. Но и здесь требуются более высокие скорости для передачи изображений, голоса, данных, интеграции различных видов информации в мультимедийных приложениях, реализации связей локальных, городских и территориальных сетей.

Следовательно, есть необходимость проектирования зоновой оптоволоконной линий связи между пунктами Иннополис – Набережные Челны – ОЭЗ «Алабуга» с применением технологии DWDM.



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работаТяготение выбранных пунктов по услугам связи зависит, в первую очередь, от того, что Иннополис и ОЭЗ «Алабуга» довольно недавно появившиеся проекты в Республике Татарстан, которые активно развиваются в настоящее время.

«Алабуга» — крупнейшая особая экономическая зона промышленно-производственного типа в России. Была создана решением правительства России 21 декабря 2005 года на территории Елабужского района Татарстана, у реки Камы и города Елабуги в Нижне-Камской (Набережночелнинской) агломерации. Целью деятельности ОЭЗ «Алабуга» является создание благоприятных условий для реализации российскими и международными компаниями инвестиционных проектов в области промышленного производства.

Иннополис — новый город в России, расположенный в Республике Татарстан, открытие которого было в 9 июня 2015 года. Экономика города основана на высокотехнологичных индустриях. В Иннополисе создана уникальная городская среда с современной жилой инфраструктурой, экологией, безопасной средой, широкими возможностями для образования и профессионального развития.



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работаНабережные Челны — крупный промышленный центр на Каме. Основные отрасли — машиностроение, электроэнергетика, строительная индустрия, пищевая и перерабатывающая промышленность. Ключевым (градообразующим) предприятием города является Камский автомобильный завод, на долю которого приходится почти три четверти объёма промышленной продукции, произведенной в Челнах.

Так как трасса проходит и через Елабугу, то рассмотрим и этот крупный центр промышленности, динамично развивающийся благодаря одной из первых в России особой экономической зоне промышленно-производственного типа «Алабуга».

В данной дипломной работе необходимо рассмотреть число каналов, связывающих заданные населенные пункты, рассчитать пропускную способность линии связи, выбрать трассу прохождения, выбрать оборудование, а также тип оптического кабеля, рассчитать технические параметров ВОЛС (дисперсию, затухание, длину регенеративного участка, число регенераторов, быстродействие, вероятность ошибок, порог чувствительности), а также потери энергетического потенциала, описать принципы работы оборудования и отобразить размещение и конструкцию оборудования в стойке.







































Особенности построения ВОЛС с DWDM



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа



Этап развития современных мультисервисных телекоммуникационых систем характеризуется предоставлением большого числа сервисов и услуг, которые, в свою очередь, влекут рост объема передаваемого трафика. За передачу большого объема трафика между сетями отвечают транспортные сети. С ростом объема передаваемого трафика в современных мультисервисных сетях, приводит к тому, что главным требованием для транспортной сети является предоставление больших скоростей, по этой причине современные транспортные сети строятся на основе технологии волоконно-оптических сетей DWDM, которые обеспечивают большую скорость передачи различного вида трафика. DWDM – уплотненное мультиплексирование с разделением по длине волны. Является развитием технологии WDM. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз.

Преимущества DWDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы.

Использование технологии DWDM оправданно для передачи больших объемов трафика. В настоящее время многие операторы переходят на оборудование уровня STM-64 и рассматривают возможность использовать DWDM-технологии для построения магистральных и городских сетей. Современные городские транспортные сети должны одерживать работу с неоднородным трафиком, в том числе с узкополосным трафиком на базе SDH-систем и широкополосным ATM- и Ethernet-трафиком. Технология DWDM позволяет объединить передачу разнородного трафика. Для этого каждому типу трафика выделяются свой оптический канал или своя длина волны. 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Можно утверждать, что технология DWDM становится экономически привлекательной при объеме трафика 40 Гбит/с и выше. Однако экономически эффективной она может быть и при объеме 10 Гбит/с.

 С увеличением числа оптических каналов, предаваемых по одному волокну, стоимость передачи единицы информации уменьшается.  

Основными преимуществами сетей DWDM являются: 

		высокие скорости передачи;  

	высокая утилизация оптических волокон;  

		возможность обеспечить 100% защиту на основе кольцевой топологии;  

	позволяет использование любых технологий канального уровня благодаря прозрачности каналов оптических волокон;

		возможность простого наращивания каналов в оптической магистрали.  

В настоящее время наиболее распространены следующие применения сетей DWDM: 

	построение высокоскоростных транспортных сетей операторов национального масштаба, на основе топологий «точка-точка» или «кольцо»   

		построение мощных городских транспортных магистралей, которые могут использоваться большим количеством пользователей с потребностями в высоких скоростях передачи и использующих самые различные протоколы.

Самым важным параметром в технологии плотного волнового мультиплексирования бесспорно является расстояние между соседними каналами [Л.15]. Стандартизация пространственного расположения каналов нужна, уже хотя бы потому, что на ее основе можно будет начинать проведение тестов на взаимную совместимость оборудования разных производителей. Сектор по стандартизации телекоммуникаций Международного союза по электросвязи ITU-T утвердил частотный план DWDM с расстоянием между соседними каналами 100ГГц (нм), (табл.2.1). В тоже время большие дебаты продолжаются вокруг принятия частотного плана с еще меньшим расстоянием между каналами 50ГГц (нм). Без понимания того, какие ограничения и преимущества 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

имеет каждый частотный план, операторы связи и организации, планирующие наращивание пропускной способности сети, могут столкнуться со значительными трудностями и излишними инвестициями.

Таблица 2.1 Частотный план DWDM



В таблице справа показаны сетки частотного плана 100 ГГц с различной степенью разреженности каналов. Все сетки, кроме одной — 500/400, имеют равноудаленные каналы. Равномерное распределение каналов позволяет оптимизировать работу волновых конвертеров, перестраиваемых лазеров и других устройств полностью оптической сети, а также позволяет легче выполнять ее наращивание.

Реализация той или иной сетки частотного плана во многом зависит от трех основных факторов:

тип используемых оптических усилителей (кремниевый или фтор-

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

цирконатный)

скорость передачи на канал — 2,4 Гбит/с (STM-16) или 10 Гбит/с (STM-64)

влияние нелинейных эффектов

Причем все эти факторы сильно взаимосвязаны между собой.

Стандартные EDFA (Erbium Doped fiber Amplifer) на кремниевом волокне имеют один недостаток — большую вариацию коэффициента усиления в области ниже 1540 нм, что приводит к более низким значениям соотношения сигнал/шум и нелинейности усиления в этой области. Одинаково нежелательны как сильно низкие, так и сильно высокие значения коэффициента усиления. С ростом полосы пропускания минимальное допустимое по стандарту соотношение сигнал/шум возрастает. Так для канала STM-64 оно на 4-7 дБ выше, чем для STM-16. Таким образом, нелинейность коэффициента усиления кремниевого EDFA сильней ограничивает размер зоны для мультиплексных каналов STM-64 (1540-1560 нм), нежели чем для каналов STM-16 и меньшей емкости (где можно использовать практически всю зону усиления кремниевого EDFA, несмотря на нелинейность).



Рис.2.1. Мультиплексирование каналов STM-16 и STM-64

Более плотный, пока нестандартизированный частотный план сетки с интервалом 50 ГГц позволяет эффективней использовать зону 1540-1560 нм, в которой работают стандартные кремниевые EDFA. Наряду с этим преимуществом у данной сетки есть свои минусы.

Во-первых, с уменьшением межканальных интервалов возрастает 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа



влияние эффекта четырехволнового смешивания, что начинает ограничивать максимальную длину межрегенерационной линии (линии на основе только оптических усилителей).

Во-вторых, малое межканальное расстояние ~0,4 нм может ограничить возможность мультиплексирования каналов STM-64. Как видно из рис. 2.1, мультиплексирование каналов STM-64 c интервалом 50 ГГц не допустимо, поскольку тогда возникает перекрытие спектров соседних каналов. Только в случае, если имеет место меньшая скорость передачи в расчете на канал (STM-4 и ниже), перекрытия спектров не возникает.

В-третьих, при интервале 50 ГГц требования к перестраиваемым лазерам, мультиплексорам и другим компонентам становятся более жесткими, что снижает число потенциальных производителей оборудования, а также ведет к увеличению его стоимости.

Мультиплексорам DWDM(в отличии от более традиционных WDM) присущи две отличительные черты:

использование только одного окна прозрачности 1550 нм, в пределах области С-band 1530-1560 нм и L-band 1570-1600нм

малые расстояние между мультиплексными каналами, 0,8 нм или 0,4 нм

Кроме этого, поскольку мультиплексоры DWDM рассчитаны на работу с большим числом каналов до 32 и более, то наряду с устройствами DWDM, в которых мультиплексируются (демультиплексируются) одновременно все каналы, допускаются также новые устройства, не имеющие аналогов в системах WDM и работающие в режиме добавления или вывода одного и более каналов в/из основного мультиплексного потока, представленного большим числом других каналов. Так как выходные порты/полюса демультиплексора закреплены за определенными длинами волн, говорят, что такое устройство осуществляет пассивную маршрутизацию по длинам волн. Из-за малых расстояний между каналами и необходимости работы с большим 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

числом каналов одновременно, изготовление мультиплексоров DWDM требует значительно большей прецизионности по сравнению c WDM-мультиплексорами (использующими обычно окна прозрачности 1310 нм, 1550 нм или дополнительно область длин волн в окрестности 1650 нм). Также важно обеспечить высокие характеристики по ближним (коэффициент направленности) и дальним (изоляция) переходным помехам на полюсах DWDM-устройства. Все это приводит к более высокой стоимости DWDM-устройств по сравнению WDM.



Рис. 2.2. Типовые схемы DWDM-мультиплексора

На рисунке 2.2.а показана типовая схема DWDM-мультиплексора с зеркальным отражательным элементом.

Рассмотрим его работу в режиме демультиплексирования. Приходящий мультиплексный сигнал попадает на входной порт. Затем этот сигнал проходит через волновод-пластину и распределяется по множеству волноводов, представляющих дифракционную структуру AWG (arrayed waveguide grating). По-прежнему сигнал в каждом из волноводов остается мультиплексным, а каждый канал остается представленным во всех волноводах. Далее происходит отражение сигналов от зеркальной поверхности и в итоге световые потоки вновь собираются в волноводе-пластине, где происходит их фокусировка и интерференция - образуются пространственно разнесенные интерференционные максимумы интенсивности, соответствующие разным каналам. Геометрия волновода-пластины, в частности расположение выходных полюсов, и длины волноводов структуры AWG рассчитываются таким образом, чтобы интерференционные 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

максимумы совпадали с выходными полюсами. Мультиплексирование происходит обратным путем.

Другой способ построения мультиплексора базируется не на одной, а на паре волноводов-пластин, (рис.2.2.б). Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущему случаю, за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина.

DWDM мультиплексоры, являясь пассивными устройствами, вносят большое затухание в сигнал. Например, потери для устройства (рис.2.1.а), работающего в режиме демультиплексирования составляют 4-8дБ, при дальних переходных помехах <-20дБ, и полуширине спектра сигнала 0,05нм.

Для передачи данных на длине волны из сетки DWDM можно использовать два типа устройств – трансиверы и транспондеры DWDM (рис.2.3). Трансиверы DWDM обладают различными форм-факторами и могут использоваться в пассивных решениях DWDM.



Рис.2.3 Структурная схема трансиверы и транспондеры DWDM.

В отличии от трансиверов, транспондеры позволяют преобразовать длину волны излучения оконечного устройства в длину волны DWDM для передачи в мультиплексор. На входы оптического мультиплексора поступают оптические сигналы, параметры которых соответствуют стандартам, определённым рекомендациями G.692. Транспондер может иметь имеет разное количество оптических входов и выходов. Но если на любой вход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рек. G.957, то выходные его сигналы должны по параметрам соответствовать рек. G.692. При этом, если уплотняется m оптических сигналов, то на выходе транспондера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частотного 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

плана ITU.

Развитие технологии оптического усиления на основе EDFA сильно изменило методологию конструирования волоконно-оптических систем связи. Традиционные волоконно-оптические системы используют повторители-регенераторы, повышающие мощность сигнала, (рис.2.4.а). Когда длина между удаленными узлами начинает превосходить по условиям затухания сигнала максимальную допустимую длину пролёта между соседними узлами, в промежуточных точках устанавливаются дополнительные регенераторы, которые принимают слабый сигнал, усиливают его в процессе оптоэлектронного преобразования, восстанавливают скважность, фронты и временные характеристики следования импульсов, и после преобразования в оптическую форму передают дальше правильный усиленный сигнал, в том же виде, в каком он был на выходе предыдущего регенератора. Хотя такие системы регенерации работают хорошо, они являются весьма дорогими и, будучи установленными, не могут наращивать пропускную способность линии.



Рис.2.4 Структурная схема использования повторителей-регенераторов

На основе EDFA потери мощности в линии преодолеваются путем оптического усиления, (рис.2.4.б). В отличии от регенераторов, такое "прозрачное" усиление не привязано к битовой скорости сигнала, что позволяет передавать информацию на более высоких скоростях и наращивать пропускную способность до тех пор, пока не вступают в силу другие ограничивающие факторы, такие как хроматическая дисперсия и 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

поляризационная модовая дисперсия. Также усилители EDFA способны усиливать многоканальный WDM сигнал, добавляя еще одно измерение в пропускную ёмкость.

Хотя оптический сигнал, генерируемый исходным лазерным передатчиком, имеет вполне определенную поляризацию все остальные узлы на пути следования оптического сигнала, включая оптический приёмник, должны проявлять слабую зависимость своих параметров от направления поляризации. В этом смысле оптические усилители EDFA, характеризуясь слабой поляризационной зависимостью коэффициента усиления, имеют ощутимое преимущество перед полупроводниковыми усилителями.

В отличии от регенераторов оптические усилители вносят дополнительный шум, который необходимо учитывать. По этому наряду с коэффициентом усиления одним из важных параметров EDFA является коэффициент шума.

Пример построения сетей DWDM рассмотрен на рис.2.5.



Рис.2.5 Построение сетей DWDM между городами

Городские DWDM сети, как правило, строят с использованием кольцевой архитектуры, что позволяет применять механизмы защиты на уровне DWDM при скорости восстановления не более 50мс. Возможно построение сетевой инфраструктуры на оборудовании нескольких поставщиков с дополнительным уровнем распределения на базе оборудования 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Metro DWDM. Этот уровень вводится для организации обмена трафиком между сетями с оборудованием разных фирм.

В технологии DWDM минимальная дискретность сигнала - это оптический канал или длина волны. Использование целых длин волн с ёмкостью канала 2,5 или 10Гбит/с для обмена трафиком между подсетями оправдано для построения больших транспортных сетей. Но транспондеры-мультиплексоры позволяют организовать обмен трафиком между подсетями на уровне сигналов STM-4/STM-1/GE. Уровень распределения можно строить и на базе SDH-технологии. Но DWDM имеет большое преимущество, связанное с прозрачностью каналов управления и служебных каналов (например, служебной связи). При упаковке SDH/ATM/IP-сигналов в оптический канал структура и содержимое пакетов не изменяются. Системы DWDM проводят только мониторинг отдельных байтов для контроля правильности прохождения сигналов. Поэтому соединение подсетей по инфраструктуре DWDM на отдельно взятой длине волны можно рассматривать как соединение парой оптических кабелей.

При использовании оборудования разных производителей, две подсети передачи данных одного производителя соединяют через DWDM-сеть другого производителя. Система управления, подсоединенная физически к одной подсети, может управлять и работой другой подсети. Если бы на уровне распределения использовалось SDH-оборудование, то это было бы невозможно. Таким образом, на базе DWDM сетей можно объединять сети разных производителей для передачи разнородного трафика.







Обоснование и расчет числа каналов



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Число каналов, связывающих заданные населенные пункты, в основном, зависят от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в любом населенном пункте может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Обычно перепись осуществляется один раз в пять лет, поэтому при перспективном проектировании следует учесть прирост населения.

Открытие города Иннополоиса состоялось в 2015 году, поэтому по данным проекта на 2021 г. в городе будет проживать 155 000 человек [Л.7]. В ОЭЗ «Алабуга» предоставляется 3 046 рабочих мест по состоянию на 2013 г. [Л.17]. К этому объекту трасса проходит через г. Елабуга, поэтому будем учитывать и население г. Елабуга, которое составляет 70 728 человек по данным переписи населения 2010 г. [Л.16]. А также города Набережные Челны – 513 193 человек [Л.16].

Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения [Л.5]

 				(3.1)

где Н0 – число жителей на время проведения переписи населения, чел.;

Н – средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается (23)%;

t – период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения, год.

Год перспективного проектирования принимается на 15 лет вперед по сравнению с текущим временем. Поэтому t=15+(tn-to), где tn – год составления проекта; tn = 2016 г., to – год, к которому относятся данные Но.

Для г. Иннополиса:

tИ=15+(2016-2021)=10



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Для ОЭЗ «Алабуга»:

tА=15+(2016-2013)=18

Для г. Елабуга и г. Набережные Челны:

tЕ=tНЧ=15+(2016-2010)=21

По формуле (3.1) рассчитаем численность населения в населенных пунктах, приняв средний годовой прирост населения за 3 % и год перспективного планирования как 2031 год:

– Иннополиса Ht(И) = 155000 * [1 + ]10 = 159 650 человек;

– ОЭЗ «Алабуга» Ht(А) = 3046 * [1 + ]18 = 5 186 человек;

– Елабуги Ht (Е) = 70 728 * [1 + ]21 = 131 575 человек;

– Набережных Челнов Ht(НЧ) = 513 197 * [1 + ]21 = 954 698 человек.

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на основе статистических данных, полученных предприятиями связи за предшествующие проектированию годы. Практически эти взаимосвязи выражают через коэффициент тяготения Кт, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах, от (0,1 до 12)%. В проекте можно принять КТ = 5%, т.е. КТ = 0,05.

Учитывая это, а также то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородной связи имеют превалирующее значение, предварительно необходимо определить количество телефонных каналов между заданными пунктами. Для расчета количества телефонных каналов можно воспользоваться приближенной формулой [Л.5]:

, 				 (3.2)



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

где  и  - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются равными 5%, тогда =1,3;  = 5,6;

у – удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, у=0,05 Эрл;

ma и m - количество абонентов, обслуживаемых оконечными АМТС соответственно в пунктах А и Б.

В перспективе количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равны 0,3, количество абонентов в зоне АМТС:



Рассчитаем эти значения:

m(И)   = 0,3 * 159 650 = 47895;

m(Е)  = 0,3 * 131 575 = 39 476;

m(А) = 0,3 * 5 186 = 1 556;

m(НЧ)  = 0,3 * 954 698 = 286 409.

Количество телефонных каналов на участках проектируемой трассы рассчитаем по приближенной формуле (1.2):

nтлф(И-Е) = 1,3*0,05*0,05 *   + 5,6 = 76;

nтлф(И-А) = 1,3*0,05*0,05 *  + 5,6 = 10;

nтлф(И-НЧ) = 1,3*0,05*0,05* + 5,6 = 139;

nтлф(Е-А) = 1,3*0,05*0,05* + 5,6 = 10;

nтлф(Е-НЧ)  = 1,3*0,05*0,05* + 5,6 = 118;

nтлф(А-НЧ) = 1,3*0,05*0,05* + 5,6 = 11.

Таким образом, общее число каналов для телефонной связи между 



заданными пунктами будет nтлф(Общ) = 76+10+139+10+118+11 = 364.



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

По кабельной линии передачи организовывают каналы и других видов связи, а также учитывают и транзитные каналы. Общее число каналов между двумя АМТС будет равно [Л.5]: 



где nтг – число каналов ТЧ для телеграфной связи;

      nв – то же, для передачи сигналов вещания;

      nпд – то же, для передачи данных;

      nг – то же, для передачи газет;

      nтр – число транзитных каналов;

      nтв – число каналов тональных частот (ТЧ), исключаемых из передачи телефонной информации для организации одного канала телевидения.

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, целесообразно общее число каналов между пунктами выразить через телефонные каналы. В проекте можно принять [Л.5]

,

Тогда общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле:

.

В проекте можно предусмотреть два двухсторонних телевизионных канала 2nтв. Так как трасса проходит столицу республики Татарстан, то каналы телевидения можно предусмотреть.

Поэтому общее число каналов будет nтлф = 2nтлфОБЩ + 2880= 2*364 + 2880= 3608.















Расчет пропускной способности линии связи

Чтобы учесть перспективу развития проектируемой сети связи, увеличим общее число каналов на 30%: 

3608*1,3 = 4690 каналов ТЧ (64 кбит/с)

Отсюда видно, что для осуществления полноценной передачи трафика между Иннаполисом, Елабугой, ОЭЗ «Алабуга» и Набережными Челнами с вводом/выводом информации на конечных пунктах, необходимо оборудование и линия передачи с пропускной способностью не менее 4690х64 кбит/с, что составляет 300160 кбит/с или 293,1 Мбит /c.

Между указанными пунктами нужно организовать также передачу услуг, указанных в таб. 4.1. Примем количественные харакетристики с учетом года перспективного проектирования сети 2031 г.

Таблица 4.1 Количественные характеристики пользователей телекоммуникаций в населенных пунктах.

Данные по городам, чел.

Иннополис, количество

Елабуга, количество

ОЭЗ «Алабуга», количество

Набережные Челны

Численность населения

159650

131575

5186

954698

Количество обычных пользователей сети Интернет

19158

15728

612

22093

Количество продвинутых пользователей сети Интернет

383

314

12

441

Нагрузка в единицах измерения скорости передачи данных рассчитывается по формуле [Л.11]:

, бит/сек 						(4.1)



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

где V – скорость передачи кбит/сек;

Э – удельная нагрузка в ЧНН;

N – количество пользователей.



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Интернет-пользователи: «обычные» – VОП=512 кбит/с, ЭОП=0,05; «продвинутые» – VПП=2 Мбит/с, ЭПП=0,03.

Интернет-нагрузка, создаваемая «обычными» пользователями сети Интернет для г. Иннополис:



Интернет-нагрузка, создаваемая «обычными» пользователями сети Интернет для г. Елабуга:



Интернет-нагрузка, создаваемая «обычными» пользователями сети Интернет для ОЭЗ «Алабуга»:



Интернет-нагрузка, создаваемая «обычными» пользователями сети Интернет для г. Набережные Челны:



Интернет-нагрузка, создаваемая «продвинутыми» пользователями сети Интернет для г. Иннополис:



Интернет-нагрузка, создаваемая «продвинутыми» пользователями сети Интернет для г. Елабуга:



Интернет-нагрузка, создаваемая «продвинутыми» пользователями сети Интернет ОЭЗ «Алабуга»:



Интернет-нагрузка, создаваемая «продвинутыми» пользователями сети Интернет для г. Набережные Челны:



Обща нагрузка по всем направлениям составит:

Р=РК+РОП+РПП=293,1+478,95+393,2+15,3+552,325+229,8+188,4+7,2+264,6=2422,875Мбит/с



Выбор трассы линии передачи

В соответствии с техническим заданием к дипломному проекту требуется спроектировать зоновую оптоволоконную линию связи между пунктами Иннополис – ОЭЗ Алабуга – Набережные Челны. 



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист



Выпускная квалификационная работа

Длина трассы должна быть минимальной. Трасса проходит по землям несельскохозяйственного назначения в обход участков возможных обвалов и оползней, а также зон, зараженных грызунами. При проектировании учитывалось расположение подземных коммуникаций, высоковольтных линий и электрофицированных железных дорог. В населенных пунктах в основном трасса проходит по существующей или проектируемой кабельной к.......................