Характеристика оборудования

Мультиплексор "Акула" предназначен для передачи между двумя или несколькими (до 132) пунктами связи по одному или двум оптическим одномодовым или многомодовым волокнам:

• совместной передачи потоков Е1 и потоков Ethernet в пределах пропускной способности 135,168 Мбит/с;

• или до 66 цифровых потоков Е1;

• или до 18 потоков Ethernet с интерфейсом 10Tx/100Tx, каждый с пропускной способностью от 2,048 Мбит/с до n*2,048 Мбит/с, n=1 до 22, и общей пропускной способностью не более 2,048*22*3=135,168 Мбит/с;

• дополнительного потока Ethernet 10Tx/100Tx с пропускной способностью 100 Мбит/с (или 16 Мбит/с в случае разрыва ВОЛС).

Аппаратура работает между двумя или несколькими (до 132) пунктами связи по одному или двум оптическим одномодовым или многомодовым волокнам.

Тракты E1 и потоки Ethernet 10Tx/100Tx могут организовываться в любом количестве (в пределах возможности аппаратуры) между любыми полукомплектами соединенными оптическим волокном.

Дополнительный поток Ethernet c пропускной способностью 100 Мбит/с позволяет включить в одну подсеть заданные пользователем полукомплекты.

Управление и конфигурация

Конфигурация сети, контроль и управление всеми полукомплектами, местными и удаленными может осуществляться из любого пункта связи с компьютера типа IBM PC, имеющего порт Ethernet. Для конфигурирования и контроля работы всей сети используется программа «Центр управления ЦВОЛТ».

Аппаратура – асинхронная. От синхронной аппаратуры отличается тем, что не нужно задавать источник синхронизации и зависеть от него. Вследствие этого, аппаратура для передаваемых потоков Е1 абсолютно прозрачна.

Топология сети

• «точка-точка по одному волокну» (пунктов связи – 2);

• «связь по одному волокну между несколькими пунктами связи» (пунктов связи – 132);

• «кольцо с резервированием по одному волокну между несколькими пунктами связи» (пунктов связи – до 132);

• «кольцо» (пунктов связи – 132).

 Максимальная длина участка регенерации зависит от типа оптического волокна и типа используемого лазера и варьируется от 60 до 120 км в зависимости от типа полукомплекта.

Минимальная длина участка регенерации равна нулю.

Функциональные возможности ЦВОЛТ "Акула"

Модификации отличаются количеством выделяемых потоков Е1 (11, 22, 33, 44, 55, 66), количеством выделяемых потоков Ethernet 10Tx/100Tx (1, 7, 13, 19), типом оптического модуля (одно или двухволоконный), мощностью излучения лазера. Наличие разных модификаций полукомплектов позволяет гибко решать задачи по организации связи и экономить при этом ресурсы.

Все полукомплекты аппаратуры обеспечивают резервирование линейного тракта, что позволяет обеспечить бесперебойную передачу группового потока в случае обрыва волокна на одном из участков сети или в случае пропадания питания в одном из пунктов связи.

Аппаратура имеет возможность пропускать VLAN.

Таблица 4. Параметры оборудования

Количество оптических трактов	-	2;
Количество потоков Е1 одного полукомплекта	-	до 66;
Макс. кол-во потоков Е1 в оптическом кольце	-	66;
Скорость передачи группового потока	-	155, 520 Мбит/с;
Количество каналов Ethernet	-	до 18;
Пропускная способность канала Ethernet	-	от 2,048 до 135, 168 Мбит/с;
Канал служебной связи	-	64 кбит/с;
Канал контроля и управления работой удаленных полукомплектов	-	Ethernet 10Tx/100Tx;
Тип синхронизации аппаратуры	-	100% асинхронная;
Резервирование группового потока	-	автоматическое (500 мкс…1 мс);
Максимальная мощность излучения, ПРД	-	0 дБм;
Максимальная чувствительность приемника	-	-33 дБм;
Минимально допустимое затухание участка регенерации, при котором коэфф-т ошибок будет не хуже 10-12	-	0 дБ;
Максимально допустимое затухание участка регенерации, при котором коэфф-т ошибок будет не хуже 10-12	-	30 дБ (по 2-м волокнам) 20 дБ (по 1 волокну);
Максимальная длина участка регенерации	-	120 км;
Минимально допуст. длина участка регенерации	-	0 км;
Тип источника излучения	-	лазерный диод;
Длина волны излучения	-	1310 или 1550 нм;
Стандартный оптический разъем	-	FC или SC;
Параметры трактов Е1	-	рек. G-703;
Требования к оптическому кабелю	-	одномодовый или многомодовый;
Напряжение питания	-	пост. ток -36…-72В переем. ток ~220В;
Потребляемая мощность, не более	-	30 Вт;
Вес	-	3 кг;
Размеры	-	482х188х45 мм.
Конструкция	-	отдельный блок для установки в стойку 19", высотой 1U

Возможные схемы организации связи показаны на рисунке 4, Рис. 4. Варианты включения аппаратуры.

Выбор кабеля

Так как мы прокладываем трассу под грунтов, то нам необходимо выбрать тип кабеля, соответствующий этому условию.

Для подземной прокладки кабелей (в грунт, в кабельной канализации) нужно использовать конструкции с броней из стальной гофрированной ленты. Это позволит защитить их от атак грызунов и случайных механических повреждений при прокладке и эксплуатации. К таким конструкциям относятся кабели UT или LT типов -02, -03, -04. Участок трассы местный, протяженность небольшая, поэтому выберем из ряда UT.

Кабель типа UT-01 представляет собой облегченную конструкцию (без брони), которая удобна на небольших распределительных участках для прокладки в кабельной канализации, в грунт в пластиковых трубках, в местах, не зараженных грызунами, по стенам зданий сооружений. Число волокон – до 24.

Кабель типа UT-02 несколько дороже среди других в этой линейке, но механически наиболее прочный. Броня из стальных проволок надежно защищает от грызунов, поэтому такой кабель наиболее удобен для прокладки в грунт. В то же время, небольшие размеры защитной трубки и толщина оболочки делают его достаточно гибким и для прокладки в канализации. Число волокон – до 24.

Кабель типа UT-03 – недорогой, с неплохими механическими характеристиками, наиболее удачен для прокладки в кабельной канализации. Наличие гофрированной брони позволяет прокладывать его и непосредственно в грунт, особенно в пластиковых защитных трубках, а также по наружным стенам зданий и сооружений. Наиболее популярная конструкция среди малогабаритных распределительных кабелей. Число волокон – до 24.

Кабель типа UT-04 является самым экономичным за счет уменьшенных размеров модульной трубки и толщины оболочки. Однако он обладает неплохими механическими характеристиками и оптимален для прокладки в кабельной канализации, а наличие гофрированной брони позволяет прокладывать его и непосредственно в грунт, особенно в пластиковых защитных трубках, а также по наружным стенам зданий и сооружений. Число волокон– до 24. [6]

Из предложенного списка выберем кабель типа UT-02. его характеристики представлены в таблице 3.

Рис. 6 Внешний вид кабеля:

Таблица 3. Характеристики ОК

Количество волокон, шт.		2 — 6	8 — 12	14 — 24
Диаметр оптического модуля, мм		2.5	3.0	3.6
Диаметр стальной проволоки, мм		0.8
Толщина внешней оболочки, мм *		2
Диаметр кабеля, мм *		9.9	10.4	11.0
Масса кабеля, кг/км **		136	153	171
Мин. радиус изгиба, постоянный/динамический		10 / 20 диаметров кабеля
Макс. нагрузка при растяжении, Н		3000 / 1200 (краткоср./долгоср.)
Макс. нагрузка при сжатии, Н/100мм		2000 / 600 (краткоср./долгоср.)
Допустимые температуры	работы	-40°C — +60°C
	хранения	-50°C — +70°C
	инсталляции	-20°C — +50°C

(*) - допустимое отклонение +/- 0.2 мм (**) - усреднено

Назначение: Для прокладки в грунтах всех категорий (без мерзлотных деформаций), в кабельной канализации, трубах, на мостах и эстакадах, в тоннелях, коллекторах при вводе в здание, в том числе в местах зараженных грызунами В оптический кабель закладывается оптическое волокно Fujikura FutureGuide — LWP (соответствует ITU-T G.652.D).

Характеристики этого волокна представлены в таблице 4.

Таблица 4. Характеристики ОВ

Механические характеристики:

• Диаметр оболочки: 125.0 ± 0.7 μм

• Погрешность концентричности сердцевины: ≤0.5 μм

• Погрешность концентричности оболочки/покрытия: ≤12 μм

• Усилие снятия покрытия: 1.3 — 8.9 Н

• Диаметр покрытия: 245 ± 5 μм

• Неокруглость покрытия: ≤1.0%

• Испытание на прочность (proof-test): ≥1.0% (0.7 ГПа)

• Радиус собственной кривизны волокна: ≥4.0 м

Межмодовая дисперсия отсутствует т.к. передается одна мода. Для одномодовых ОВ находится ненормированная величина среднеквадратичной дисперсии по формуле:

где  - ширина полосы оптического излучения (=3.2нм);

В качестве источника оптического излучения подобрали лазерный диод фирмы Lasertron QLM1500SM, у которого:

Таблица 5. Параметры опт.излучателя

Фирма-изготовнтель	Марка	Активный материал	Длина волны излучения, нм	Ширина спектра излучения, нм	Мощность излуче -ния, МВт	Пороговый ток, мА
Lasertron	QLM1500 SM	InGaAsP	1500. ..1560	3,20	0,5	30

_н – нормированное значение дисперсии ( );

Максимальная скорость передачи информации по одномодовому ОВ, которая может быть найдена по формуле, подставив в нее среднее из технических данных значение длины регенерационного участка l_{ру ср} :

где  - ненормированная величина среднеквадратичной дисперсии;

Далее полученную максимальную скорость передачи информации по ОВ следует сравнить со скоростью передачи цифрового сигнала, в линейном тракте выбранной ВОСП. При этом должно соблюдаться условие:

где В=2.048 Мбит/с - скорость передачи цифрового сигнала в линейном тракте;

325,53 Мбит/с > 2.048Мбит/с,

данное соотношение говорит о том что ОК и используемая аппаратура «совместимы».

Расчет предельных длин участков регенерации

Для расчета воспользуемся данными по мультиплексору, приведенными в таблице 2.

Длина РУ ВОСП определяется двумя параметрами суммарным затуханием РУ и дисперсией сигналов ОВ.

=140 км

Максимальные и минимальные длины РУ с учётом только затухания оптического сигнала, то есть потерь в ОВ, потерь в устройствах ввода/вывода (разъемных соединениях), количество разъемных соединений нет, поэтому их не учитываем потерь в неразъемных соединениях при монтаже и строительстве длин кабеля:

- энергетический потенциал, Э = 30 дБ;

- коэффициент затухания ОВ, =0,22 дБ/км;

- пределы автоматического регулирования входного усилителя приемного тракта, А_АРУ=20дБ

l_с=2км - строительная длина ОК;

А_р=0,4 и А_н=0,08 - соответственно затухание оптического сигнала на разъемных и неразъемных соединениях, дБ.

Э_з = 6дБ - энергетический (эксплуатационный) запас системы.

Тогда по формулам (9) и (10) найдем и :

Межмодовая дисперсия отсутствует т.к. передается одна мода. Для одномодовых ОВ находится ненормированная величина среднеквадратичной дисперсии по формуле:

где  - ширина полосы оптического излучения (=3,2нм).

_н – нормированное значение дисперсии ( ).

Как было отмечено выше, длина регенерационного участка ВОСП зависит также и от дисперсии сигнала в ОВ. Максимальная длина РУ с учетом дисперсионных свойств. ОВ рассчитывается по следующей формуле [1]:

где σ – дисперсия сигнала в ОВ, с/км;

В – скорость передачи сигнала в линейном тракте, 155,52 Мбит/с

Так как протяженность трассы составляет 36 км, нет необходимости использования НРП.

Рассчитываем уровни оптического сигнала после каждого соединения линии

Р_ПРД= -3 дБм

Уровень сигнала после 1-го разъемного соединения (РС) станционного оптического кабеля и линейного ОК:

Уровень сигнала после 1-го РС:

Р_р1= Р_прд - А_р = -3 - 0,4 = -3,4 дБм.

Уровень сигнала после 1-го НС станционного оптического кабеля и линейного ОК::

Р_н1= Р_н0 - А_н = -3,4 - 0,08 = -3,48 дБм.

Уровень сигнала после 2-го НС:

Р_н2= Р_н1 - l_с - А_н = -3,48 - 20,22 - 0,08 = -4 дБм

Уровень сигнала после 3-го НС:

Р_н3= Р_н2 - l_с - А_н =.-4 - 20,22 - 0,08 = -4,52 дБм.

Уровень сигнала после 4-го НС:

Р_н4= Р_н3 - l_с - А_н = -4,52 - 20,22 - 0,08 = -5,04 дБм

Уровень сигнала после 5-го НС:

Р_н5= Р_н4 - l_с - А_н =.-5,04 - 20,22 - 0,08 = -5,56 дБм

Уровень сигнала после 6-го НС:

Р_н6= Р_н5 - l_с - А_н =.-5,56 - 20,22 - 0,08 = -6,08 дБм.

Уровень сигнала после 7-го НС:

Р_н7= Р_н6 - l_с - А_н = -6,08 - 20,22 - 0,08 = -6,6 дБм.

Уровень сигнала после 8-го НС:

Р_н8= Р_н7 - l_с - А_н =-6,6 - 20,22 - 0,08 = 7,12 дБм.

Уровень сигнала после 9-го НС:

Р_н9= Р_н8 - l_с - А_н = -7,12 - 20,22 - 0,08 = -7,64 дБм.

Уровень сигнала после 2-го РС:

Р_р2= Р_н11 - А_р =-7,64-0,4=-8,04

Восстановление на 2-ом

Уровень сигнала после 1-го РС:

Р_р1= Р_прд - А_р = -3 - 0,4 = -3,4 дБм.

Уровень сигнала после 1-го НС станционного оптического кабеля и линейного ОК::

Р_н1= Р_н0 - А_н = -3,4 - 0,08 = -3,48 дБм.

Уровень сигнала после 2-го НС:

Р_н2= Р_н1 - l_с - А_н = -3,48 - 20,22 - 0,08 = -4 дБм

Уровень сигнала после 3-го НС:

Р_н3= Р_н2 - l_с - А_н =.-4 - 20,22 - 0,08 = -4,52 дБм.

Уровень сигнала после 4-го НС:

Р_н4= Р_н3 - l_с - А_н = -4,52 - 20,22 - 0,08 = -5,04 дБм

Уровень сигнала после 5-го НС:

Р_н5= Р_н4 - l_с - А_н =.-5,04 - 20,22 - 0,08 = -5,56 дБм

Уровень сигнала после 6-го НС:

Р_н6= Р_н5 - l_с - А_н =.-5,56 - 20,22 - 0,08 = -6,08 дБм.

Уровень сигнала после 7-го НС:

Р_н7= Р_н6 - l_с - А_н = -6,08 - 20,22 - 0,08 = -6,6 дБм.

Уровень сигнала после 8-го НС:

Р_н8= Р_н7 - l_с - А_н =-6,6 - 20,22 - 0,08 = 7,12 дБм.

Уровень сигнала после 9-го НС:

Р_н9= Р_н8 - l_с - А_н = -7,12 - 20,22 - 0,08 = -7,64 дБм.

Уровень сигнала после 3-го РС:

Р_р2= Р_н11 - А_р =-7,64-0,4=-8,04 дБм.

На входе приемника уровень сигнала равен:

Р_пр= Р_р2 =-8,04 дБм.

Общее затухание на ОЛС:

А= Р_прд -Р_пр=-3-(-8,04)=5,04 дБм

Диаграмма распределения энергетического потенциала представлена на рисунке 7:

Рис. 7. Диаграмма уровней

На рисунке 8 представлена схема организации связ., на рисунке 9 - структурная схема станции.

Рис. 8 Схема организации связи