Проектирование ВОЛС на участке Люберцы-Подольск

В последние годы происходит интенсивное обновление средств и сооружений связи, повышаются требования к скорости и качеству передачи. Успешное решение задач, предъявляемых к услугам связи, во многом зависит от качества линий связи. Традиционные симметричные и коаксиальные кабели связи не отвечают новым требованиям. Выходом из создавшегося положения стало широкое применение волоконно-оптических кабелей связи в сочетании с цифровыми системами передачи.
Помимо типа линии связи немаловажным является выбор трассы для прокладки кабеля, для того, чтобы изначально обеспечить неуязвимость линии связи от погодных, географических факторов и элементов человеческого факторы.
В выпускной квалификационной работе рассматривается организация и прокладка волоконно- оптической линии связи н ...

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………...4
1. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТРАССЫ ЛИНИИ СВЯЗИ……………………………………………………………………………..8
1.1. Параметры выбора трассы линии связи……………………………...8
1.2. Выбор трассы линии связи на проектируемом участке……………..9
2. ВЫБОР ОКОНЕЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КРОССОВ И ПРОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ………………………………………………….12
2.1. Выбор оптического кросса………………………………………...12
2.2. Выбор системы передачи………………………………………….17
2.3. Конфигурация оборудования SMS-600V………………………...20
3. ВЫБОР ТИПА КАБЕЛЯ…………………………………………..24
3.1 Сравнительная характеристика медного и волоконно- оптического кабеля……………………………………………………………………………..24
3.2. Выбор типа оптического кабеля…………………………………….27
4. МЕТОДЫ ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЯ……………………………….30
4.1 Основные принципы укладки кабеля………………………………..30
4.2. Прокладка кабеля кабелеукладчиком……………………………….31
4.3 Прокладка кабеля в открытую траншею…………………………….32
4.4 Прокладка кабеля в кабельную канализацию……………………….33
5. ВЫБОР ТИПА МУФТ……………………………………………..35
5.1 Назначение муфт и их разновидности …………………………….35
5.2. Монтаж оптического кабеля………………………………………...36
6. РЕШЕНИЕ ПО УСТРОЙСТВУ ВВОДОВ В ЗДАНИЯ ДО КРОССА………………………………………………………………………….39
7. ОБОСНОВАНИЕ ПО ЗАЩИТЕ ВОЛС ОТ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ, УДАРОВ МОЛНИИ, ВЛИЯНИЯ ЛЭП, ЗАЩИТЕ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ)…………………..41
7.1. Расчет защищенности от взаимных помех в ВОЛС……………….41
7.2. Расчет вероятности повреждения ВОЛС молнией………………...45
7.3.Расчет показателей надежности кабельной магистрали……………48
7.4. Расчет надежности на участке Люберцы- Подольск………………51
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА…...53
8.1.Расчет длины регенерационного участка……………………………53
8.2. Расчет длины РУ по затуханию……………………………………..53
9. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ………………...57
9.1 Общие положения…………………………………………………….57
9.2 Меры безопасности при прокладке кабеля………………………….58
9.3 Меры первой помощи при поражении лазерным излучением…….60
9.4 Меры безопасности при эксплуатации систем передачи…………...61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………...64

Объектом исследования выпускной квалификационной работы является организация связи, техническое обслуживание и ремонт волоконно-оптической линии связи на участке Люберцы-Подольск.
Цель данной выпускной квалификационной работы – рассмотреть основные принципы технического обслуживания и ремонта кабельных линий.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- произвести выбор оптимального варианта трассы линии связи;
- рассмотреть размещение оконечного оборудования кроссов и прочего оборудования;
- произвести оптимальный выбор типа кабеля;
- рассмотреть методы прокладки кабеля;
- произвести выбор типа муфт для ВОЛС;
- рассмотреть решение по устройству вводов в здания до кросса;
-произвести обоснование по защите ВОЛС от внешних электромагнитных влияний, ударов молнии, влияния ЛЭП, защите от механических воздействий);
- определить длину регенерационного участка;
- рассмотреть правила охраны труда .
Для решения данных задач выпускной квалификационной работы были рассмотрены и использованы нормативно- технические документы по строительству и обслуживанию волоконно- оптических линий связи.

Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку».Высокая защищённость от межволоконных влияний — уровень экранирования излучения более 100 дБ. Излучение в одном волокне совершенно не влияет на сигнал в соседнем волокне.Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметровМалые габариты и масса Тем не менее есть некоторые недостатки волоконно-оптических линий связи:Относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля (особенно, если в качестве силового элемента используется стеклопластиковый пруток) возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин.Сложность соединения в случае разрыва.Сложная технология изготовления как самого волокна, так и компонентов ВОЛП.Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании).Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Замутнение волокна с течением времени вследствие старения.Оптическое волокно является сегодня все более конкурентоспособным  носителем информации по отношению к меди. Развитие компьютерных технологий и средств связи приводит к тому, что в последние годы помимо традиционных услуг широко предоставляются новые виды услуг связи. Для сравнения достоинств и недостатков ВОЛС в таблице 3 рассмотрим виды услуг связи.Таблица 3. Перечень традиционных и новых видов услуг связиВиды традиционных услуг связи Виды новых услуг связиместная телефонная связьдоступ в Интернет по выделенной линии, технологии хDSL и по коммутируемой линиивнутризоновая телефонная связьпередача данныхтелеграфная связь услуги ISDNпредоставление в аренду каналов связи и физических цепей услуги интеллектуальных сетей пропуск трафика для операторов связимультисервисная сетьуслуги телефонной связи посредством таксофонов IP-телевидение.услуги доступа в Интернет посредством пунктов коллективного доступа. услуги SIP телефонииуслуги сети NGN «оптика в каждый дом»беспроводной широкополосный радиодоступ видеотелефонияПредоставление новых видов услуг связи, указанные в таблице 4 возможно только при достаточной пропускной способности и скорости передачи данных канала связи. Новые виды услуг связи требуют наличие скорости передачи данных в пределах 1 ГБит/с….10 ГБит/с. Поэтому, учитывая и другие достоинства волоконно- оптических линий, очевидно безусловное преимущество использования волоконно-оптических линий в связи. Достоинства волоконно-оптических линий обусловило их широкое применение в телекоммуникационных сетях самых разных уровней — от межконтинентальных магистралей до корпоративных и домашних компьютерных сетей. Доля участия оптических элементов в современных кабельных системах постоянно растет. Это обусловлено еще одним существенным преимуществом ВОЛС - невосприимчивостью к электромагнитным помехам и обеспечением более высокой безопасности информации, чем медный кабель. 3.2. Выбор типа оптического кабеля При проектировании оптических цифровых линий передачи необходимо принять оптимальное решение по выбору типа оптического кабеля. Выбор оптического кабеля для проектируемой ВОЛС Люберцы-Подольск произведем, исходя из следующих основных требований:1. Число оптических волокон в оптическом кабеле и их тип – одномодовые, градиентные, многомодовые – определяются требуемой пропускной способностью с учётом развития сети на период от 15-20лет выбранной системойпередачи, транспортной системой, схемой организации линейного тракта и с учётом резервирования. 2. Затухание и дисперсия оптических волокон, зависящие от излучения должны обеспечивать заданную или максимальную длину регенерационного участка и высокую экономичность ВОСП и ВОЛС, которые должны конкурировать с существующими системами передачи на базе симметричных и коаксиальных кабелей.3. Защитные покровы и силовые элементы оптического кабеля должны обеспечивать необходимую защиту оптических волокон от механических повреждений и воздействий, достаточную надёжность работы оптического кабеля.4. Кабель должен быть с малым затуханием, достаточной лёгкостью и за приемлемый отрезок времени сращиваться в муфтах и соединяться с помощью разъёмов в полевых и станционных условиях.Именно, исходя из этих соображений, произведем выбор типа оптического волокна. Выберем стандартные одномодовые волокна, которые обладают лучшими свойствами: длина регенерационного участка достигает 50... 100 км при высоких скоростях передачи, и обеспечено наилучшее качество передачи.В настоящее время в технике электросвязи в основном применяются кварцевые ОВ, область эффективного использования которых находится в диапазоне длин волн до 2 мкм.Исходя из экономичности проекта и условий прокладки, остановим свой выбор на кабелях отечественного производства для прокладки в грунт, работающих на длинах волн 1,31/1,51 мкм и километрическим затуханием 0,34/0,22 дБ/км соответственно.Выбираем кабель типа ОКЛБг, предназначенный для прокладки и эксплуатации в кабельной канализации, трубах, блоках, непосредственно в грунтах всех категорий, в том числе в районах с высокой коррозийной агрессивностью и территориях, заражённых грызунами, кроме подвергаемых мерзлотным и другим деформациям, а также через болота, озёра, несплавные и несудоходные реки глубиной до 15 метров. Характеристика оптического кабеля : Количество ОВ в кабеле - 2…216шт;Масса кабеля - 120…350 кг/км;Диаметр кабеля - 11…25 мм;Допустимое растягивающее усилие - 1,0…3,5кН;Допустимое раздавливающее усилие, не более - 3000 Н/100 мм;Стойкость к ударам - 15Н∙м;Минимальный радиус изгиба - 20мм;Диапазон рабочих температур - -40…+60 °С;Стойкость к продольному проникновению воды - отсутствует влага на свободном конце кабеля.Конструкция оптического кабеля типа ОКЛБг приведена на рисунке 5.Рисунок 5 – Конструкция ОКЛБг.1) Центральный силовой элемент - стеклопластиковый стержень2) Оптические волокна 3) Оптический модуль 4) Кордель (по заказу медные изолированные жилы дистанционного питания) 5) Тиксотропный гидрофобный заполнитель 6) Скрепляющая обмотка из нитей и лент 7) Периферийный силовой элемент - арамидные нити 8) Оболочка из полиэтилена 9) Броня из гофрированной стальной ламинированной ленты 10) Защитный шланг из полиэтилена.4.МЕТОДЫ ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЯ4.1 Основные принципы укладки кабеляПеред прокладкой оптического кабеля необходимо провести входной контроль, который производится в следующем порядке.Барабаны с кабелем, которые поступили на кабельную площадку, подлежат внешнему осмотру на отсутствие механических повреждений. Если в результате внешнего осмотра были найдены серьезные повреждения барабанов или кабеля, которые могут привести к повреждениям кабеля в процессе транспортировки или прокладки, а также к снижению эксплуатационной надежности, должен быть составлен коммерческий акт с участием эксперта или акт с участием представителей заинтересованных лиц. Найденные незначительные повреждения должны быть устранены собственными усилиями на месте. Если барабан невозможно отремонтировать на месте, то, по сообщению заказчика, кабель с него должен быть перемотан на исправный барабан плотными витками. Не допускается перемотка барабана на барабан, установленный на щеке. При перемотке необходимо осуществлять визуальный контроль целостности внешней оболочки кабеля. После снятия обшивки барабана проверяют наличие заводских паспортов, соответствие маркировке строительной длины, указанной на паспорте, маркировке, указанной на барабане, проверяют внешнее состояние кабеля на отсутствие вмятин, порезов, пережимов, перекручиваний и т. д. В паспорте на кабель должна быть указана длина ОК, коэффициент затухания ОВ. В том случае, если выведенный на щеку барабана конец кабеля имеет длину меньше 20,3 м (запас для измерения), то кабель необходимо перемотать, выводя необходимый запас нижнего конца на щеку барабана. При наличии заводских паспортов производят измерение затухания ОВ, предварительно просветив их электрическим фонариком. Измерения ОВ необходимо производить комплектом приборов для измерения потерь в первую очередь, методом "обрыва". В случае обрыва ОВ или превышения их километрического затухания от установленной нормы больше, чем на 0,1 дБ должен быть составлен акт и строительную длину необходимо вернуть заводу-производителю. Проверяют также электрический параметр ОК – сопротивление изоляции полиэтиленовой внешней оболочки (2000 МОмкм). Оптический кабель для линий связи может быть уложен следующим образом:- в кабельную канализацию или кабельный коллектор; -непосредственно в грунт , то есть в предварительно подготовленную траншею или с использованием кабелеукладчика;-подвес оптического кабеля, то есть воздушная линия связи.В каждом случае используются специальные кабели, отличающиеся типом оболочки, брони, допустимым растягивающим усилием и другими параметрами.По техническим нормативам прокладку оптического кабеля следует производить при температуре не ниже -10°С. В большинстве случаев прокладку кабеля в грунт предполагается производить бестраншейным способом с использованием кабелеукладчика, но в местах, где это невозможно, кабель прокладывается в кабельную канализацию.4.2. Прокладка кабеля кабелеукладчикомПрокладку кабеля бестраншейным способом предусмотрено выполнять ножевым кабелеукладчиком типа КНВ-1К (рис. 6).Рисунок 6 – Прокладка оптического кабеля кабелеукладчикомПрокладку рекомендуется производить под постоянным оптическим контролем, особенно на участках с неровной местностью. В этом случае ОВ кабеля соединяются между собой шлейфом в одно волокно. Контроль ведут с конца кабеля "А". На первое по счету волокно подключают оптический генератор, на последнее – измеритель поглощаемой мощности.До прокладки внутренняя часть кассеты кабелеукладчика должна быть освобождена от сварочных швов, заусенцев, острых кромок и других выступов, которые могут повредить оболочку кабеля.При прокладке ОК необходимо через каждые 4-6 км осматривать внутреннюю часть кассеты и по мере необходимости освобождать ее от загрязнения. В месте окончания одной строительной длины и начале другой вырывают котлован 200020001300 мм. Конец проложенного кабеля освобождают от кассеты. Длина конца кабеля, которую необходимо оставить, должна быть 8 м. С другой стороны котлована заряжают в кассету конец следующей строительной длины, оставляя ту же длину 8 м.4.3 Прокладка кабеля в открытую траншеюВ тех местах, где прокладка оптического кабеля кабелеукладчиком невозможна, кабель прокладывается в открытую траншею с помощью многоковшового экскаватора типа ЭР-2. Для прокладки в траншею кабель разматывают с помощью механизмов. Если на трассе есть преграды, то разматывают ОК вручную с использованием мер предосторожности. Дно траншеи освобождают от камней, выравнивают, на дно траншеи насыпают "постель" из песка или мягкого грунта. Оптический кабель укладывают без натяжения, но и без существенных отклонений от осевой линии, он должен плотно прилегать к дну траншеи и не иметь крутых изгибов.После прокладки кабеля в траншею осуществляют засыпку ее механизированным или ручным способом. Кабель засыпают песком или мягким грунтом на высоту 100 мм. Дальше засыпку осуществляют ранее вырытым грунтом.4.4 Прокладка кабеля в кабельную канализациюПри прокладке оптического кабеля в кабельную канализацию обязательно необходимо использовать такой прибор, как динамометр и лебедку с специальным тросом. В связи с тем, что оптический кабель имеет большие строительные длины (до 4 км) то его тяготение, категорически запрещается. При появлении кабеля в последнем колодце лебедку перемещают на расстояние до 20-25 метров и продолжают вытягивание кабеля из колодца, обеспечивая тем самым запас на выкладку и монтаж.При двухстороннем прокладывании ОК после прокладки кабеля в одну сторону оставшийся на барабане кабель разматывают, укладывают восьмеркой и таким же образом прокладывают в другую сторону.Закончив прокладку, кабель в месте, где заканчивается чулок, обрезают и герметизируют полиэтиленовым колпачком.На маленьких участках предполагается прокладка ОК в кабельную канализацию ручным способом рис. 7.Рисунок 7- Прокладка ОК в кабельную канализацию вручнуюа) вид сбоку; б) вид сверху; 1 – направляющая труба ТНГ; 2 – барабан с кабелем; 3 – устройство УРКР; 4 – воронка канальная БКП; 5 – ролик верхний; 6 – ролик нижний; 7 – лебедка проволочная ручная ЛПР; 8 – чулок кабельный ЧСК; 9 – компенсатор кручения ККР; 10 – распорка РГВ; 11 – блок кабельный БЛК.ВЫБОР ТИПА МУФТ 5.1 Назначение муфт и их разновидности Важной деталью волоконно оптической линии связи является оптическая муфта - небольшой короб, внутри которого расположены инструменты, необходимые для защиты места сварки оптического волокна от повреждения. Кроме того, оптическая муфта позволяет вывести одно или несколько волокон из кабеля для того, чтобы подсоединить его к активному сетевому оборудованию. В большинстве случаев кабельная муфта комплектуется сплайс-кассетой, которая позволяет уложить кабель несколькими витками — это обеспечивает дополнительную защиту места сварки и также позволяет хранить небольшой технологический запас оптических волокон. Оптическая муфта может использоваться в помещении, зачастую рядом с патч-панелями. Также ее можно разместить вне помещений. Иногда возникает необходимость в сварке разбитого волокна или же в ответвлении нескольких волокон. В таких случаях кабельная муфта незаменима. Ее можно разместить на столбе — если кабель оптоволокна протягивался на опорах. При необходимости использования в общедоступных местах в целях исключения несанкционированного вмешательства муфту рекомендуется прятать в антивандальный ящик. Имеются модели, которые можно спрятать в техническом кабельном колодце или небольшой вентиляционной шахте.Цены на муфту зависят от того, какое максимальное количество волокон может вместить оптическая муфта. Существуют модели на 24, 48, 96, 144 волокна и еще множество других. Чем больше емкость, тем выше стоимость модели. Также влияет на стоимость особенности конструкции муфты, в частности дороже стоят модели с возможностью герметизации. Оптическая кабельная муфта  бывает нескольких видов: проходная или тупиковая. Первая предназначена для соединения кабелей в местах разрыва, для наращивания кабеля или разветвления его. Вторая подходит для использования в конце ветки, тут оптическая муфта облегчает соединение с различным активным оборудованием. Имеются также муфты с компактными размерами, предназначенные для установки в условиях острого недостатка пространства — их еще называют городскими. Кабельная муфта вне зависимости от области применения и конструкции, отличается высокой точностью исполнения деталей, прочностью и долговечностью узлов. От ее качеств во многом зависит стабильность соединения и долговечность сварки. В сравнении с другими способами соединения оптических волокон кабельная муфта обеспечивает небольшие потери сигнала, при качественной сварке замутненность волокна не сильно ухудшает качество сигнала. Оптическая муфта обеспечивает надежную защиту кабеля от механического воздействия — она позволяет выдерживать большие нагрузки на скручивание, растяжение, поскольку нагрузку берет на себя неповрежденный участок кабеля. Также это превосходный вариант для организации разветвлений магистрали.5.2. Монтаж оптического кабеляМонтаж ОК – наиболее ответственная операция, предусматривается качество и дальность связи по волоконно-оптической линии передачи. Монтаж ОК должен обеспечивать надежные механические параметры сростки на резерв, вибрацию и требуемые нормы ограничения радиусов изгиба ОВ, работоспособность сростки в условиях длительного нахождения ОК в земле, в водоеме или телефонной канализации.Монтаж бывает двух видов: постоянный и временный.ОВ предусмотрено соединять с помощью электродуговой сварки. Этот метод более надежный, стабильный и не вызывает больших затрат. Он пригоден к полевым условиям, так как не требует предварительной обработки торцевых поверхностей волокон. За счет высокой температуры (1600С), создаваемой дуговым разрядом, концы волокон плавятся и при прижиме друг к другу крепко соединяются. Потери в таком сочетании не превышают 0,1-0,3 дБ (min 0.05 дБ).При монтаже муфты используется кассета с числом стержней, равное числу сращиваемых волокон. Сростки волокон крепятся на эбонитовую пластинку так, чтобы они не ощущали продольного влияния на разрыв. Армирующие элементы и жилы дистанционного питания соединяются напрямую, так, чтобы они воспринимали на себя растягивающее усилие, а ОВ вкладывают в виде петли.В процессе монтажа ОК производят контрольные измерения. Основными измерительными приборами являются: рефлектометр и оптический тестер, которые контролируют затухание светового потока на измеряемом участке линии ОК.На смонтированных регенерационных участках осуществляется измерение сопротивления изоляции внешней полиэтиленовой оболочки. Сопротивление изоляции полиэтиленовой внешней оболочки должно быть не меньше 2000 МОмкм до прокладки и не меньше 5 МОмкм после прокладки кабеля.После электрических проверок осуществляют измерение затухания ОВ кабеля на всем участке. Затухание ОВ кабеля всего регенерационного участка должно отвечать норме указанной в проекте.Для сращивания оптических кабелей применяются оптические муфты, представляющие собой пластиковые контейнеры, внутри которых расположена сплайс-пластина, удерживающая оптические волокна.Оптический кросс представляет собой устройство, посредством которого осуществляется соединение оптических волокон кабеля со стандартными разъёмами. Кросс выполняется в виде металлической (как правило) коробки, на внешней панели которой находятся оптические разъёмы, а внутри — сплайс-пластина. Соединение разъёмов кросса с волокнами кабеля осуществляется с помощью пигтейлов — коротких кусков оптического волокна с разъёмами. Разъём пигтейла с внутренней стороны кросса соединяется с внешним разъёмом кросса, а другой конец приваривается к волокну оптического кабеля. Сварка оптических волокон осуществляется в полуавтоматическом режиме специальными сварочными аппаратами.РЕШЕНИЕ ПО УСТРОЙСТВУ ВВОДОВ В ЗДАНИЯ ДО КРОССА При выполнении строительных и монтажных работ по организации кабельных вводов в здания и строительство телефонной канализации необходимо использовать согласованные с Заказчиком и с собственниками зданий и помещений рабочие чертежи и спецификации, Проекты и разрешения на строительство. При строительстве волоконо- оптической линии на участке Люберцы-Подольск трасса прокладки будет выглядеть следующим образом. Между населенными пунктами Люберцы- Подольск – 59,3км кабель проложить с помощью кабелеукладчика .Возле н.п. Дзержинский волоконно- оптический кабель протяженностью 6,8 км проложен в траншею, так как грунт вблизи этого населенного пункта отличается своей твердостью, и нет возможности прохода кабелеукладчика по географическим показателям.На трассе имеется 16 пересечений с дорогами, ЛЭП, газовыми коммуникациями. На этих участках протяженностью 4,5 км. грунт выработан вручную, оформлены переходы.Внутри г.Люберцы и г. Подольск ВОЛС проложена по существующей кабельной канализации распределительной сети связи города, через 21 колодец, протяженностью 2,3 км. ( в Подольске через 9 колодцев, протяженностью 1,2км.). Во дворе узла связи по адресу: г.Люберцы, ул. Октябрьский пр-т, 211 ВОЛС заведена в пристанционный колодец ККС-2. Из колодца по трубопроводу оптический кабель заведен в шахту и закреплен на консолях кабельроста. В качестве трубопровода от действующей канализации до ввода кабеля в шахту использованы полиэтиленовые трубы с внешним диаметром 63 мм, поставляемые длинномерными отрезками (до 200 м). Стены шахты, перекрытие и пол должны быть выполнены из огнеупорных материалов и должны исключать проникновение вредных газов и грунтовых вод внутрь помещения. Шахта должна иметь отдельный самостоятельный вход с огнестойкой дверью шириной не менее 900 мм; устройство окон в стенах шахты не допускается.