Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему «Проект волоконно-оптической линии передачи на участке Нижневартовск – Покачи»

Содержание:

Список используемых сокращений 5
Введение 6
1. Анализ теоретических аспектов построения волоконно-оптических линий передачи 10
1.1 Принципы построения волоконно-оптических линий передачи 10
1.2 Исследование архитектуры построения волоконно-оптических линий передачи 18
1.3 Классификация оборудования, необходимого для построения ВОЛП 25
1.4 Организация управления и мониторинга ВОЛП 36
2. Выбор трассы для прокладки оптического кабеля 45
2.1 Характеристика оконечных пунктов 45
2.2 Физико-географический очерк по трассе ВОЛП 47
2.3 Обоснование необходимости строительства кабельной линии 47
2.4 Выбор трассы на загородном участке 49
В приложении 2 приведены схемы прокладки оптического кабеля на указанных участках трассы. 50
3. Выбор системы передачи 51
3.1 Обоснование и расчёт числа каналов 51
3.2 Обоснование выбора системы передачи 55
3.3 Характеристика выбранной системы передачи 58
4. Расчёт характеристик оптического волокна и выбор оптического кабеля 62
4.1 Выбор типа оптического кабеля 62
4.2 Расчёт характеристик оптического волокна 67
5. Расчет длины регенерационного участка и размещение НРП 70
5.1 Определение длины регенерационного участка 70
5.2 Выбор метода организации электропитания 71
5.3 Размещение НРП 72
6. Принцип организации проектируемой сети 73
6.1 Топология проектируемой сети 73
6.2 Структурная схема организации связи 73
8. Строительство внутризоновой ВОЛП 79
8.1 Технология строительства ВОЛП 79
8.2 Прокладка оптического кабеля 82
8.3 Переход оптического кабеля через искусственные и естественные преграды 84
8.5 Соединение оптического кабеля и трубопровода 84
9. Монтаж оптических кабелей 87
9.1 Требования к неразъемным соединениям ОК 87
9.2 Организация рабочего места монтажа ОК 88
9.3 Монтаж муфт и оконечных устройств 89
10. Измерения в процессе строительства ВОЛП 91
10.1 Виды и назначение измерений 91
10.2 Метод вносимого затухания 93
10.3 Метод обратного рассеяния 94
11. Экономическая эффективность ВОЛП 96
11.1 Расчет капитальных вложений на строительство ВОЛП 96
11.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов 98
11.3 Расчет доходов от основной деятельности 100
11.4 Расчет срока окупаемости 101
12. Обеспечение безопасности жизнедеятельности при строительстве и монтаже ВОЛП 102
12.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при строительстве и монтаже ВОЛП 102
12.2 Разработка мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности при проведении работ 104
12.3 Организация безопасности жизнедеятельности при прокладке ОК в грунт 107
12.4 Организация безопасности жизнедеятельности при монтаже ОК 108
12.5 Разработка мероприятий по организации пожарной безопасности при проведении работ 111
Заключение 113
Список используемых источников 115
Приложение 1 118
Приложение 2 119
Приложение 3 121

Введение:

В современных условиях развития научно-технического прогресса постоянно растет объем обрабатываемых информационных ресурсов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, говорят о том, что рост объемов передаваемых данных увеличивается пропорционально росту валового продукта. Данный факт определяется требованиями расширения взаимосвязей между разнообразными звеньями производственной деятельности и увеличением объемов информационных ресурсов в самых различных сферах жизни человеческого общества. Сегодня стремительно повышаются требования к качеству и скорости передачи данных, разрабатываются новые современные сервисные предложения различных операторов связи.
Качественная и стабильная связь требуется для оперативного управления сферами человеческой деятельности, роста обороноспособности государства, удовлетворения культурных и бытовых потребностей граждан.
В настоящее время очень масштабное развитие и непосредственное применение получает волоконная оптика. Значительные темпы роста данного направления на мировом рынке превышают другие направления в области организации связи и составляют примерно 40 % в год.
Отмечу основные преимущества оптических кабелей. Наряду с экономией цветных металлов, они обладают нижеприведенными достоинствами:
— большая широкополосность, и, как следствие, возможность организации передачи значительного потока данных;
— низкие потери;
— отличные массо-габаритные характеристики;
— защищённость относительно внешних воздействий, а так же переходных помех;
— безопасность эксплуатации (отсутствие искрения, а так же коротких замыканий).
Как указывалось выше, основным преимуществом оптического волокна является огромная пропускная способность. Время показывает, что современные потребности человека постоянно увеличиваются, причем, со скорость гораздо более высокой, чем можно предполагать. Два десятка лет назад ВОЛП использовались, как правило, для организации магистральных линий связи — для соединения городов, стран и континентов. На сегодняшний день волоконно-оптические сети охватывает здания отдельных городов и поселков, а так же широко применяются при организации сетей в конкретных помещениях и офисах. Мощные многоуровневые современные системы связи используют очень сложные «интеллектуальные» технические средства и компоненты и требуют четкого контроля, а так же квалифицированного технического обслуживания.
Увеличение потребностей в расширении пропускной способности полосы пропускания носит по истине взрывной характер. Данный факт вынуждает разработчиков современных систем связи формировать такие решения, которые располагают значительным запасом пропускной способности, а так же позволяют увеличивать параметры производительности сетей.
Тема данной выпускной квалификаций работы – «Проект волоконно-оптической линии передачи на участке Нижневартовск – Покачи».
Стоит отметить, что в условиях Сибирского региона, который представляет собой огромные, малонаселённые пространства, удалённые от основных телекоммуникационных магистралей, существуют некоторые проблемы с организацией связи и передачей данных. Главная черта сибирских регионов – низкая плотность населения и огромные пространства.
Цель работы – разработка проектных решений по строительству волоконно-оптической линии передачи на участке Нижневартовск – Покачи.
Исходя из цели работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие задачи:
— исследовать принципы построения волоконно-оптических линий передачи;
— произвести исследование архитектуры построения волоконно-оптических линий передачи;
— произвести классификацию оборудования, необходимого для построения ВОЛП;
— рассмотреть организацию управления и мониторинга ВОЛП;
— исследовать характеристику оконечных пунктов;
— привести физико-географический очерк по трассе ВОЛП;
— дать обоснование необходимости строительства кабельной линии;
— произвести выбор трассы на загородном участке;
— произвести обоснование и расчёт числа каналов;
— произвести обоснование выбора системы передачи;
— дать характеристику выбранной системы передачи;
— произвести расчёт характеристик оптического волокна и выбор оптического кабеля;
— произвести расчет длины регенерационного участка и размещение НРП;
— определить структуру и топологию проектируемой сети;
— дать рекомендации по организации строительства ВОЛП;
— дать рекомендации по монтажу оптического кабеля системы передачи;
— произвести необходимые проверочные измерения системы;
— обосновать экономическую эффективность ВОЛП;
— разработать вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности при строительстве и монтаже ВОЛП.
Объект исследования – волоконно-оптическая линия передачи на участке Нижневартовск – Покачи.

Заключение:

После возникновения и последующего развития линий связи, появился новый, очень эффективный способ коммуникаций между абонентами. Изначально сети и системы связи использовались, как правило, для научных целей, однако, затем они стали применяться во все областях человеческой деятельности. Основная масса сетей при этом существовала обособленно друг от друга, решая конкретные задачи для отдельных групп пользователей.
Системы связи сегодня являются основой развития человеческого общества. Спрос на различные услуги связи — от телефонной связи до предоставления широкополосного доступа в сеть Интернет — стабильно увеличивается. Данный аспект формирует выдвижения новых требований, предъявляемых к современным сетям связи, пропускной способности систем связи, надежности и гибкости систем связи. Общепризнанным фактом является утверждение о том, что реализация потребностей человеческого общества в получении необходимых информационных ресурсов возможна сегодня на базе применения волоконно-оптических систем и линий связи.
Сегодня волоконно-оптические линии связи широко применяются повсеместно, поэтому анализ данной тематики является в высшей степени актуальной.
В выпускной квалификационной работе получены нижеприведенные результаты.
Подробно изучен район проектирования, особенности климатических условий проектирования, обоснована необходимость строительства ВОЛП на участке Нижневартовск – Покачи.
Разработана схема организации связи, на которой указаны оконечные и промежуточные пункты, оборудование, установленное в этих пунктах.
Рассмотрены методы прокладки, монтажа и измерений ВОЛП, вопросы по охране труда и технике безопасности, а так же воздействие на окружающую среду.
Проведен расчет значений основных экономических показателей, которые указывают на высокую эффективность реализации данного проекта.
В процессе проектирования:
— произведен выбор трассы строительства ВОЛП;
— произведен выбор необходимого оборудования и оптических кабелей;
— разработана схема организации связи;
— проработаны вопросы строительства и монтажа ВОЛП;
— проанализирована методика измерения основных параметров ВОЛП;
— обоснована экономическую эффективность разработанного проекта;
— рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности.
Таким образом, проектируемая ВОЛП является целесообразной и отвечает современным требованиям.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы изучен огромный объем теоретической информации по тематике исследования.
По завершению выпускной квалификационной работы можно достоверно утверждать, что все поставленные цели работы достигнуты и задачи полностью решены. Произведено:
1. Обоснование необходимости строительства.
2. Выбор трассы строительства ВОЛП на исследуемом участке.
3. Выбор трассы строительства ВОЛП и способа прокладки ОК.
4. Выбор оборудования, необходимого для строительства ВОЛП.
5. Выбор оптических кабелей.
6. Определение длины регенерационного участка.
7. Разработка схемы организации связи.
8. Измерения на ВОЛП.
9. Обоснована экономическая эффективность ВОЛП.
10. Анализ опасных и вредных производственных факторов при строительстве и монтаже ВОЛП.
По завершению работы необходимо отметить, что все поставленные задачи выполнены, цель работы в полной мере достигнута.

Фрагмент текста работы:

1. Анализ теоретических аспектов построения волоконно-оптических линий передачи
1.1 Принципы построения волоконно-оптических линий передачи

Рассматривать свет, как поток особых частиц впервые предложил Ньютон. Еще в 1905 году Альберт Эйнштейн, основываясь на теорию Планка, заявил о новой форме корпускулярной теории света, которая на сегодняшний день носит название квантовой теорией света. В 1917 году Эйнштейн обоснованно предсказал наличие явления вынужденного (индуцированного) излучения, на основе использования которого были созданы такие приборы, как квантовый усилитель.
В 1951 году советскими учеными В. А. Фабрикантом, М. М. Вудынским и Ф. А. Бутаевой было получено авторство на открытие принципов действия первого оптического усилителя. Чуть позднее — в 1953 году предположение о квантовом усилителе сделал ученом Вебером. В 1954 г. советские физики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров выдвинули предложение по конкретному проекту молекулярного газового генератора, а так же усилителя с теоретическим обоснованием. Независимо от них к подобной идее пришли ученые Гордон, Цейгер и Таунс. Они опубликовали в 1954 году сообщение о разработки квантового генератора, функционирующего на пучке молекул аммиака. Чуть — позднее в 1956 г. — Бломберген определеил возможность разработки квантового усилителя, работающего на основе твердого парамагнитного вещества. А в 1957 году подобный усилительный элемент был спроектирован Фехером. Сковелем и Зайделем. Основная масса квантовых генераторов и усилителей, построенных до 1960 г., функционировали в СВЧ диапазоне. Они получили название – мазеры — название происходило от аббревиатуры «Microwave amplification by stimulated emission of radiation», что переводится, как «усиление микроволн по средствам вынужденного излучения».
Следующий этап эволюции волоконных оптических систем связан с непосредственным перенесением известных принципов работы в оптический диапазон частот.
В 1958 году физики Таунс и Шавлов теоретически смогли обосновать создание оптического квантового генератора (ОКГ), функционирующего на твердом теле. В 1960 году Мейман спроектировал первый импульсный квантовый генератор на рубине. Практически одновременно с Мейманом вопрос о проектировании квантовых генераторов и усилителейх независимо был исследован советскими учеными Н. Г. Басовым, Ю. М. Поповым, О. Н. Крохиным.
В 1961 году физики Джанаван, Беннет и Эрриот создали первый в своем роде газовый генератор. В 1962 г. был воплощен в жизнь полупроводниковый оптический квантовый генератор, первый в своем роде. Оптический квантовый генератор получил название лазера. Термин «Лазер» сформировался в результате замены буквы «м» в слове «мазер» на букву «л» (от английского «light – свет»).
Тематика, связанная с волоконной оптикой, как отдельное направление техники, сформировалась в начале 50-х годов двадцатого века. В это время промышленностью выпускались тонкие волокна из разнообразных прозрачных материалов (например, стекло, кварц). Ранее были сделаны предположения о том, что если необходимым образом выбирать оптические характеристики внутренней и наружной среды оптического волокна, то луч света, который введен через торец кабеля в его сердечник, будет распространяться исключительно по нему, отражаясь при этом от оболочки кабеля. Даже в том случае, когда волокно будет изогнуто, луч света будет удерживаться внутри сердечника кабеля.
Световой луч, попав непосредственно в оптическое волокно, способен распространяться по произвольным криволинейным траекториям в зависимости от положения оптического волокна. Отмечу, что имеет место полная аналогия с протеканием по кабелю электрического тока. Именно поэтому оптическое волокно называют светопроводом (световодом). Волокна из стекла или кварца, толщина которых всего в 2–3 раза превышает толщину человеческого волоса, являются очень гибкими и прочными. Хотя, стоит отметить, что световоды, производимые в 50-х годах были недостаточно прозрачными. При длине 5-10 м световой сигнал в них поглощался практически полностью.
По современным меркам волоконная оптика или ВОЛП (Волоконно-Оптические Линии Связи) имеет совсем недавнюю историю. Однако использование света для передачи информации имеет более давние традиции.
Использование света для передачи сообщений в современном понимании телекоммуникаций началось в 1790-х с изобретением во Франции оптического телеграфа. К середине 19-го века общая протяженность линий равнялась 5000 км. Во второй половине 19-го столетия телеграф Морзе полностью вытеснил оптический телеграф. В конце 19-го столетия продолжились изобретения в области передачи света. Фотофон Белла был одним из представителей. В то же время английский изобретатель Тиндалл показал возможность передачи света в гнущемся водяном шланге, закладывая основы передачи света в замкнутой среде.