ВКР: Проектирование волоконно-оптической линии связи с использованием технологии DWDM между городами Ухта и Усинск

Поясн. записка 54 с., 18 рис., 4 табл., 36 источников, 4 прил.
ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО, МАГИСТРАЛЬНАЯ СЕТЬ, СПЕКТРАЛЬНОЕ УПЛОТНЕНИЕ, РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ УЧАСТОК, ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ, ДИСПЕРСИЯ, ОПТИЧЕСКИЙ БЮДЖЕТ, МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ.
Объектом разработки является волоконно-оптическая линия связи с использованием технологии DWDM.
Цель работы – разработка проекта ВОЛС между городами Ухта-Усинск.
В процессе работы была проанализирована текущая ситуация с магистральными сетями передачи данных в Российской Федерации. Были выбраны два города, между которыми отсутствует прямая магистральная линия связи. Было принято решение о проектировании магистральной линии связи между городами Ухта и Усинск с использование технологии DWDM. Были проведены расчёты необходимой пропускной способности, проектируемой ВОЛС, далее проводились расчёты регенерационных участков по дисперсии и затуханию, расчёты оптического бюджета линии.
В результате было выбрано необходимое количество каналов с требуемой скоростью передачи информации, выбрана необходимая длина регенерационного участка для стабильной и надежной передачи информации.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики: параметры оптического кабеля и оборудования мультиплексирования, которое обеспечивает требования по скорости и пропускной способности магистральной сети передачи данных.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 7
1 Анализ трассы ВОЛС и обзор применяемых технологий. 9
1.1 Обзор исходных данных проектируемой магистральной ВОЛС.. 9
1.2 Анализ трассы ВОЛС.. 10
1.3 Принципы проектирования магистральных ВОЛС.. 11
1.4 Обзор технологии DWDM... 13
1.4.1 Общее описание технологии DWDM... 13
1.4.2 Сети с использованием технологии DWDM... 17
1.4.3 Описание стандартов технологии DWDM, применяемых для построения магистральных ВОЛС.. 18
1.5 Обзор вариантов проектирования магистральной ВОЛС.. 19
1.6 Выводы по разделу. 21
2 Расчет параметров проектируемой системы DWDM... 22
2.1 Расчёт пропускной способности проектируемой системы DWDM... 22
2.2 Определение максимальной длины участка по затуханию и дисперсии. 26
2.4 Расчёт энергетического бюджета. 33
2.5 Анализ полученных данных. 34
2.6 Выводы по разделу. 34
3 Разработка и реализация основных проектно-конструкторских решений. 35
3.1 Обоснование технических требований к основным компонентам системы DWDM ………………………………………………………………………………..35
3.2 Выбор оборудования системы DWDM... 36
3.3 Выбор оптического кабеля. 41
3.4 Структура системы.. 44
3.5 Разработка схемы комбинированной структурной «Магистральная ВОЛС “Ухта-Усинск”» 44
3.6 Разработка схемы комбинированной расположения «Магистральная ВОЛС “Ухта-Усинск”». 45
3.7 Разработка схемы комбинированной соединений «Магистральная ВОЛС “Ухта-Усинск”» 45
3.8 Разработка чертежа общего вида «Оборудование узла «Усинск» магистральной ВОЛС “Ухта-Усинск”». 45
3.9 Выводы по разделу. 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Схема комбинированная структурная «Магистральная ВОЛС «Ухта-Усинск»». 51
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Схема комбинированная расположения «Магистральная ВОЛС«Ухта-Усинск». 52
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Схема комбинированная соединений «Магистральная ВОЛС «Ухта-Усинск»». 53
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Чертеж общего вида «Оборудование узла «Усинск» магистральной ВОЛС “Ухта-Усинск”» 54
За прошедшие несколько десятилетий требования в обмене информацией у людей возрастают исключительно высокими темпами. Быстрая и качественная передача разнообразной информации (видео, голоса, данных) требуется для развития экономики и социума в целом [1]. Оптическое волокно (ОВ) имеет возможность передавать огромное количество данных с помощью очень высокой частоты световых волн. Поэтому развитие и внедрение оптических технологий в телекоммуникации – это главный путь выполнения требований увеличивающихся потребностей общества в обмене информацией.
Технология спектрального разделения каналов передачи (англ. wavelength-division multiplexing, WDM - мультиплексирование с разделением по длине волны) позволила в реальности многократно (не менее чем в сотни раз) увеличить объединенный поток передаваемой по одному волокну информации при использовании выпускаемого активного оборудования. Суть метода WDM состоит в одномоментной передаче по одному ОВ независимых сигналов компонентами светового потока с отличными друг от друга длинами волн (разных цветов). Каждая компонента с определенной длиной волны представляет из себя отдельный оптический канал передачи данных со своим передатчиком и приемником. Добавление нового канала в линию передачи данных представляет из себя введение новой компоненты светового пучка на свободной длине волны и ни каким образом не затрагивает работу уже действующих каналов передачи данных. Для передачи данных по разным каналам могут использоваться аналоговые и цифровые сигналы, различные протоколы и скорости передачи. Такая возможность объединения, передачи по волокну и последующего разделения каналов с разными длинами волн несущей основана на принципе суперпозиции (независимости) волн в линейной оптике. Нелинейное взаимодействие волн может привести к появлению нежелательных перекрестных помех, и поэтому требуется принимать меры по ослаблению нелинейных эффектов в WDM-системах связи.
WDM - технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах.
Базис этой технологии был заложен в 1958 г., еще до появления самой волоконной оптики. Прошло примерно 20 лет, прежде чем были сконструированы первые компоненты мультиплексных систем. Развитие систем WDM произошло вследствие улучшения технологии производства ОВ, которая на порядок расширила рабочую полосу пропускания ОВ - с 30 до 340 нм. Затухание в полосе пропускания плавно изменялось в относительно небольших пределах: ±3 дБ, что в свою очередь позволило значительно (в 10-50 раз) увеличить шаг несущих и тем самым качественно упростить фильтрацию несущих на приемной стороне, исключив дорогостоящие элементы. Спектральное уплотнение является технологией передачи данных, которая дает возможность осуществить двунаправленную передачу различных протоколов по одному ОВ. Технология спектрального уплотнения применяется для более эффективного использования действующей волоконно-оптической инфраструктуры и повышения пропускной способности ОВ. [2]
Целью данного дипломного проекта является проектирование волоконно-оптической линии связи с использованием технологии DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - плотное мультиплексирование с разделением по длине волны) между городами Ухта и Усинск, которые являются крупными городами Республики Коми.
Актуальность данной темы связана с тем, что в г. Усинск проложена лишь одна магистральная ВОЛС (волоконно-оптическая линия связи) [3], что в перспективе не даёт гарантий по крупному увеличению пропускной способности, а также по стратегической неуязвимости канала связи. Имеющаяся магистральная линия связи с г. Усинск имеет свои достоинства, но в ближайшее будущее не будет соответствовать требуемой пропускной способности, так как потребности в пропускной способности и в надежности канала связи растут.
Из этого следует, что на участке Ухта-Усинск необходимо строительство новой магистральной ВОЛС по технологии DWDM, способной обеспечивать необходимые характеристики связи.
Для достижения поставленной цели необходимо выбрать маршрут прокладки оптического кабеля (ОК), рассчитать пропускную способность проектируемой системы DWDM, определить длины участков ВОЛС по затуханию и дисперсии, выбрать и установить необходимое оборудование на промежуточных и оконечных узлах, разработать структурную комбинированную схему магистральной ВОЛС, схему комбинированную расположения магистральной ВОЛС, показать комбинированной схеме соединений соединение элементов системы DWDM магистральной ВОЛС, а также разработать чертеж общего вида телекоммуникационного шкафа.
В первой главе рассмотрены общедоступные данные по магистральным сетям Российской Федерации, проведен анализ трасса ВОЛС, а затем представлен обзор технологии DWDM. В соответствии с этим был сделан выбор необходимой для проектирования технологии.
Вторая глава содержит расчеты основных информационно-технических характеристик, таких как пропускная способность проектируемой системы DWDM, определения максимальной длины участка по затуханию и дисперсии, дисперсии на участках усиления, энергетического бюджета.
В третьей главе представлены некоторые промышленные системы WDM и их сравнительные характеристики, на основе которых был проведен анализ и сделан выбор оборудования. В заключение были разработаны проектно-конструкторские решения в виде схем и чертежа.
Показать/скрыть дополнительное описание