2.1 Общие положения по проектированию ВОЛП

Исходными данными для проектирования ВОЛП являются:

• схема организации связи;
• технические характеристики на аппаратуру и кабели различных производителей, включая надежность и стоимость;
• протяженность участков регенерации;
• требуемая пропускная способность (линии передачи), в том числе и на перспективу;
• требуемые показатели надежности для ВОЛП в зоне действия оператора связи.

На первом этапе проектирования кабельных трасс и сетей рекомендуется рассмотреть технико-экономическое обоснование различных вариантов реализации схемы организации связи, для чего может потребоваться точный выбор кабельной продукции, например на сайте http://sovsys.by/ru/products/product-1276.html, а также выбор значений исходных данных для дальнейшего проектирования кабельного соединения:

• определение состава оборудования и протяженности кабеля, задействованных в проекте;
• расчет длин участков регенерации;
• расчет и проектирование показателей надежности; оценка экономической эффективности мероприятий по повышению надежности;
• расчет запасов ЗИП и их распределения;
• оценка технико-экономической эффективности реализации вариантов проекта.

Рекомендуется с целью сокращения капитальных затрат на местности с грунтами высокой категории проектировать прокладку оптического кабеля на опорах ВЛ в соответствии с основными положениями по проектированию ВОЛП-ВЛ, изложенными в п. 2.5.

При проектировании ВОЛП с целью повышения надежности, уменьшения эксплуатационных расходов и капитальных затрат, связанных с развитием на перспективу, рекомендуется в соответствии с РД 45.047-99 ориентироваться на:

• использование ОК только с одномодовыми оптическими волокнами (ОВ) даже на участках сети с малой пропускной способностью;
• применение ОК с резервными ОВ;
• применение более высокоскоростной аппаратуры линейного тракта (на одну или две ступени иерархии для ЦСП ПЦИ и на один или два уровня CTM-N в ЦСП СЦИ), по сравнению с исходными данными в части требуемой пропускной способности.

Действительно, при внедрении первых поколений ВОСП на местных и внутризоновых первичных сетях использовались ОК с многомодовыми ОВ. Сегодня эти ВОЛП бесперспективны, т.к. не позволяют увеличить при работе во 2-ом окне прозрачности (при длине участка регенерации 30 км) скорость передачи выше Е3 (480 ОЦК).

Появление и дальнейшее совершенствование одномодовых ОВ позволило резко увеличить предельную величину произведения ВхL, где В _ скорость передачи, L - длина участка регенерации. Например, для ОК с самыми дешевыми ОВ при длине L=100 км предельная скорость передачи соответствует уровню С'ГМ-16 (30 тыс.ОЦК).

Кроме того, отличием одномодовых ОВ от многомодовых является и то, что предельная L по скорости передачи В зависит не только от параметров среды (хроматическая дисперсия), но и от параметров аппаратуры (ширина спектра оптического излучения). Таким образом, на том же типе ОК, при той же L скорость передачи в оптическом волокне может быть увеличена заменой аппаратуры (с другим источником излучения).

Такие ВОЛП уже имеют более долгосрочную перспективу.

Целесообразность прокладки ОК с резервными ОВ имеет несколько аспектов. Во первых, это запас по пропускной способности ВОЛП на перспективу развития, так называемый пространственный способ уплотнения информации. При этом, увеличение числа ОВ в ОК в 10 раз приводит к увеличению затрат на сооружение ВОЛП всего на 20 %. Во-вторых, это эффективное использование резервных ОВ для увеличения надежности функционирования ВОЛП. При этом резервные ОВ могут быть использованы:

• для замены рабочих, если их параметры в процессе прокладки или эксплуатации вышли за допустимые пределы;
• для организации переключения на резервный линейный тракт для ВОЛ11 ПЦИ или на резервную мультиплексную секцию для ВОЛП СЦИ;
• для обнаружения и локализации причин постепенно развивающихся отказов без перерыва связи подключением оптического рефлектометра к резервным ОВ, если эти причины являются общими для всех ОВ в ОК (например, в случае перегибов в ОК из-за смещения грунта, повреждения соединительной муфты и т.д.).

Целесообразность применения более высокоскоростной аппаратуры окончания линейного тракта (АЛТ) по сравнению с требуемой пропускной способностью легко поясняется примером на рисунке 2.1 для случая проектирования системы ИКМ-120 на ОК. Для простоты па рисунке изображено одно направление передачи.

В первом варианте (рис. 2.1а) для этого используется только АЛТ для передачи цифрового потока Е2(АЛТ-2), во втором варианте (рис. 2.1б) для этого используется уже АЛТ для передачи цифрового потока Е3 (АЛТ-3) и дополнительно комплект третичного временного группообразования (ТВГ).

б) вариант передачи Е2 в составе Е3 по ОК

СОК - станционный ОК

ЛОК - линейный ОК

УССЛК - устройство соединения волокон станционных и
линейных кабелей

Рис. 2.1

На первый взгляд значительные дополнительные аппаратные затраты во втором варианте тем не менее приводят к увеличению затрат в целом на сооружение ВОЛП всего на 0,5... 1,0 %. Зато получаем огромный выигрыш при необходимости увеличения скорости передачи в перспективе. Практически, это не связано ни с какими дополнительными затратами и не приводит к перерыву связи. В первом же варианте для увеличения пропускной способности еще на один поток Е2 потребуется либо установка еще одного комплекта аппаратуры АЛТ-2 и, главное, занятие дополнительных ОВ в ОК (при их наличии), что резко снизит эффективность вложенных капитальных затрат на сооружение ВОЛП, либо переход ко второму варианту, но эти работы будут связаны уже с перерывом связи.

Целесообразно ориентироваться на применение аппаратуры с большей пропускной способностью и при проектировании ВОЛП СЦИ.

Синхронный мультиплексор СТМ-16 дороже по стоимости мультиплексора СТМ-4 всего па 30 - 40 %, что опять же приведет к увеличению затрат в целом на сооружение ВОЛП всего на несколько процентов. Однако дополнительная пропускная способность аппаратуры СЦИ до того, как будет востребована необходимостью увеличения скорости передачи в перспективе, может быть эффективно использована, как это уже отмечалось выше, для увеличения надежностных показателей применением резервирования в подсети.

При проектировании ВОЛП рекомендуется также в соответствии с ориентироваться на:

• организацию однопролетных ВОЛП на местных первичных сетях;
• организацию однопролетного участка ВОЛП между двумя соседними сетевыми узлами на внутризоновых и магистральной первичных сетях, применяя для этого, при необходимости, оптические усилители (ОУ);
• гибкое использование в зависимости от назначения и возможностей различных способов уплотнения информации: временного, спектрального и пространственного.

Действительно, современный уровень компонентов ВОСП позволяет при организации соединительных линий на местных первичных сетях, на достаточно дешевой и компактной АЛТ с применением источников излучения первого поколения лазеров Фабри-Перо перекрывать одним пролетом все возможные протяженности при работе в том или ином окне прозрачности.

Сегодня, большинство изготовителей АЛТ, ориентируясь на рынок средств связи, выпускают, как правило, целое семейство АЛТ в едином конструктиве, но разной стоимости в зависимости от перекрываемого затухания (длины участка регенерации от 10 до 150 км), что приводит к большей гибкости по его применению на сети операторами связи.

Появление ОУ и их применение в составе АЛТ позволило увеличить предельную длину участка регенерации более чем в 2 раза, т.е. появилась возможность в большинстве случаев проектировать трассу ВОЛП на внутризоновых и магистральной первичных сетях через сопутствующие сетевые узлы.

Определены следующие три типа ОУ:

ОУ1 - ОУ передачи, с большим значением мощности насыщения, предназначенный для использования непосредственно на выходе оптического передатчика (ПдУ) АЛТ для увеличения уровня мощности сигнала;

ОУ2 - ОУ приема, с очень низким уровнем шума, предназначенный для использования непосредственно на входе оптического приемника (ПрУ) АЛТ для увеличения его чувствительности;

ОУ3 промежуточный ОУ, с низким уровнем шума, который следует включать между участками пассивного волокна для увеличения длины участка регенерации;

Возможные схемы применения ОУ в соответствии с определениями ОУ1, ОУ2, ОУ3 приведены на рисунке 2.2.

Дополнительная возможность по схемам применения ОУ (а, б и в) по существу увеличила ассортимент в семействе АЛТ, выпускаемых многими изготовителями аппаратуры. Оптические стыки АЛТ с применением ОУ классифицированы в ОСТ 45.178 по протяженности длины участка регенерации как стыки чипа V (vеry-очень длинные) и U (ultra-сверхдлинные). Стыки типа V соответствуют либо схеме: ПД,У+ОУ1+ПРУ, либо схеме: ПДУ+ОУ2+ПРУ, а стыки типа U соответствуют схеме: ПДУ+ ОУ1+ОУ2+ПРУ.

Рис. 2.2

Возможность применения ОУ в составе АЛТ позволила избежать проблемы электропитания необслуживаемого регенерационного пункта (НРП) ВОЛИ. Как следует из опыта внедрения первых поколений высокоскоростных ВОСП СЦИ, целесообразно также по возможности избегать сооружения НРП при проектировании ВОЛП и в связи с необходимостью его охраны от несанкционированного доступа.

Применение ОУ3 для одноканальных ВОСП на внутризоновых и магистральной первичной сети в большинстве случаев нецелесообразно, т.к. не позволяет решить проблему электропитания НРП (НУП) (протяженность в схеме на рисунке 2.2в всегда больше одного пролета в схеме на рисунке 2.2г из-за дополнительного шума, вносимого ОУ3). С другой стороны, по стоимости ОУ3, технологически представляющий по существу цепочку ОУ2+ОУ1, соизмерим со стоимостью регенератора СЦИ уровня СТМ-4. Поэтому для более низких скоростей организация НРП (с регенератором) экономически более оправдана, чем НУП (сОУз).

Однако эффективность использования ОУ3 резко возрастает при их применении  на оптических сетях доступа даже для одноканальных ВОСП и на всех участках сети ЕСЭ РФ для ВОСП со спектральным разделением каналов.

Что касается гибкого использования различных способов уплотнения информации (увеличения пропускной способности ВОЛП), то это связано с оптимизацией состава технических средств ВОЛП при развитии па перспективу.

Традиционно при проектировании ветви связи на перспективу (по пропускной способности) весь период развития разбивается на отдельные этапы, называемые большими (замена линейно-кабельных сооружений, т.е. строительство новой линии передачи) и малыми (замена АЛТ на более высокоскоростную) расчетными периодами развития.

Оптимизация состава технических средств ветви связи с учетом фактора времени осуществляется по результатам анализа эффективности затрат на каждом из этих этапов.

Возможности ОК, на которых реализуются современные средства электросвязи, обеспечивают при сооружении ВОЛП большой запас пропускной способности, что позволяет исключить в процессе оптимизации ветви связи учет больших периодов развития. Другими словами, при проектировании ветви связи на период развития выбирается такой ОК с таким типом оптических волокон, который обеспечивает необходимую пропускную способность ВОЛП к концу проектируемого периода развития.

Кроме того, как отмечалось выше существует ряд предпосылок, экономически оправданных для применения аппаратуры с большим запасом пропускной способности по сравнению с требуемой на начало периода развития.

В итоге при проектировании ветви сети на основе современных ВОЛП на весь период развития существенно упрощается процесс оптимизации состава технических средств, т.к. осуществляется оптимизация капитальных затрат по существу без учета фактора времени. Фактор времени проявляется поэтапным увеличением пропускной способности ВОЛП в процессе развития, что сопровождается фактически мизерным приращением капитальных затрат (и, соответственно, эксплуатационных расходов), по сравнению с начальными при строительстве ВОЛП.

Но именно это и обуславливает гибкое использование всех трех способов уплотнения информации при проектировании ВОЛП па перспективу развития.

По существу оптимизация состава технических средств для современных ВОЛП это прежде всего выбор оптимального ресурса (Ж по пропускной способности, определяемого как:

Pопт = nmB,
где n - число ОВ, в том числе и резервных;

В предельная скорость передачи при определенной длине L. участка регенерации (определяется типом ОВ, характеристиками аппаратуры и другими возможностями, позволяющими увеличить произведение ВхL);

m - предельное число оптических каналов при определенных В и L (определяется типом ОВ характеристиками аппаратуры и другими возможностями, позволяющими снизить влияние нелинейных эффектов, характерных для ВОСП со спектральным разделением).