Алгоритм проектирования ВОЛП.

 

Проектирование ВОЛП в целом осуществляется аналогично проектированию линейных сооружений связи с использованием кабелей с металлическими жилами. Вместе с тем, специфика оптической связи определяет некоторые особенности проектирования ВОЛП.

Проект – это комплексный технико-экономический документ, в котором техническая и экономическая стороны строительства неразрывно связаны. Проект на строительство ВОЛП должен прежде всего содержать исследования, обосновывающие что, где и в какой очередности надо строить для всемерного сокращения сроков ввода в эксплуатацию объекта и получения наибольших результатов при наименьших затратах.

Проектные решения разрабатываются с учетом новейших достижений науки и техники с тем, чтобы строящаяся линия ко времени ее ввода в эксплуатацию была технически передовой и имела высокие технико-экономические показатели.

ВОЛП являются дорогой и сложной частью системы электросвязи. На них приходится до 60…70% общих капиталовложений на сооружения связи. Поэтому при проектировании ВОЛП особое внимание должно быть обращено на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линии.

Требования и нормы, предъявляемые к ВОЛП, вытекают из принципа построения ЕАСС и генеральной схемы развития связи страны. При этом должны соблюдаться рекомендации и нормы МСЭ-Т на каналы передачи информации.

Обоснованием для выполнения работ по проектированию является задание на проектирование – техническое задание (ТЗ), которое выдается организацией – заказчиком.

При проектировании ВОЛП следует, как и при проектировании других объектов, учитывать следующие положения.

Последовательность проектирования – от общего к частному. Сначала решаются вопросы обоснования экономической целесообразности и необходимости ВОЛП в целом, а затем осуществляется детализация по отдельным вопросам и устройствам.

Вариантность проектирования. Рассматривается несколько вариантов решений, и на основе технико-экономического анализа выбирается оптимальный.

Использование типовых проектов, что уменьшает стоимость целесообразности и необходимости сооружения ВОЛП, выбор оптимального варианта решения осуществляется на основе технико-экономического обоснования (ТЭО). Стоимость строительства на стадии ТЭО определяется по укрупненным показателям. При этом ТЭО разрабатывается в целом на комплекс сооружений ВОЛП (линию, станцию, НРП, аппаратуру и т.п.).

Проект на строительство ВОЛП включает задание на проектирование, технический проект и рабочие чертежи. При двухстадийном проектировании вначале, на первой стадии, разрабатывается технический проект, в котором излагаются все основные технические решения и ТЭО, а после его утверждения, на второй стадии, разрабатываются рабочие чертежи. В случае одностадийного проектирования сразу разрабатывается технорабочий проект, включающий все основные решения технического проекта и рабочие чертежи. В практике в основном используется одностадийное проектирование. Для обеспечения высокого качества проектной документации необходимо выполнять требования ГОСТ Р 21.1703-2000 [68].

Последовательность проектирования ВОЛП. Последовательность проектирования волоконно-оптических систем связи в значительной мере определяется спецификой системы связи, условиями проектирования и в конкретных случаях может различаться. При проектировании разработчик, как правило, опирается на имеющееся оборудование или на оборудование, которое должно появиться в ближайшее время и характеристики которого известны или прогнозируются с высокой степенью достоверности. Разработке проекта ВОЛП должны предшествовать изыскательские работы (технические инженерные изыскания) с выездом на место строительства с целью изучения природных условий и ознакомления с трассой прокладки оптического кабеля.

После сбора указанной выше информации приступают к разработке технорабочего проекта. В общем случае последовательность проектирования ВОЛП следующая.

I этап. Начинают проектирование с четкого формулирования требований к ВОЛП и тщательного анализа имеющейся в распоряжении разработчика техники и результатов технических изысканий.

II этап. Выполняют анализ топологии построения ВОЛП, которая определяется количеством терминалов в системе и ее назначением.

III этап. Осуществляется выбор и дается обоснование выбора элементной базы ВОЛП.

На данном этапе определяют, может ли ширина полосы пропускания волоконно-оптического кабеля в совокупности с источником и приемником излучения обеспечить требуемую широкополосность при заданных расстоянии между оконечными устройствами и требовании к качеству передачи информации. Здесь определяют длину регенерационного участка при заданных требованиях к ВОЛП, количество ретрансляторов (если они необходимы). Рассматривают возможность пространственного деления каналов (путем передачи различных сигналов по отдельным оптическим волокнам) и спектрального деления (путем передачи различных сигналов на отдельных оптических несущих). Осуществляют выбор формы передачи информации – аналоговый или цифровой, вида модуляции, линейного кода и т.п.

IV этап. Проводят анализ реакции системы на отклонения параметров ее структурных элементов. В результате определяют предпочтительный диапазон технических характеристик элементов.

V этап. Рассматривают ряд системных требований, связанных с условиями прокладки, монтажа и эксплуатации ВОЛП, которые определяют возможные варианты конструктивного оформления ОК, передающего и приемного оптических модулей (ПОМ и ПрОМ) и других элементов ВОЛП, способы обеспечения электропитания, организации служебной связи и т.п.

VI этап. Выполняют ТЭО, на основании которого выбирают оптимальный из рассмотренных вариантов.

При проектировании ВОЛП необходимо учитывать, насколько система приспособлена к проведению реконструкции в случае необходимости повышения пропускной способности.

Алгоритм инженерного расчета ВОЛП следующий.

На первом шаге формулируются требования к ВОЛП. К общим требованиям относятся.

Заданный объем передаваемой информации. Это требование обычно характеризуется необходимой полосой пропускания, скоростью передачи информации или количеством Е1 потоков.

Качество передачи информации, которое оценивают помехозащищенностью системы. Это требование характеризуется при аналоговой форме передачи сигнала отношением сигнал/шум на входе или выходе ПрОМ, а при цифровой форме – коэффициентом ошибок. Под коэффициентом ошибок понимается отношение числа ошибочно принятых сигналов на заданном интервале времени к общему числу принятых символов на этом интервале.

На магистральных участках ВОЛП длиной L, км, коэффициент ошибок не должен превышать

,

где P_ош – коэффициент ошибок на участке ВОЛП;

N_ош – нормированное значение коэффициента ошибок для гипотетической линии передачи длиной 25000 км, определяемое в соответствии с рекомендацией МККТТ G.821.

Тип передаваемой информации – цифровой или аналоговый.

Расстояние между оконечными устройствами и количество оконечных устройств.

Условия прокладки и эксплуатации системы.

Требования к надежности, массо-габаритным и стоимостным характеристикам системы.

Кроме того, могут иметь и специфические требования, определяемые заказчиком в ТЗ и разработчиком в результате изысканий (различного вида внешние влияния и т.п.).

На втором шаге осуществляется выбор элементной базы ВОЛП (ВОСП или ее элементов, ОК, ОВ и т.д.). В дальнейшем в процессе расчетов выбор неоднократно уточняется.

Третий шаг – расчет энергетических характеристик ВОЛП. Определение энергетического потенциала (W) системы и оценка эксплуатационного запаса ВОЛП – А_эз, W характеризует максимальное допустимое затухание оптического линейного сигнала в ОК, а также оптических разъемных и неразъемных соединений и других элементах ВОЛП на участке регенерации. По определению W есть разность между уровнями мощности оптического сигнала в дБ передатчика Р_пер и его минимальным значением на входе приемной части аппаратуры Р_пр, при которой коэффициент ошибок регенерации сигнала в ПрОМ не превышает значения, установленного для данной системы передачи.

W=P_пер – Р_пр (4.1)

Уровень Р_пр называют чувствительностью ПрОМ. Для нормальной эксплуатации ВОЛП уровень мощности на входе ПрОМ должен превышать минимально допустимое значение Р_пр на некоторую величину А_эз, называемую эксплуатационным запасом. Это необходимо из-за деградации характеристик элементов ВОЛП и ВОСП. В практике принято, А_эз≥6 дБ.

Затем проверяют выполнение этого условия. Если условие не выполняется, то производят замену элементной базы – выбирают новую комбинацию «источник излучения – ОВ – приемник излучения», принимают решение о установке ретрансляторов. Если условие выполняется, то оценивают пропускную способность системы и делают проверку ВОЛП по допустимому увеличению длительности импульса. Если уширение импульса в ВОЛП больше допустимого, то производят замену элементной базы, принимают решение об установке ретрансляторов. Если быстродействие ВОЛП удовлетворяет требованиям, то производят расчет максимальной длины регенерационного участка и размещают ретрансляторы по трассе.

Затем прорабатывают вопросы организации эксплуатации и строительства ВОЛП, в том числе организации электропитания ретрансляторов, служебной связи и т.п., прокладки кабеля на переходах через дороги, реки и т.д. Следующий шаг – разработка мероприятий по защите ВОЛП от внешних электромагнитных воздействий (грозовых разрядов, опасных влияний ЛВН).

После этого составляется ТЭО и полученные показатели сопоставляются с предъявляемыми требованиями.

Данный расчет повторяется для ряда вариантов ВОЛП.

При проектировании ВОЛП с использованием стандартных ВОСП и ОК алгоритм расчета существенно упрощается. В этом случае нет необходимости в разработке ПОМ и ПрОМ, расчете параметров компонент ВОЛП. Эти данные берутся из справочного материала. В этом случае расчет ВОЛП включает лишь определение длины регенерационного участка по энергетическим характеристикам ВОСП и ОК, разработку мероприятий защиты от внешних влияний и составление ТЭО.

Расчет пропускной способности ВОЛП в этом случае не производится, поскольку при соблюдении норм технологического проектирования для стандартных ВОСП и ОК гарантируется выполнение требований, предъявляемых к пропускной способности ВОЛП.

 

Задание на проектирование.

 

Основным документом, регулирующим правовые и финансовые отношения, взаимные обязательства и ответственность сторон, является договор (контракт), заключаемый заказчиком с привлекаемым им для разработки проектной документации проектными, проектно-строительными организациями, другими юридическими и физическими лицами, которые имеют лицензию на данные вид деятельности. Неотъемлемой частью договора является задание на проектирование.

Проектная организация – как генеральный проектировщик, а в необходимых случаях и субподрядные специализированный организации (комплексные проекты), могут принимать вместе с заказчиком участие в разработке задания на проектирование. Задание на проектирование утверждается заказчиком проекта и, в случае необходимости, согласовывается с заинтересованными организациями.

В задании на проектирование ВОЛП в соответствии с [73,74] указываются:

Общие вопросы

- основание на проектирование;

- наименование и назначение проектируемой ВОЛП;

- вид строительства (новое строительство или реконструкция действующей ВОЛП);

- проектная мощность;

- срок начала и окончания строительства;

- источник финансирования;

- заказчик проекта;

- проектная организация, генпроектировщик;

- стадийность проектирования;

- строительно-монтажная организация, генподрядчик;

- режим работы объекта.

Основные (объемные) требования

- состав проектируемого оборудования (может быть указано название оборудования и фирма, поставляющее его);

- требования по схеме организации связи на проектируемом направлении;

- район, пункт, площадка строительства, помещения для размещения оборудования;

- электроснабжение и электропитание запроектированного оборудования;

- особые условия проектирования (перечень технических вопросов, которые необходимо решить в процессе проектирования);

- требования к архитектурно-строительным решениям (если в проекте предусматривается строительство или реконструкция помещений для размещения оборудования);

- основные технико-экономические показатели проектируемого объекта;

- требования по выполнению требований ГО и СОРМ.

Задание на проектирование подписывается специалистами, принимавшими участие в его составлении утверждается заказчиком.

Приведенный состав задания проектирование по необходимости может в процессе проектирования уточняться и корректироваться применительно к местным условиям.

Заказчик проекта должен выдать проектировщику (в объеме и сроки, указанные в договоре) необходимые для проектирования исходные материалы: данные по ранее проведенным изысканиям; техническую документацию на оборудование; данные о наземных и подземных коммуникациях по трассе ВОЛП и др. Подготовка перечисленных материалов может быть поручена заказчиком проекта, указав это в договоре, проектной организации или изыскательской организации.

 

Состав рабочего проекта.

Проект на строительство ВОЛП состоит из следующих основных разделов:

- общая пояснительная записка;

- линейные сооружения;

- станционные сооружения;

- электротехнические сооружения;

- охрана окружающей среды, охрана труда, техника безопасности, противопожарные мероприятия;

- организация строительства;

- сметная документация.

Общая пояснительная записка (ОПЗ). В ОПЗ перечисляются основные документы, которые являются основанием для разработки проекта. Указывается место проектируемой ВОЛП в магистральной, внутризоновой или местной сети связи, ее мощность, виды передаваемой информации, очередность строительства и состав пусковых комплексов. Дается характеристика трассы проектируемой ВОЛП, размещение промежуточных и оконечных пунктов. Приводятся сведения о рассмотренных вариантах выбора трассы и результаты технико-экономического обоснования принятого варианта. Кратко излагаются принятые проектные решения по отдельным разделам проекта.

К ОПЗ прилагаются: утвержденное задание на проектирование; технические условия и письма заинтересованных организаций по решению конкретных вопросов (например, технические условия на пересечение нефте, газопроводов); утвержденные протоколы технических совещаний по решению вопросов, возникающих в процессе проектирования; копии лицензий на право предоставления услуг связи заказчиком проекта, на право проведения проектных работ, сертификатов соответствия принятого в проекте оборудования и других материалов.

Линейные сооружения. В этом разделе дается подробная характеристика трассы ВОЛП на отдельных ее участках, указываются марки и емкость (число и тип ОВ) ОК, излагается технология его прокладки с освещением методов пересечения с подземными коммуникациями (например, пересечение автодорог, железных дорог закрытым способом – методом прокола, методом горизонтально-направленного бурения). Указывается тип муфт для монтажа ОК, место установки контрольно-измерительных пунктов (КИП) для контроля за состоянием пластмассовой оболочки и место положения кабеля и ряд других технических вопросов по строительству ВОЛП.

В книгах раздела по линейным сооружениям приводятся рабочие чертежи с конкретными указанием количества кабеля, прокладываемого на отдельных участках механизированным способом, вручную. На рабочих чертежах приводятся согласования с заинтересованными организациями, подземные коммуникации которых пересекаются или сближаются с ОК. На рабочих чертежах указывается о необходимости вызова на трассу ВОЛП до начала работ по прокладке кабеля представителей организаций, эксплуатирующих подземные сооружения, с целью уточнения их места прохождения, глубины залегания на местности. В проекте указывается, что точное расположение коммуникаций в местах сближения и пересечений должно быть установлено строительной организацией в присутствии представителей эксплуатации трассовыми приборами. Производство работ без письменного разрешения в охранных зонах действующих сетей запрещается. Технология работ на пересечениях с подземными инженерными сооружениями изложена в [23].

В проекте указывается, что в случае обнаружения коммуникаций, не указанных в проекте, или обозначающих их знаков, земляные работы должны быть приостановлены, а на место работ необходимо вызвать представителей заказчика и организаций, эксплуатирующих обнаруженные сети, и принять меры по предохранению обнаруженных сетей от повреждения. При невозможности установления принадлежности сетей следует вызвать на трассу представителей районного отдела архитектуры и местной администрации. При рытье траншей и котлованов вблизи действующих подземных сооружений предварительное шурфование является обязательным. К работе с устройствами для монтажа оптических кабелей допускаются лица, прошедшие вводный инструктаж и инструктаж по технике безопасности на рабочем месте с последующей проверкой знаний и имеющие группу по электробезопасности не ниже 3^й.

Станционные сооружения. Здесь указывается какое оборудование запроектировано на проектируемой ВОЛП, дается обоснование и пути повышения пропускной способности (например, используется оборудование SDH 1660SM уровня STM-4 производства фирмы Алкатель с последующим применением STM-16). Приводится разработанная схема организации связи, определяется объем оборудования и его размещение. Рассматриваются вопросы организации служебной связи, контроля и управления, сигнализации, сетевой синхронизации проектируемого участка ВОЛП.

Электротехнические сооружения. В данном разделе рассматриваются вопросы электропитания запроектированного оборудования, приводятся результаты расчета электропитания, показывается возможность использования существующих электропитающих установок на оконечных и промежуточных пунктах ВОЛП. Даются рекомендации по использованию защитного заземления (существующее или проектируемое). Излагаются условия обеспечения электробезопасной, пожаробезопасной работы запроектированного оборудования.

Охрана окружающей среды. Принимаемые в проекте решения по защите окружающей среды должны разрабатываться на основе требований законодательных актов по защите окружающей среды, государственных стандартов, строительных норм и правил, а также условий согласований землепользователей, полученных в процессе проведения изысканий. При выборе трассы строительства ВОЛП необходимо учитывать требования Земельного и Лесного кодексов РФ, а также Федерального закона «Об охране окружающей среды» и других нормативных актов. Трассу необходимо согласовывать со всеми землепользователями и утверждать постановлениями Глав администрации районов, по территории которых прокладывается ОК. В связи с тем, что основные нормативные документы по охране окружающей среды – «Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации» и «Руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации» не относят сооружения связи к экологически опасным объектам хозяйственной деятельности, то проектом следует предусматривать мероприятия по охране окружающей среды только во время проведения строительных работ по прокладке ВОЛП. При этом возможны следующие экологические последствия:

- нарушение почвенного покрова земель при прокладке кабеля в предварительно вырытую траншею как вручную, так и с применением землеройной техники (ковшовый или роторный экскаватор);

- нанесение ущерба (потрав) сельскохозяйственным предприятиям в связи с временным занятием полосы земли под строительство в случаях прокладки кабеля до сбора урожая сельскохозяйственных культур;

- расчистка кустарника и вырубка деревьев для прохождения мехколонны при прокладке кабеля по землям государственного лесного фонда.

Для устранения возможных последствий воздействий на окружающую природную среду и сведения их к минимуму при строительстве ВОЛП следует предусматривать природоохранительные мероприятия.

После прокладки кабеля должна быть предусмотрена обязательная рекультивация земель сельскохозяйственного и лесного назначения, нарушенных при строительстве на тех участках, где производится разработка траншей и котлованов экскаватором или ручным способом. В местах возможных размывов грунта на участках, где имеется опасность образования оврагов и эрозии почвы после прокладки кабеля, в проекте следует предусматривать противоэрозионные мероприятия (одерновка траншеи, посадка кустарников, посев трав), способствующие укреплению поверхностного слоя грунта.

При пересечении с продуктопроводами необходимо предусматривать способ разработки траншеи, исключающий возможность их повреждения. Строительные работы в охранных зонах продуктопроводов следует производить только в присутствии представителей владельцев трубопроводов с выполнением всех защитных мероприятий.

В проекте указывается, что работы в охранной зоне подземных коммуникаций разрешается производить только после получения письменного разрешения под непосредственным контролем ответственного лица. Место пересечения ВОЛП с существующими коммуникациями после завершения работ обозначаются опознавательными знаками и предупредительными плакатами. В случае обнаружения коммуникаций, не указанных в проекте, или обозначающих их знаков, земляные работы должны быть приостановлены, а на место работ необходимо вызвать представителей заказчика и организаций, эксплуатирующих обнаруженные коммуникации.

После завершения строительства на территории объекта должен быть убран строительный мусор, ликвидированы ненужные выемки и насыпи, выполнены планировочные работы и проведено благоустройство земельного участка.

Охрана труда, техника безопасности и противопожарные мероприятия. Вопросы охраны труда, техники безопасности и противопожарные мероприятия должны включаться практически во все разделы проекта по строительству ВОЛП.

Все работы по прокладке и монтажу ОК и станционного оборудования должны производиться в соответствии с действующими правилами, инструкциями и документами при строгом соблюдении правил техники безопасности, охраны труда и противопожарных мероприятий.

Перечень правил и руководств по технологии строительства ВОЛП и нормативных документов по охране труда, технике безопасности и противопожарным мероприятиям должен приводиться в соответствующих книгах рабочего проекта.

Охрана труда, техника безопасности и производственная санитария во время строительства ВОЛП должны обеспечиваться мерами, предусмотренными строительной (монтажной) организацией при разработке проекта производства работ (ППР), в соответствии с принятыми в проекте основными проектными решениями, а также с учетом местных условий. В разработанных строительной организацией ППР или отдельном документе, при строительстве без ППР, должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

- обеспечение безопасных и безвредных условий производства работ на объекте и рабочих местах в обычных и зимних условиях;

- санитарно-гигиеническое обслуживание работающих;

- достаточное освещение строительной площадки, проездов, проходов и рабочих мест, погрузочно-разгрузочных площадок и др.;

- оборудование бытовых помещений для работающих (душевые, помещения для сушки и обогрева);

- использование защитных и предупредительных устройств и приспособлений на рабочих местах;

- обеспечение питьевой водой по санитарным нормам;

- регулярная очистка от строительного мусора, снега и льда проездов, проходов, рабочих мест, погрузочно-разгрузочных площадок;

- оборудование автоматическими приборами безопасности и сигнализацией, а также предохранительными устройствами грузоподъемных кранов и строительных подъемников.

Организация строительства. В этом разделе проекта определяется объем работ по линейным, станционным, электротехническим сооружениям, а также другим видам работ, определяется продолжительность строительства ВОЛП. Определяется количество механизированных колонн по прокладке ОК, количество бригад по монтажу и измерениям ОК и станционного оборудования, а также другим вспомогательным видам работ.

На основании количества мехколонн и бригад составляется календарный план-график строительства ВОЛП, обосновываются сроки строительства и приводится перечень необходимых для ведения работ машин и механизмов.

Сметная документация. Стоимость строительства проектируемых сооружений определяется ресурсным методом на основе нормативно-сметной базы в уровне текущих цен (сводная и локальные сметы). Основными нормативными и исходными документами для составления сметной документации и определения материальных затрат на строительство ВОЛП являются: методики определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации, методические указания по определению накладных величин расходов в строительства, величины сметной прибыли в строительстве и другие нормативные документы, введенные в действие постановлениями Госстроя РФ; порядок определения стоимости строительства, формирования договорных цен по объектам строительства ВОЛП; прайс-листы заводов-изготовителей (фирм) оборудования связи и кабельной продукции и другие нормативные документы.

На основании сметной документации определяются основные технико-экономические показатели проекта: общая стоимость строительства, в том числе строительно-монтажные работы, прочие работы и затраты, тыс. руб.; удельные капитальные вложения, тыс. руб./км или тыс. руб./кан·км; стоимость производственных фондов, продолжительность строительства, срок окупаемости и ряд других показателей (в зависимости от требования заказчика).

 

Лекция 5. Технические требования по прокладке оптического кабеля.