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 дл 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.