ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЛС
Расчет технико-экономических показателей позволяет определить эффективность строительства волоконно-оптической линии связи между двумя населенными пунктами. Технико-экономическое обоснование проектируемой ВОЛС должно включать в себя, кроме стоимости линейно-кабельных сооружений, также стоимость оборудования оконечных пунктов, стоимость монтажных и измерительных работ.
Капитальные затраты на проектируемый участок ВОЛС рассчитываются:
— капитальные затраты на линейно-кабельные сооружения;
— капитальные затраты на технические здания;
— капитальные затраты на электропитающие установки
Капитальные затраты на оборудование и линейные сооружения приведены в смете (таблицы 9.1, 9.2, 9.3, 9.4). Сметная стоимость приведена с учетом затрат на транспортные и складские расходы, затрат на тару и упаковку.
В структуре капитальных затрат на строительство ВОЛС будут отсутствовать затраты на строительство зданий ОП, ОРП, т.к. обустройство этих пунктов предусматривается в существующих зданиях и сооружений ЭПУ, которые имеются в заданных пунктах.
Тогда общие капитальные затраты на проектируемый участок составят:
В объем работ включены все виды работ: подготовительные, основные, сопутствующие и отделочные. К подготовительным работам относится устройство подъездов, расчистка трассы, планировка строительной площадки т.п. К основным работам относятся те, без которых немыслимо построить проектируемое сооружение, а именно прокладка кабеля, монтаж муфт, устройство вводов и т.п. К сопутствующим работам относится укрепление траншеи, откачка воды, устройство подмостков и т.п. К отделочным работам относится установка замерных столбиков, защита кабеля от коррозии блуждающими токами, ограждение речных переходов и т.п.
В смету включены затраты на земляные, кабельные и монтажные работы, затраты на приобретение кабеля, арматуры, приспособлений, инструментов и производственного инвентаря, затраты на амортизацию строительных и транспортных механизмов, измерительных и контрольных приборов, а также прочие затраты.
Рис. 9.1 Схематическое изображение мультиплексоров: а) TM; б) ADM; в) REG
Исходя из таблицы 8.1, при строительстве проектируемой магистрали связи, используется следующее количество мультиплексоров:
Расчет для составления сметы капитальных затрат на оборудование
Рассчитаем количество стоек ETS-V RACK:
Рассчитаем количество оптических кроссов. Так как в используемом оптическом линейном кабеле 4 оптических волокна, то нам достаточно по одному кроссу на каждый TM и ADM, так как оптический кросс рассчитан на 10 оптических волокон:
Блоки нагрузки TU рассчитываются с резервированием N:1. В каждом блоке TU находится по 4 трибутарных плат 632MBIT/S:
Количество блоков OHR равно количеству регенераторов с учетом резервирования 1+1:
Количество транспортных модулей STM-4 с учетом резервирования 1+1:
Количество расширенных контроллеров TSI с учетом резервирования 1+1:
Полученные результаты заносим в смету капитальных затрат (таблица 9.1)
Таблица 9.1. Смета капитальных затрат на оборудование
Технико-экономическое обоснование необходимости внедрения волоконно-оптических систем передачи данных
Действующая кабельная линия связи не обеспечивает так необходимой в современных условиях оперативности по организации технического обслуживания инфраструктуры железнодорожного транспорта ввиду низкого качества 2-х проводных физических каналов и недостаточной пропускной способности каналов ТЧ, организованных по аналоговым системам передачи, вследствие большого уровня помех, обусловленных накоплением шумов и старением магистрального кабеля, по которому до сих пор продолжают работать устройства перегонной автоматики, вносящие дополнительные помехи для каналов связи.
На проектируемом участке предусмотрена не только организация цифровых каналов передачи данных диспетчерского контроля и диспетчерской централизации, но и решение вопросов, связанных с расширением различных видов технологической связи. При необходимости увеличения абонентской емкости системы ОТС, ОбТС и канальных окончаний её легко расширить установкой дополнительных модулей.
Применение на участке цифровой системы технологической связи позволит обеспечить современной оперативной связью большее число абонентов, непосредственно связанных с движением поездов, и полностью удовлетворит постоянно возрастающие требования к объему и качеству предоставляемых услуг связи.
Интеграция в едином оборудовании всех функций, необходимых для построения мультисервисной сети связи ОАО «РЖД», значительно снижает стоимость оборудования по сравнению с традиционной реализацией сети из отдельных устройств, выполняющих каждое по одной функции.
Внедрение цифровой технологической связи на участке сделает связь более качественной, позволит повысить оперативность и достоверность получаемой информации, а значит, повысит управляемость и безопасность движения.
Оптоволоконные сети являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядок выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того, оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи. Оптические сети способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями.
Передача информации по волоконно-оптическим линиям связи имеет целый ряд достоинств по сравнению с передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети ВОЛС является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.
Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.
Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, что позволяет иметь высокую скорость передачи информации, применяя модуляцию сигналов с малой избыточностью кода.
Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.
Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно «одеть» в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.
Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить «взламываемый» канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяющихся световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.
Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических «земельных» петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например, на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.
Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.
Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.
Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений стандартов приемо-передающих систем.
Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.
Кроме того, использование волоконно-оптических кабелей (ВОК) способствует экономии дефицитных цветных металлов, таких, как медь и свинец.
Однако у ВОЛС есть и недостатки: например, высокая стоимость оптического интерфейсного оборудования. Цена на оптические передатчики и приемники остается пока еще довольно высокой.
При создании оптической линии связи также требуются высоконадежное специализированное пассивное коммутационное оборудование, оптические соединители с малыми потерями и большим ресурсом на подключение-отключение, оптические разветвители, аттенюаторы.
Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке волоконно-оптических линий связи также остается высокой. Если же повреждается ВОК, то необходимо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды.
Производители тем временем поставляют на рынок все более совершенные инструменты для монтажных работ с ВОК, снижая цену на них.
При строительстве ВОЛС на каждом конкретном направлении, участке железных дорог, осуществляется выбор типа ВОК, его конструктивных и оптических характеристик с учетом способа прокладки (подвески), технологии выполнения аварийно-восстановительных работ, варианта технического обслуживания сети связи, цены простоя линейного тракта, требуемого значения коэффициента готовности ВОЛС, территориального распределения потребителей услуг в районе прохождения трассы ВОЛС и величины передаваемого трафика.
На электрифицированных участках железных дорог используются ВОК без металлических элементов в конструкции, не требующие применения специальных мер защиты от опасных электромагнитных влияний со стороны контактной сети переменного тока и грозовых разрядов.
На железнодорожном транспорте имеется опыт проектирования и реализации различных способов прокладки-подвески ВОК на различных участках: непосредственно в грунт, в полиэтиленовом трубопроводе, в кабельном желобе, подвеска самонесущего кабеля на опорах контактной сети или высоковольтных линий автоблокировки.
Из перечисленных способов в настоящее время наиболее широко применяется подвеска на опорах контактных сетей электрифицированных железных дорог или опорах ЛЭП автоблокировки. Это позволяет сократить сроки строительства по сравнению с традиционными способами прокладки кабеля в грунт.
Вместе с тем считается, что риск механического повреждения для воздушных кабелей выше, чем для кабелей, проложенных под землей. Поэтому там, где позволяет трасса, целесообразно применять подземные варианты прокладки.
Полиэтиленовый трубопровод надежно защищает ВОК от механических повреждений и грызунов. Диаметр трубопровода достаточен для затягивания в него нескольких ВОК. Этот способ прокладки лишен недостатков подвески, допускает применение кабелеукладчиков.
Локальные вычислительные оптические сети (ЛВОС) получили в последние годы широкое распространение во всех службах, подразделениях железнодорожного транспорта в связи с интенсивным внедрением компьютеров, созданием автоматизированных рабочих мест и распределенных информационных систем.
Локальные сети относятся к классу распределенных систем обработки данных, объединяющих вычислительно-информационные средства отдельных подразделений, предприятий, информационно-вычислительных центров дистанций и др., сосредоточенных на ограниченной территории.
Локальные сети строятся на базе общей передающей среды, через которую происходит обмен информацией между абонентами.