Магистральная ВОЛП на участке Улан-Удэ - Чита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

НГТУ

Кафедра КТРС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

"Направляющие системы электрической связи"

"Магистральная ВОЛП на участке Улан-Удэ - Чита"

Новосибирск

2011

Содержание

Технические условия на проектирование

Введение

1. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛП между пунктами Улан-Удэ - Чита

2. Расчет необходимого числа каналов

3. Выбор аппаратуры ВОСП

4. Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

5. Расчет параметров оптического кабеля

6. Определение длины регенерационного участка

7. Разработка структурной схемы организации связи и размещение регенераторов

8. Методы регулирования стрелы провиса

Заключение

Список литературы

Приложение

Технические условия на проектирование

Трасса: Улан-Удэ - Чита

Протяженность: 687км

Показатель преломления сердцевины ОВ n1=1.484

Показатель преломления оболочки n2=1,482

Длина волны - 1,55 мкм

Введение

Сегодня совершенно очевидно, что научно-технический прогресс во многом определяется скоростью и объемом передаваемой информации. Возможности резкого увеличения потока информации наиболее полно реализуется при использовании цифровых систем передачи и оптических кабелей вместо традиционных, с металлическими проводниками.

Волоконно-оптические коммуникации имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными системами, использующие среды на металлической основе. Среди них можно указать следующие:

Ё Широкая полоса пропускания;

Ё Малое затухание оптического сигнала в волокне;

Ё Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле;

Ё Высокая помехозащищенность;

Ё Малый вес и объем;

Ё Высокая защищенность от несанкционированного доступа;

Ё Гальваническая развязка;

Ё Взрыво-пожаробезопасность;

Ё Экономичность;

Ё Длительный срок эксплуатации;

Ё Возможность подачи электропитания.

Волоконно-оптические системы имеют также и недостатки, к которым в основном относятся дороговизна прецизионного монтажного оборудования, относительно высокая стоимость лазерных источников излучения и требования специальной защиты волокна. Однако преимущества от применения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что, несмотря на перечисленные недостатки, дальнейшее развитие технологий ВОСП в информационных сетях более чем очевидны.

1. Выбор и обоснование трассы прокладки ВОЛП между пунктами Улан-Удэ - Чита

Трассу для прокладки оптического кабеля (ОК) выбирают исходя из условий:

- минимальной длины между оконечными пунктами;

- выполнения наименьшего объема работ при строительстве;

- возможности максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ;

- удобства эксплуатации сооружений и надежности их работ.

В зависимости от конкретных условий, трасса ОК вне населенных пунктах выбирается на всех земельных участках, в том числе, в полосах отвода автомобильных и железных дорог, охранных и запретных зонах, а также на автодорожных и железнодорожных мостах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог.

Трассы магистральных и внутризоновых ОК проектируется, как правило, вдоль автомобильных дорог общегосударственного и республиканского значения, а при их отсутствии - вдоль автомобильных дорог областного и местного значения или, в отдельных случаях, вдоль железных дорог и продуктопроводов.

Возможны следующие пути прокладки кабеля:

1) По автомобильной (железной) дороге Улан-Удэ - Чита;

2) По опорам линии электропередач;

Я выбираю второй вариант пути по следующим причинам:

- Здесь, в Прибайкалье и Читинской области, преобладают грунты с вкраплениями вечной мерзлоты, которые чреваты сдвижками и порывами.

- Значительно удешевляются работы по этому варианту. Практика показала, что темпы подвески кабеля вчетверо выше, чем укладки его под землей.

При этом опыт развитых стран, таких как США, Япония, Польша и другие показывает, что второй вариант является наиболее предпочтительным с экономической, технической и экологической точек зрения.

Рассмотрим оба метода более подробно. В качестве первого сравнительного параметра оценки протяженность кабельной линии связи. При этом отметим, что прокладка кабеля в грунт предполагает построение линии связи вдоль автомагистрали, а протяжка по ЛЭП не зависит от каких либо дорог. Расчеты показывают, что в первом случае длина линии составляет 795 км., а во втором 687 км

Следующим параметром оценки является технология строительства ВОЛП. Недостатком метода прокладки в грунт является быстрый износ рабочих деталей и механизмов оборудования и, соответственно, необходимость их частичной замены. При втором методе протяжка отечественного кабеля осуществляется по уже действующей ЛЭП взамен старого грозотроса, что не требует строительства новой линии и разработки специального оборудования, т.е. монтаж осуществляется обычным оборудованием, используемым для протяжки стандартного грозотроса.

Далее следует сравнить трудоемкость работ по построению линии связи с использованием того и другого метода. При прокладке кабеля в грунт большую сложность представляют пересечения трассы с реками. Кроме того, неблагоприятным фактором является характер грунта на данном участке, так как 30 % всей трассы проходит по грунту пятой категории (т.е. скалистой местности), где прокладка осуществляется в основном ручным методом. При протяжке кабеля по ЛЭП эти проблемы исчезают, что приводит к значительному снижению трудоемкости работ.

Кроме того, необходимо провести оценку обоих проектов с экологической точки зрения, что особенно важно, так как трасса прокладывается в Прибайкальском регионе и проходит через территорию байкальского заповедника.

При протяжке кабеля по ЛЭП особых экологических последствий не произойдет, так как линия электропередач уже действующая и необходимо произвести лишь монтаж кабеля.

При прокладке кабеля в грунт экологический ущерб довольно значительный, в связи с тем, что возникает необходимость дополнительной вырубки лесов, загрязняются водоемы, наносится урон сельскохозяйственным угодьям.

2. Расчет необходимого числа каналов

Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Количество населения в заданном пункте с учетом среднего прироста населения определяется по формуле:

где Н0 - народонаселение в период проведения переписи, чел.

В Улан-Удэ : 1026 тыс. чел., Читинской области: 1247 тыс.чел.

Р - средний годовой прирост населения в данной местности, % (принимается по данным переписи 2-3%),

t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.

Год перспективного проектирования в данном курсовом проекте принимается на 5 лет вперёд по сравнению с текущим временем.

Следовательно,

t=5+(tm - t0),

где tm - год составления проекта,

t0 -- год, к которому относятся данные.

t=5+(2011 - 2001)=5+6=11

Количество населения:

- Улан-Удэ:

- Читинская область:

Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи, вообще говоря, зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Практически эти взаимосвязи выражаются через коэффициент тяготения f1, который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%). В курсовом проекте следует принять f1=5%.



Для расчёта телефонных каналов используем приближенную формулу:

где ₁ и ₁ -- постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям, обычно потери задают 5%, тогда ₁ = 1,3, ₁=5,6.

f1-- коэффициент тяготения, f1 = 0,05 (5%),

у=0,05 Эрл - удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом,

mа и mб - количество абонентов, обслуживаемых оконечными станциями АМТС соответственно в пунктах А и Б.

Количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0,3 количество абонентов в зоне АМТС можно определить по формуле:

где Ht -- из формулы (1.1);

- Улан-Удэ:

- Читинская область:

Таким образом, число каналов между Улан-Удэ и Читой:

Общее число каналов можно рассчитать по формуле

nаб=nтф+nтг+nпв+nпд+nпг+nтр+nтв,

где:

nтф - число двухсторонних каналов для телефонной связи;

nтг - то же для телеграфной связи;

nтв - то же для передачи телевидения;

nпв - то же для передачи проводного вещания;

nпд - то же для передачи данных;

nпг - то же для передачи газет;

nтр - транзитные каналы.

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, например: 1 ТВ кан. = 1600 ТФ кан.; 1 ТГ кан. = 1\24 ТФ кан.; 1 ПВ кан. = 3 ТФ кан. и т.д., целесообразно общее число каналов между заданными пунктами выразить через телефонные каналы. Для курсового проекта можно принять

nтфnтг+nпв+nпд+nпг+nтр,

Тогда общее число каналов рассчитывают по упрощенной формуле

nаб2nтф +nтв= 2nтф+1600=2nтф+1600=2*687,97+1600=2976 каналов

где nтф - число двухсторонних телефонных каналов определяют по

nтв - число двухсторонних телевизионных каналов.

Поскольку один телефонный канал эквивалентен скорости 64 кбит/с, то

nобщ=2976*64=190,46 Мбит/с

3. Выбор аппаратуры ВОСП

С учетом того, что передаваемый поток обслуживается мультиплексорами уровня не ниже STM - 4, и, что на данном участке предусмотрены резервные и транзитные пути, выбираем мультиплексоры уровня STM - 16 - ADM 16/1 WaveStar™.

Ниже приведены его характеристики и описание:

ADM 16/1 WaveStar™ может быть использован для следующих целей :

*Оконечный мультиплексор

*Мультиплексор с функцией широковещания

*Конкатенация полезных нагрузок

*Мультиплексор ввода-вывода

*Концентратор

*Сопряжение кольцевых сетей

*Дублированное соединение узлов (DNI; Dual Node Interworking)

*Небольшая система кросс-коммутации

*Линейный регенератор

Такой широкий диапазон пропускной способности сигналов обуславливает возможность использования этой системы ADM 16/1 Wave Star в качестве важного элемента при создании эффективных и гибких сетей . Хотя ADM 16/1 WaveStar разработан для приложений STM-16, он также может использоваться в сетях STM-1 и STM-4. Он может использоваться совместно с системой OLS 80G или OLS 400G WaveStar в приложениях с мультиплексированием по длинам волн (DWDM; Dense Wavelength Division Multiplex). Возможности.

*Двухуровневая архитектура кросс -соединений , то есть разделение функций кросс -соединений высокого порядка VC-4 и кросс -соединений низкого порядка VC-3, VC-2 и VC-12

*Функция кросс-соединения VC-4 без блокировки

*Коммутация временных интервалов для сквозных соединений VC-4

*Функция расширяемых рабочих кросс-соединений низкого порядка VC-3, VC-2 и VC-12

*Функция двунаправленного кросс-соединения

*Возможность использования комбинаций и предварительной обработки различных полезных нагрузок

*Емкость кросс -соединений высокого порядка 64x64 VC-4

*Емкость кросс -соединений низкого порядка 2016x2016 VC-12

*Лазеры с внешней модуляцией для мультиплексирования по длинам волн (для систем OLS 80G или OLS 400G)

*Резервирование по принципу MS-SPRING.

*Функция широковещания высокого порядка и низкого порядка.

Блок SC. Системный контроллер.

Размещается в слоте 1.

Потребляемая мощность: 31 Вт

Обеспечивает конфигурирование блоков и управляет панелью пользователя.

Этот блок не резервируется, так как его выход из строя и извлечение при замене не оказывает влияния на перенос трафика.



Блок CC. Матрица кросс-коммутации.

Размещается в слотах 2 (основной) и 13 (резервный, того же типа что и рабочий).

Потребляемая мощность СС-64/16: 45 Вт

Потребляемая мощность СС-64/32: 56 Вт

Потребляемая мощность блок фиксированных соединений: 3 Вт

Обеспечивает коммутацию потоков. Возможна коммутация в пределах агрегатного порта, между компонентными портами, любые соединения между агрегатными и компонентными портами, в том числе и широковещательные.

Блок РТ. Блок питания и синхронизации.

Устанавливается в слот 15.

Обеспечивает преобразование питающего напряжения -48/-60 В (-41...-72 В) в напряжения питания блоков. Так же содержит синхрогенератор мультиплексора. Резервируется 1+1, оба блока устанавливаются в один слот, один над другим.

Суммарная потребляемая мощность всех блоков мультиплексора: 450...600 Вт

Разъёмы синхросигналов располагаются на блоке ввода-вывода в верхней части полки.

Блоки LS. Блоки агрегатных портов.

Располагаются в слотах 3 и 14 (в режиме оконечного мультиплесора без MSP используется только слот 3).

Потребляемая мощность: 38 Вт.

Могут быть следующих типов:

SI-L 16.1/1C

Длина волны: 1280...1335 нм

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 1 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: -2...+2

Минимальная чувствительность: -27 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: 0 дБм

Диапазон затухания между S и R: 2...24 дБ

SI-L 16.2/1C

Длина волны: 1535...1565 нм

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 0.5 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: -2...+2

Минимальная чувствительность: -28 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: -8 дБм

Диапазон затухания между S и R: 10...24 дБ

SI-L 16.3/1B

Длина волны: 1535...1565 нм

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 0.5 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: +4...+1

Минимальная чувствительность: -30 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: -8 дБм

Диапазон затухания между S и R: 10...29 дБ

SI-L 16.3/1Y

Выходная мощность фиксирована и устанавливается на заводе.

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 0.5 нм

Диапазон затухания между S и R: 10...31 дБ

SI-EML-U 16.2/1 Для использования с оптическими усилителями.

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 0.1 нм

При использовании LBA:

Диапазон затухания между S и R: до 35 дБ

При использовании LPBA:

Диапазон затухания между S и R: до 45 дБ

SI-16EML 9xxx/1, параметр x - в диапазоне от 9190 до 9585 - представляет частоты 191.90 ТГц (1565 нм ) - 195.85 ТГц (1530 нм ) шагом 50 ГГц

Для OLS 400G. Длина волны фиксирована. Выходная мощность

SI-16EML 80.x/1 x=1 до 16 (номер канала)

Для OLS 80G

Оптические усилители

Блок LBA-V 16.2/1. Оптический усилитель мощности.

Размещается в слотах 4...11.

Потребляемая мощность 19.2 Вт.

Рабочая длина волны: 1535...1560 нм

Выходная мощность: +12...+15 дБм

Диапазон затухания между S и R: до 35 дБ

Используется только с интерфейсом SI-EML-U 16.2/1.

Блок LPBA U 16.2/1. Оптический усилитель мощности и предусилитель.

Размещается в слотах 4...11.

Потребляемая мощность 19.2 Вт.

Рабочая длина волны: 1552.52 нм

Выходная мощность: +12...+15 дБм

Диапазон затухания между S и R: до 45 дБ

Используется только с интерфейсом SI-EML-U 16.2/1.

Блоки электрических компонентных потоков.

Размещаются в слотах 4...12 (если не требуется резервирование).

При резервировании блоков ввода потоков 1.5 и 2 Мбит/с в слот 12 устанавливается резервный блок, рабочие блоки устанавливаются в слоты 4...11.

При резервировании блоков 140 Мбит/с или STM-1e возможно резервирование N:1 (N=1...4), резервный блок в слоте 4, рабочие в слотах 5...8. Для резервирования используются платы-переходники.

Блоки 34 и 45 Мбит/с резервируются 1+1, резервный и рабочий блоки устанавливаются рядом в пары слотов: 4+5, 6+7, 8+9, 10+11.

Блоки оптических компонентных потоков.

Для реализации MSP основной и резервный блоки устанавливаются рядом, используются следующие пары слотов: 4+5, 6+7, 8+9, 10+11.

SA-0/12 - 12 интерфейсов STM-0, поддерживает резервирование MSP и режим закольцовывания

Не устанавливается в слот 12.

Потребляемая мощность: 24 Вт.

Использует блок оптического интерфейса OI-0/6 (STM-0, 6 каналов).

Для передачи на короткие расстояния, STM-0

Диапазон длин волн: 1270 - 1360 нм

Выходная мощность: -11...-17 дБм

Если блок оптического интерфейса не используется, то на выходе электрический сигнал STM-0.

SA-1/4B - 4 интерфейса STM-1, поддерживает резервирование MSP и режим закольцовывания,

Не устанавливается в слот 12.

Потребляемая мощность: 24 Вт.

Использует блоки оптического интерфейса:

OI-S1.1/2 (2 канала)

Длина волны: 1270...1360 нм

Максимальная среднеквадратическая ширина спектра: 4 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: -15...-8 дБм

Минимальная чувствительность: -33.5 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: -5 дБм

Оптический тракт между S и R.

Диапазон затухания между S и R: 0...17.5 дБ

OI-L1.2/2 (2 канала)

Длина волны: 1535...1565 нм

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 1 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: -5...0

Минимальная чувствительность: -34 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: -5 дБм

Диапазон затухания между S и R: 5...28 дБ

Если блок оптического интерфейса не используется, то на выходе электрический сигнал STM-1.

SPIA-1E4/4 Интерфейс для 4 оптических STM-1, поддерживает MSP, каналы DCC через первичные STM-1 и режим закольцовывания

Не устанавливается в слот 12.

Потребляемая мощность: 24 Вт.

Использует блоки оптического интерфейса (описания см. выше):

OI-S1.1/2 (2 канала)

OI-L1.2/2 (2 канала)

Если блок оптического интерфейса не используется, то на выходе электрический сигнал STM-1.

SI-S4.1/1 Оптический STM-4, для передачи на короткие расстояния, 1310 нм, поддерживает преобразование AU-4-4c, AU-4 и AU-3 в TU-3, MSP, DCC и режим закольцовывания,

Потребляемая мощность: 24 Вт.

Длина волны: 1280...1345 нм

Максимальная среднеквадратическая ширина спектра: 2.1 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: -15...-8 дБм

Минимальная чувствительность: -32 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: -4 дБм

Диапазон затухания между S и R: 0...16 дБ

Оптические блоки интерфейса не требуются, разъёмы на передней панели.

SI-L4.2/1+6dB Оптический STM-4, для передачи на длинные расстояния, 1550 нм, поддерживает преобразование AU-4-4c, AU-4 и AU-3 в TU-3, MSP, DCC и режим закольцовывания,

Потребляемая мощность: 24 Вт.

Длина волны: 1535...1565 нм

Ширина спектра на уровне -20 дБ: 1 нм

Диапазон средней излучаемой мощности: -3...+2

Минимальная чувствительность: -34.5 дБм (BER=1E-10)

Минимальная перегрузка: -8 дБм

Диапазон затухания между S и R: 10...29.5 дБ

Оптические блоки интерфейса не требуются, разъёмы на передней панели.

Блок вентиляторов.

Потребляемая мощность 15 Вт.

Защита.

Синхронизация.

*Два внешних входа синхронизации 2048 кГц или 2048 кбит/с

*Два внешних входа синхронизации составного тактового сигнала 64 кГц (64 кГц + 8 кГц)

*Два внешних выхода синхронизации 2048 кГц или 2048 кбит /с

*Два внешних выхода синхронизации 6312 кГц

*Внутренний генератор с уровнем поддержания тактовой частоты Stratum-3

*Независимый опорный синхросигнал для внешнего выходного сигнала синхронизации. Возможным входом может быть один из входов данных 2 Мбит/с или один из входов STM-N

(агрегатный или компонентный поток)

*Внешний выходной сигнал синхронизации на основе сигнала внутреннего генератора

*Ресинхронизация сигналов трафика 2 Мбит/с

*Переключение опорного сигнала

*Переключение канала синхронизации на внутренний генератор

*Переключение канала синхронизации на внешний выходной сигнал синхронизации

Управление.

*Индикаторы состояния оборудования (светодиоды лицевой панели ) и панель пользователя

*Q-интерфейс для связи с контроллером подсети для обеспечения централизованной эксплуатации , технического обслуживания и конфигурирования (Ethernet 10BaseT).

*F-интерфейс для локальной рабочей станции для обеспечения локальной эксплуатации , технического обслуживания и конфигурирования (RS-232).

*Интерфейс станционной аварийной сигнализации .

4. Выбор типа оптического кабеля и описание его конструкции

Так как кабель прокладывается вместо старого грозотросса, то возьмем кабель ОКГТ-МТ-16 -10/125-0.36/0.3-150,5/350,4-13.2-81/76 производства ЗАО "Самарская Оптическая Кабельная Компания". Особенности:

· Минимальный крутящий момент при монтаже и эксплуатации;

· Диапазон рабочей температуры от -60⁰C до +70⁰C

Технические данные:

Передаточные характеристики:
Коэффициент затухания, дБ, не более: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	0.36 0.3
Хроматическая дисперсия, пс/(км · км), не более: на длине волны 1310 нм на длине волны 1550 нм	150,5 350,4
Конструктивные параметры
Количество оптических волокон	2-16
Номинальный диаметр проволок внутреннего повива, мм	1.2
Номинальная толщина алюминиевой оболочки, мм	1.25
Номинальный диаметр проволок наружного повива, мм	2.1
Номинальный внешний диаметр кабеля, мм	13.2
Расчетный вес кабеля, кг/км	590
Механические параметры
Минимальный разрывная нагрузка, кг	7600
Максимально допустимая нагрузка, кг	4500
Среднеэксплутационная нагрузка, кг	1520
Модуль упругости (конечный), кг/ммІ	14130
Электрические параметры
Сопротивление постоянному току при 20єC, Ом/км	0.47
Допустимый ток КЗ в 1 сек, кА	9.0
Эксплутационные параметры
Термическая стойкость к КЗ, кАІ·c	81
Коэффициент линейного термического расширения, є/С	1.6 · 10-5
Минимальный радиус изгиба, мм	260
Срок службы, лет, не менее	25
Строительная длина, км	2.0-40

Поперечное сечение кабеля:

5. Расчет параметров оптического кабеля

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую апертуру:

n1 - показатель преломления сердцевины ОВ;

n2 - показатель преломления оболочки ОВ.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

, град.

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:



a - радиус сердцевины ОВ;

- длина волны, мкм.

,

Определим число мод:

N=V²/2 - для ступенчатого ОВ;

N = 2,43 / 2 = 1,21

Расчет затухания

Собственное затухание ов зависит от , n1 и n2 , и рассчитывается по формулам:

_с=п+р

где п -затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

дБ/км,

tg - тангенс диэлектрических потерь ОВ.

tg=10^-1110^-12

 - длина волны, мкм.

, дБ/км.

_р - затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;

, дБ/км;

, дБ/км;

где: Kр - коэффициент рассеяния (0,6-1 мкм⁴дБ/км );

_пр - затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце посторонних ионов различных материалов или гидроксидных групп. В окне прозрачности пр=0, тогда:

_с=п+р дБ/км

_с =0,0261+0,138=0,1641, дБ/км

кабельное затухание к - обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

_к=i i=17,

где

₁ - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

₂ - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

₃ - затухание на микроизгибах ОВ;

₄ - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

₅ - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

₆ - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

₇ - затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

к = 0,1 ,дБ / км.

Расчетное суммарное затухание будет:

=с+к , дБ/км

=с+к=0,1641+0,1 = 0,2641, дБ/км

Расчет дисперсии

Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.

Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длинной волны.

=13 нм для ППЛ; (источник излучения лазер, т.к. одномодовый ОК)

=2040 нм для СИД.

_мат=l·М(); пс/км

М() - удельная дисперсия материала,.

- ширина спектра источника излучения, нм.

=1 нм

l=687 км

_мат= , пс/км.

волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длинны волны:

_вол=l·В(); пс/км

В() - волноводная дисперсия, .

_вол = пс/км.

профильная дисперсия проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

_пр=l·П(); пс/км

П() - удельная профильная дисперсия, .

_пр = пс/км.

Хроматическая дисперсия будет:

, пс/км.

, пс/км

Поскольку кабель одномодовый, то модовая дисперсия =0. Следовательно,

пс/км

На основании рассчитанных параметров передачи (=343,5 пс/км и =0,2641, дБ/км) выбирается тип оптического кабеля.

Дисперсия в основном определяет ширину полосы передаваемых частот и соответственно число каналов передачи информации:

,

где k - коэффициент, учитывающий форму оптического импульса.

6. Определение длины регенерационного участка

Длину регенерационного участка ограничивает один из двух факторов: затухание или дисперсия. При определении длины регенерационного участка необходимо на первом этапе найти максимально допустимое расстояние (ограниченное затуханием светового тракта), на которое можно передать сигнал, а затем его восстановить. Вторым этапом определяют пропускную способность оптического кабеля и находят длину трассы, на которую еще возможно передавать оптические сигналы с заданной скоростью. В одномодовых ОВ длина регенерационного участка лимитируется затуханием.

Ограничение длины регенерационного участка затуханием

При определении длины регенерационного участка, лимитированного затуханием, следует пользоваться выражением:

, км,

Где Э = 45 - энергетический потенциал системы передачи, дБ;

С = 4 - энергетический запас системы, дБ;

Аэ = 3- дополнительные потери в пассивных компонентах ВОЛС (на вводе/выводе), дБ;

бк = 0,1- коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;

бс = 0,2641- потери в неразъемном соединении, дБ;

с.д. = 30- строительная длина оптического кабеля, км.

Следовательно, нам необходимо использовать один регенерационный пункт.

7. Разработка структурной схемы организации связи и размещение регенераторов

волоконный оптический связь кабель регенератор

Размещение НРП производится с учетом полученных допустимых длин усилительных участков для выбранных ЦСП и характеристик кабеля. Учитывая допустимое количество питаемых необслуживаемых РП между двумя ОРП, которое ограничивает расстояние между ними. ОРП, как правило, располагается в населенных пунктах. Где они могут быть обеспечены электроэнергией, водой, топливом, культурно-бытовыми условиями для обслуживаемого персонала. НРП оборудуются на возвышенных, незатопляемых местах с возможностью организации к ним подъезда и минимальным ущербом для плодородных земель, лесных массивов и так далее.

В результате расчета и уточнения длин РП по секциям между ОРП определяется число НРП на каждой секции и составляется скелетная схема кабельной линии. Счет РП ведется от административного центра большего значения к меньшему.

Вопросы строительства и монтажа

Подвеска оптического кабеля

Для подвески на опоры воздушных линий связи, ЛЭП, опоры контактной сети и автоблокировки железных дорог преимущественно используются диэлектрические самонесущие ОК, стойкие к электромагнитным воздействиям (гроза, стационарные и аварийные режимы работы ЛЭП и электрифицированных железных дорог и т.д.). Основным конструктивным элементом ОК, обеспечивающим его стойкость к растягивающим нагрузкам при подвеске на опоры, является пруток из арамидных нитей, произведенных на основе высокопрочного углеродного волокна, который используется, в частности, для изготовления бронежилетов. Поэтому для крепления ОК на опорах используется преимущественно спиральная натяжная и поддерживающая арматура, предотвращающая воздействия на ОК чрезмерных усилий сдавливания (при высоких значениях прочности крепления к растягивающим нагрузкам).

При подвеске ОК на опоры воздушных линий связи может использоваться ОК с креплением к внешним несущим элементам (например, отдельному несущему тросу).

Альтернативой диэлектрическому ОК при подвеске на ЛЭП высокого напряжения (110 кВ и выше) является оптический кабель, встроенный в грозотрос (ОКГТ), выполняющий одновременно функции оптического кабеля для передачи информации и грозозащитного троса линии электропередачи.

Подвеска ОК осуществляется в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации. Стыковка же его с оборудованием системы передачи осуществляется, как правило, путем применения вставки из диэлектрического ОК.

Монтаж кабеля

ALF рекомендует использования метода протяжки с управляемым натяжением. При этом может использоваться обычное оборудование, которое используется при монтаже стандартного воздушного грозового троса. Это оборудование включает тянущие устройства, устройства натяжения, устройства намотки на барабан и протяжные блоки.

Имеется одна существенная разница между монтажом ОКГТ и обычного грозотроса. Стандартные грозотросы обычно соединяются с помощью соединителей сжимающего типа и выбор места соединения относительно свободен. Место осуществления сращивания ОКГТ должно быть выбрано так, чтобы оно позволило сделать сращивание оптических волокон. Строительные длины должны быть выбраны так, чтобы сращивание приходилось на заранее определенные башни по концам участка протяжки.

После подвески кабеля свободные концы ОКГТ спускаются вниз по башням до земли для сращивания. Длина свободных концов должна, как минимум, быть равна высоте башни плюс еще 23 м. для сращивания. После завершения операции по протяжке, эта длина кабеля обычно укладывается витками и временно остается на башне до операции по сращиванию.

В кабеле ОКГТ также используются специальные приспособления, в том числе заглушки на концах, зажимы для подвески, проволочные приспособления, такие как зажимы заземления. Эти устройства проектируются таким образом, чтобы иметь необходимую силу удержания и не вызвать деформацию алюминиевой трубки, что могло быть потенциально повредить оптические волокна.

Процедура протяжки

Обычно используются витые проволочные тянущие тросы, хотя нейлоновые тросы также привычны. В любом случае, этот трос должен быть достаточно прочен, чтобы выдержать требуемое для протяжки натяжение. Тяговый трос должен иметь то же направление, что и ОКГТ для того, чтобы противостоять тенденции к кручению при приложении протягивающей нагрузки.

Если существующий грозовой трос должен быть снят, то он потенциально может быть использован в качестве тянущего троса для ОКГТ. Но при этом этот трос должен быть внимательно осмотрен, чтобы быть уверенным, что он находится в хорошем состоянии. Если есть какое-то сомнение в том, что существующий трос выдержит натяжение при протяжке, он должен быть снят и заменен тросом для протяжки.

Рекомендуется использовать в качестве устройства натяжения инструментальный барабан с колесами, покрытыми неопреном. Это устройство натяжения должно поддерживать требуемое натяжение на различных скоростях протяжки. Необходимы системы положительного тормоза для тяговых механизмов и устройств натяжения, чтобы поддерживать натяжение, когда прекратилась тяга. Минимальный диаметр инструментальных барабанов должен быть не менее 70xD (D - диаметр ОКГТ).

Конструкция кабельных барабанов для ОКГТ не позволяет выдерживать силу торможения, которая прикладывается в процессе операции протяжки. Поэтому прямое натяжение ОКГТ с кабельного барабана не рекомендуется.

Рекомендуется два основных типа тяговых машин для протяжки кабеля. Это барабанного типа или типа инструментального барабана. В любом случае требуется положительная система торможения. В случае тяги барабанного типа, тянущий трос поступает прямо на барабан. В случае инструментального барабана, тянущий трос подводится к двум инструментальным барабанам, почти также как в устройстве натяжения, и в самонаматывающий барабан.

Протяжные блоки, иногда называемые бегунками, монтируются на опоре в точке крепления ОКГТ стандартным образом. Минимальный диаметр, рекомендуемый для протяжных блоков, 40xD (D - диаметр ОКГТ).

Блоки меньшего диаметра можно использовать на одностоечных опорах, в зависимости от таких факторов, как натяжение протяжки и угол прохождения через блок.

Рекомендуется придерживаться следующих параметров во избежание повреждения ОКГТ.

1. Минимальный диаметр инструментального барабана ..... 70 х D

2. Рекомендуемый диаметр блока ......................................... 40 х D

Меньшие диаметры могут быть использованы на одностоечных опорах.

3. Постоянный радиус изгиба (без натяжения) ..................... 15xD

4. Максимальное натяжение протяжки .................................. 20% от нормированной разрывной силы ОКГТ

5. Скорость протяжки .............................................................. 4-8 м/мин

6. Минимальное расстояние от тягового механизма ............ отношение 3:1 и устройства натяжения до протяжного блока

7. Общее число пролетов на каждом участке протяжки ....... обычно от 30 до 40

Максимальное число пролетов приведено только для справки, т.к оно может значительно колебаться из-за разницы профиля поверхности земли, длины пролета и т.д.

8. Методы регулирования стрелы провиса

Методы и процедуры регулирования провисания для ОКГТ те же самые, что и для обычных воздушных грозотросов. Для определения стрелы провиса монтажники должны использовать проектную информацию по натяжению из-за провиса, которая предоставляется электрокомпанией или AFL.

Для натяжения на ОКГТ устанавливается временный зажим. Конструкция его должна быть такой, чтобы не повредить ОКГТ и, в частности, не сдавить кабель или не раздавить алюминиевую трубку. AFL могут обеспечить зажим натяжного типа (иногда называется зажим записной книжки), который может быть присоединен в любом месте вдоль длины ОКГТ. Вполне успешно могут быть применены некоторые типы сформированных заранее зажимов с оттяжками, но их применение для протяжки должно быть согласовано с изготовителем.

Точки сращивания

Точки сращивания будут расположены в начале и в конце каждой строительной длины ОКГТ. После завершения операций по образованию стрелы провиса и закреплению излишек ОКГТ должен быть уложен витками и временно прикреплен к башне. Диаметр витков должен быть приблизительно от 0,9 до 1,5 м. Витки должны быть закреплены на башне во избежание повреждения ОКГТ до сращивания.

Открытые концы ОКГТ должны быть еще раз загерметизированы во избежание попадания влаги в алюминиевую трубку. При кабельном барабане имеется пакет с парой пластиковых наконечников для герметизации кабельных концов. Электрическая лента, силикон RTV или другие средства также могут быть использованы для этой цели.

Затем кабель ОКГТ будет спущен вдоль башни к земле для сращивания. По всей длине вдоль башни кабель должен быть закреплен на башне с помощью соответствующих зажимов, устанавливаемых с интервалом 1,8-2,4 м.

Соединительная муфта обычно устанавливается на высоте 4,5-6 м от уровня земли. Во многих случаях желательно хранить запас кабеля на башне. Это позволит передвинуть муфту, установить ее ближе к земле, если потребуется. Это можно сделать, уложив кабель простым витком под муфтой или постоянно имея виток кабеля ОКГТ выше на башне.

Заключение

В результате проведения выше изложенных расчетов и рассуждений в данной курсовой работе была спроектирована магистральная ВОЛП, соединяющая между собой Улан-Удэ и Читу. На основе исходных данных было рассчитано необходимое число каналов, параметры оптического кабеля, по рассчитанным параметрам выбран тип оптического и тип аппаратуры. Также была приведена схема размещения регенерационных участков.

Список используемой литературы

1. Проектирование междугородной магистрали между двумя городами с использованием оптического кабеля.Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Направляющие системы электросвязи" Новосибирск 2009.

2. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. - М.: Радио и связь, 2008.

3. Статистический справочник.

http://www.mojgorod.ru

4. СибДальРегион. Каталог: Новосибирск, 2003г.

5. Атлас автодорог.-М: Третий Рим, 2009 г.

6. Техническая информация. ЗАО "Самарская Оптическая Кабельная Компания"

7. Портнов Э.Л. Оптические кабели связи и пассивные компоненты ВОЛС - Москва Горячая линия - Телеком., 2011г.

8. Выбор кабеля www.rusoptika.ru

9. Поисковая система www.yandex.ru

Приложение

Карта местности

Размещено на Allbest.ru