Главная
База знаний "Allbest"
Физика и энергетика
Проектирование линии связи на базе электрического кабеля
Проектирование линии связи на базе электрического кабеля
Этапы реконструкции существующей линии на базе электрического кабеля связи с заменой системы передачи между г. Казань и г. Набережные Челны. Проектирование вновь строящейся линии с использованием оптических кабелей между г. Набережные Челны и г. Уфа.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.11.2011 |
| Размер файла | 3,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. ТРАССА РЕКОНСТРУИРУЕМОЙ ЛИНИИ
- 2. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ СВЯЗИ
- 2.1 Определение конструкции кабеля и способа организации связи
- 2.2 Уточнение конструкции симметричного электрического кабеля связи реконструируемой линии
- 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ КАБЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ РЕКОНСТРУИРУЕМОЙ ЛИНИИ
- 3.1 Расчет первичных параметров передачи симметричных кабелей
- 3.2 Расчет вторичных параметров передачи коаксиальных кабелей
- 3.3 Размещение регенерационных пунктов по трассе кабельной линии
- 3.4 Расчет параметров взаимных влияний между цепями симметричного кабеля
- 4. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ ОТ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
- 4.1 Расчет опасных магнитных влияний
- 4.2 Нормы опасного магнитного влияния
- 4.3 Расчет и защита кабелей связи от ударов молнии
- 4.4 Расчет надежности проектируемой кабельной магистрали
- 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
- 5.1 Выбор трассы линии передачи
- 5.2 Выбор и обоснование ВОСП
- 5.3 Выбор и обоснование типа оптического волокна
- 5.4 Выбор и обоснование типа оптического кабеля
- 5.5 Выбор и обоснование схемы организации связи
- 5.6 Размещение ретрансляторов по трассе магистрали
- 5.7 Обеспечение доступа абонентов к цифровым каналам связи
- 6. ПЛАН ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И МОНТАЖУ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЛИНИИ
- 6.1 Организация строительно-монтажных работ
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- ЗАДАНИЕ
- Требуется осуществить реконструкцию существующей линии на базе электрического кабеля связи с заменой системы передачи между г. Казань и г. Набережные Челны.
- Система передачи:
- - до реконструкции К-24;
- - после реконструкции ИКМ-120.
- Число каналов после реконструкции - 200.
- Тип и емкость электрического кабеля связи - симметричный кабель, 1х4.
- Диаметр жил симметричного кабеля - 1,05 мм.
- Тип изоляции - сплошная полиэтиленовая.
- Толщина сплошной изоляции - 1,0 мм.
- Материал оболочки электрического кабеля связи - алюминий.
- Необходимо выполнить проектирование вновь строящейся линии с использованием оптических кабелей между г. Набережные Челны и г. Уфа.
- ВВЕДЕНИЕ
- Крупные физические открытия оказывают существенное влияние на развитие самых различных областей техники. Наглядный пример тому - воздействие достижений лазерной физики на идеи, методы и приборы техники связи.
- Магистральная сеть связи на современном этапе развития базируется на использовании кабельных, радиорелейных и спутниковых линий связи. Эти линии дополняют друг друга, обеспечивая передачу больших потоков информации любого назначения на базе использования цифровых и аналоговых систем передачи. Кабельные линии связи, обладающие высокой защищенностью каналов связи от атмосферных влияний и различных помех, эксплуатационной надежностью и долговечностью, являются основой сети связи; по кабельным сетям передается до 75 % всей информации.
- В настоящее время наиболее эффективными являются оптические кабели, обладающие широкой полосой передачи, малыми затуханиями, высокой помехозащищенностью и не требующие для своего изготовления цветных металлов.
1. ТРАССА РЕКОНСТРУИРУЕМОЙ ЛИНИИ
электрический оптический кабель связь
Трасса реконструируемой линии проходит между городами Казань и Набережные Челны.
Общая протяженность трассы - 240 км.
Рисунок 1. Трасса реконструируемой линии.
2. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ СВЯЗИ
2.1 Определение конструкции кабеля и способа организации связи
Согласно заданию:
- система передачи до реконструкции К-24;
- система передачи после реконструкции ИКМ-120.
- число каналов после реконструкции - 200.
- тип и емкость электрического кабеля связи - симметричный кабель, 1х4.
- диаметр жил симметричного кабеля - 1,05 мм.
- тип изоляции - сплошная полиэтиленовая.
- толщина сплошной изоляции - 1,0 мм.
- материал оболочки электрического кабеля связи - алюминий.
Этим параметрам соответствует междугородний симметричный кабель МКПА. В канализацию прокладывается кабель МКПАШп - междугородний симметричный кабель в алюминиевой оболочке и полиэтиленовом шланге; в грунт - МКПАБп - междугородний симметричный кабель в алюминиевой оболочке и полиэтиленовом шланге с броней из стальных лент и наружным джутовым покровом; под воду - МКПКпШп - междугородний симметричный кабель в алюминиевой оболочке и полиэтиленовом шланге с броней из круглых стальных проволок и наружным полиэтиленовым шлангом.
Во всех типах кабелей конструкция сердечника одна и та же. Кабель имеет медные жилы диаметром 1,05 мм. Изоляция - сплошная полиэтиленовая. Первая пара четверки состоит из жил красного и желтого цветов, вторая пара - из жил синего и зеленого цветов. В центре четверки находится полистирольный кордель толщиной 1,1 мм. Кабель имеет алюминиевую оболочку толщиной 1,0 мм, поверх которой наложена полиэтиленовая антикоррозийная оболочка толщиной 1,5 мм. (II)
Способ организации связи по симметричному кабелю - двухкабельный, т. е. цепи каждого направления передачи расположены в отдельном кабеле.
На внутризоновых кабельных линиях связи, прокладываемых между сетевыми узлами второго класса и соединяющих между собой разные местные сети данной зоны, используется как и на магистральных кабельных линиях связи четырехпроводная схема организации связи.
2.2 Уточнение конструкции симметричного электрического кабеля связи реконструируемой линии
Диаметр изолированной жилы с пористой изоляцией определяется по формуле:
,
где - радиальная толщина изоляционного слоя, мм.
.
Рисунок 2. Диаметр изолированной жилы.
Изолированные жилы скручиваются в четверки с шагом 80-300 мм. Диаметр элементарной группы, скрученной в звездную четверку, определяется из выражения:
,
где а - расстояние между центрами жил одной пары .
Рисунок 3. Диаметр элементарной группы кабеля.
Отсюда
.
.
Диаметр центрирующего корделя определяется из соотношения:
.
.
Диаметр кабельного сердечника кабеля для одночетверочного кабеля определяется из выражения:
.
Рисунок 4. Симметричный кабель типа МКПА-1х4.
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ КАБЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ РЕКОНСТРУИРУЕМОЙ ЛИНИИ
3.1 Расчет первичных параметров передачи симметричных кабелей
Активное сопротивление цепи определяется по формуле:
,
где - сопротивление цепи на постоянном токе, рассчитываемое по формуле:
;
- удельное сопротивление материала жил, Ом мм2/м;
- диаметр жил, мм;
- коэффициент укрутки, учитывающий увеличение длины цепи за счет скрутки, принимается равным 1,01…1,02;
- коэффициент, учитывающий потери на вихревые токи в жилах второй цепи элементарной группы, для звездной скрутки ;
- расстояние между центрами жил цепи, мм;
- радиус токопроводящей жилы, мм;
- коэффициент вихревых токов, 1/мм, для меди , 1/мм;
- абсолютная магнитная проницаемость, , Гн/м, , Гн/м;
- относительная магнитная проницаемость, для меди ;
, , - функции, учитывающие потери на вихревые токи вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости.
Расчеты производятся не менее, чем на трех фиксированных частотах рабочего диапазона, включая минимальную и максимальную.
При расчете параметров для систем ИКМ за минимальную частоту целесообразно принимать , за максимальную - полутактовую частоту, соответствующую половинному значению скорости передачи. Для ИКМ-120 скорость передачи равна 8,5 Мбит/с, следовательно . За среднюю частоту примем .
Для
,
Для
.
Для
Индуктивность симметричной кабельной цепи определяется как сумма внешней межпроводниковой индуктивности и внутренней индуктивности самих проводников :
,
где - функция поверхностного эффекта.
Для
.
Для
.
Для
.
Емкость симметричной кабельной цепи определяется по формуле:
,
где - эквивалентное значение относительной диэлектрической проницаемости комбинированной изоляции. Для сплошной полиэтиленовой изоляции ;
- поправочный коэффициент.
.
Для , ,
.
На всех частотах значение емкости будет одинаково, потому что значение емкости не зависит от частоты и, следовательно, частота не присутствует в формуле.
Проводимость изоляции кабельной цепи определяется по формуле:
,
где - тангенс угла диэлектрических потерь комбинированной изоляции.
Для ()
.
Для ()
.
Для ()
.
3.2 Расчет вторичных параметров передачи коаксиальных кабелей
В области высоких частот, когда , расчет можно производить по упрощенным формулам:
- коэффициент затухания
,
где - коэффициент затухания вследствие потерь в металле;
- коэффициент затухания вследствие потерь в диэлектрике.
- коэффициент фазы
.
- волновое сопротивление цепи
.
- скорость распространения электромагнитной волны
.
Для ()
.
Для ()
.
Для ()
.
Для
.
Для
.
Для
.
Для
.
Для
.
Для
.
Для
.
Для
.
Для
.
Таблица 1.
|
Параметры |
Частота |
|||
|
Первичные параметры передачи |
||||
|
- активное сопротивление, Ом/км |
49,84 |
287,84 |
400,14 |
|
|
- индуктивность, мГн/км |
0,899 |
0,816 |
0,811 |
|
|
- емкость, нФ/км |
31,85 |
31,85 |
31,85 |
|
|
- проводимость изоляции, мСм/км |
0,595 |
1,191 |
||
|
Вторичные параметры передачи |
||||
|
- коэффициент затухания, дБ/км |
1,289 |
8,227 |
11,722 |
|
|
- коэффициент фазы, рад/км |
0,336 |
68,067 |
135,7 |
|
|
- скорость распространения, км/с |
||||
|
- волновое сопротивление, Ом |
167,997 |
160,063 |
159,552 |
Рассчитанные данные, полученные теоретическим путем, будут отличаться от данных, приведенных в справочной литературе, так как завод-изготовитель кабеля обычно дает допуски на параметры реального изделия по причине неидеального производственного оборудования.
Рисунок 5. Графики частотной зависимости первичных параметров передачи.
Рисунок 6. Графики частотной зависимости вторичных параметров передачи.
3.3 Размещение регенерационных пунктов по трассе кабельной линии
Размещение регенерационных пунктов производится исходя из допустимого затухания.
Расстояния между необслуживаемыми регенерационными пунктами может быть определено из выражения:
,
где - номинальное значение затухания регенерационного участка, дБ; для ИКМ-120 ;
0,9 - затухание оконечных устройств, дБ;
- коэффициент затухания кабельной цепи на наивысшей частоте при максимальной температуре грунта на глубине прокладки кабеля, дБ/км.
Для
.
.
Реально для комплекса аппаратуры третичной цифровой системы передачи ИКМ-120, предназначенного для организации на внутризоновых и магистральной сетях связи пучков каналов по кабелю МКС, длина переприемного участка по ТЧ 2500 км, расстояние между обслуживаемыми регенерационными пунктами до 240 км, длина регенерационного участка . (IV)
Необслуживаемый регенерационный пункт грунтовой НРПГ-2-2 предназначен для регенерации сигналов ИКМ-120 в линейном тракте, а также для передачи на обслуживаемую станцию сигналов извещения и приема сигналов управления телемеханикой, усиления сигналов ВЧ (высокой частоты) и НЧ (низкой частоты) служебной связи. Пункт НРПГ-2-2 выпускается в четырех вариантах: НРПГ-2-2, НРПГ-2-2С (с блоками служебной связи); НРПГ-2-2Т (с блоками магистральной телемеханики), НРПГ-2-2ПС (с блоками служебной связи, с блоками магистральной телемеханики). Контейнеры НРПГ-2-2 устанавливаются на линии через , НРПГ-2-2С - через 65 км, НРПГ-2-2Т - через 60 км, НРПГ-2-2ПС - через 30 км. (IV)
Рисунок 7. Магистраль кабельная. Профиль трассы.
Таблица 2.
|
Количество НРП на участке |
Номера НРП на участке |
||||
|
НРПГ-2-2 |
НРПГ-2-2С |
НРПГ-2-2Т |
НРПГ-2-2ПС |
||
|
Участок ОП 1 - ОП 2 (г. Казань - г. Набережные Челны) |
|||||
|
47 |
1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 40, 41, 43, 44, 45, 46, 47 |
13, 26, 39 |
12, 24, 36 |
6, 18, 30, 42 |
3.4 Расчет параметров взаимных влияний между цепями симметричного кабеля
Переходное затухание на ближнем конце за счет систематической связи можно рассчитать по формуле:
,
где - длина элементарного кабельного участка, км;
, - коэффициенты затухания и фазы взаимовлияющих цепей на полутактовой частоте ЦСП, соответственно Нп/км и в рад/км; .
Величина систематической связи определяется по формуле:
,
где - емкостная связь;
- индуктивная связь;
- волновое сопротивление цепи кабеля.
.
.
Переходное затухание на ближнем конце за счет нерегулярной связи можно определить по формуле:
,
- нормированная спектральная плотность случайной функции нерегулярной связи на ближнем конце n(x).
Результирующее значение переходного затухания на ближнем конце можно определить по формуле:
.
.
Переходное затухание на ближнем конце на полутактовой частоте для системы передачи ИКМ-120 должно быть . В данном случае переходное затухание соответствует норме.
Расчет защищенности на дальнем конце.
Взаимные влияния между цепями разных четверок.
Величина защищенности на дальнем конце за счет нерегулярной составляющей связи на длине элементарного кабельного участка, состоящего из n строительных длин, рассчитывается по формуле:
,
где - протяженность строительной длины кабеля, км; ;
- интервал корреляции случайной функции ; ;
- дисперсия случайной функции .
.
Переходное затухание на дальнем конце на полутактовой частоте для системы передачи ИКМ-120 должно быть . Переходное затухание соответствует норме.
Взаимные влияния между цепями внутри четверок.
На частотах 0,5…1 МГц между цепями внутри звездных четверок определяющим на дальнем конце является косвенное влияние через третьи цепи за счет регулярной составляющей связи.
При четном числе строительных длин на ЭКУ происходит компенсация регулярной составляющей связи.
При четном числе строительных длин на длине ЭКУ значение защищенности за счет влияния через третьи цепи можно определить по формуле:
,
где - дисперсия электромагнитных связей влияния через третьи цепи, величина которой зависит от различия электромагнитных связей соединяемых строительных длин.
,
Переходное затухание на дальнем конце на полутактовой частоте для системы передачи ИКМ-120 должно быть . Переходное затухание соответствует норме.
Таблица 3.
|
Параметры |
Частота |
|
|
Переходное затухание на ближнем конце, дБ |
48,595 |
|
|
Защищенность на дальнем конце, дБ |
||
|
- между цепями разных четверок |
29,082 |
|
|
- между цепями внутри четверок |
40,543 |
При проведении реконструкции линии следует иметь ввиду, что для обеспечения высокой помехозащищенности между цепями симметричного кабеля с АСП выполнялось симметрирование кабеля. Симметрирование высокочастотных кабелей осуществляется в основном методом скрещивания и включения контуров противосвязи.
Симметрирование скрещиванием основано на компенсации электромагнитных связей одного отрезка кабеля связями другого отрезка путем соединения жил четверок по различным операторам скрещивания.
Симметрирование включением контуров противосвязи (КПСВ) основано на компенсации электромагнитных связей за счет включения между жилами взаимовлияющих цепей контуров противосвязи, содержащих резисторы и конденсаторы. Следует отметить, что если для АСП включение КПСВ повышает помехозащищенность цепей, то для ЦСП, работающих на существенно более высоких частотах, КПСВ могут существенно снизить помехозащищенность.
Для обеспечения высокой помехозащищенности между цепями симметричных кабелей при работе по ним ЦСП на длине ЭКУ проводят следующие мероприятия:
1. При разбивке усилительного участка АСП на ЭКУ ЦСП стремятся на длине ЭКУ иметь четное число строительных длин кабеля, так как при этом обеспечивается наиболее полная компенсация регулярной составляющей электромагнитных связей из-за отсутствия неуравновешенных (нескомпенсированных) строительных длин.
2. Во всех муфтах на длине ЭКУ жилы четверок соединяются по оператору Х.. (первая пара четверки соединяется со скрещиванием, а вторая - напрямую).
3. Если указанные выше мероприятия не позволяют обеспечить норму на защищенность, то по технической документации (паспорт на усилительный участок АСП) определяют место включения КПСВ и демонтируют их. Это, как правило, обеспечивает повышение защищенности между цепями.
4. ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ ОТ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
4.1 Расчет опасных магнитных влияний
Абсолютное значение продольной ЭДС, наведенной в жилах кабеля связи от магнитного влияния линий высокого напряжения на сложном участке сближения рассчитывается на частоте 50 Гц по формуле:
,
где - число участков;
- влияющий ток, А;
- коэффициент взаимной индукции между однопроводными цепями линий высокого напряжения и линии связи на i-ом участке сближения, Гн/км;
- длина i-го участка сближения, км;
- результирующий коэффициент экранирования между линией высокого напряжения (ЛВН) и линией связи на i-ом участке, ;
, , , - коэффициент защитного действия, соответственно металлических покровов кабеля связи; заземленных тросов, подвешенных на опорах линий электропередач; рельсов железнодорожных путей, проложенных рядом с кабелем связи; металлических сооружений (соседних кабелей связи, трубопроводов, газопроводов и так далее).
Рисунок 8. Схема сближения линии связи с линией высокого напряжения.
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
(для алюминиевого троса, при сечении троса 50…100 мм2);
(при однопутной железной дороге, при проводимости земли ). (I)
Определив коэффициент взаимной индукции , для каждого участка производят расчет продольной ЭДС, полагая :
.
.
Рассчитав величину суммарной продольной ЭДС на участке сближения длиной L, определяем продольную ЭДС на 1 км кабеля:
.
.
Необходимость определения вызвана тем, что величина коэффициента защитного действия защитных металлических покровов кабелей связи , содержащих материалы из стали, зависит от величины . Исходя из результата расчета в зависимости от типа защитных покровов кабеля связи определяем величину идеального коэффициента защитного действия металлических покровов кабелей .
(для кабеля МКПАБп 1х4, при . (I)
Окончательно величину наведенной продольной ЭДС в кабеле связи определяем по формуле:
.
.
4.2 Нормы опасного магнитного влияния
Допустимые значения продольной ЭДС при кратковременном влиянии:
- линий электропередач ЛЭП
;
- электрифицированных железных дорог ЭЖД
;
где - величина испытательного напряжения, ;
- величина напряжения дистанционного питания линейных регенераторов, В; допустимое напряжение дистанционного питания по кабелям типа МКПА 1000 В постоянного тока.
Для ЛЭП
,
так как () предусмотрим дополнительные меры защиты тросами, сечением 101…200 мм2:
- алюминиевым тросом ;
- медным тросом .
Тогда
.
.
Теперь значение не превышает :
().
Для ЭЖД
,
так как (), то необходимо использовать защитные средства несколько раз. при однопутной железной дороге (проводимость земли ).
Тогда
.
.
Теперь значение не превышает :
().
4.3 Расчет и защита кабелей связи от ударов молнии
Согласно действующему руководству по защите кабелей связи от ударов молнии вероятная плотность повреждений кабелей с металлическими покровами без изолирующего шланга, проложенных на открытой местности на участке трассы длиной в 100 км, определяется выражением:
,
где Т - продолжительность гроз в году в часах, ;
- электрическая прочность изоляции жил кабелей, В; для кабеля МКПАШп 1х4 ;
- вероятное число повреждений кабеля при и .
Величина зависит от удельного сопротивления грунта и сопротивления защитных металлических покровов постоянному току (для кабеля МКПАШп 1х4). .
Тогда
.
Допустимое значение вероятной плотности повреждения кабелей молнией для типа кабеля - симметричные одночетверочные - . Следовательно, норма не превышается.
4.4 Расчет надежности проектируемой кабельной магистрали
Даны длины кабеля, проложенного вне населенных пунктов - , в населенных пунктах - , в телефонной канализации - для общей длины 100 км кабельной магистрали.
; ; .
Среднестатистические значения интенсивности отказов и среднее время восстановления связи в Европейской части России.
Таблица 4.
|
Тип кабеля |
|||
|
Симметричный бронированный: |
|||
|
- в поле; |
1,74 |
4,73 |
|
|
- в населенных пунктах. |
9,93 |
4,20 |
|
|
Симметричный небронированный в канализации |
7,40 |
4,15 |
Для заданной длины кабельной магистрали интенсивность потока отказов:
.
.
Среднее время между отказами (наработка на отказ):
.
.
Среднее время восстановления связи:
.
.
Коэффициент готовности:
.
.
Вероятность безотказной работы магистрали за время ()
.
.
Надежность магистрали за время (за год) должна быть .
Так как в данном случае (), то необходимо дать рекомендации по увеличению надежности магистрали.
Отказы на кабельных магистралях могут возникать по разным причинам. Ниже приводятся средние статистические данные распределения причин повреждений кабельных линий связи (в процентах от общего числа повреждений):
|
Механические повреждения от земляных работ сторонних организаций |
60,8 % |
|
|
Ошибки производства, строительства и эксплуатации |
9,2 % |
|
|
Гроза |
17,3 % |
|
|
Перемещение грунта в результате землетрясения, обвала, селя, вибрации |
7,2 % |
|
|
Мерзлотные явления |
4,4 % |
|
|
Прочие причины |
1,1 % |
Для увеличения надежности магистрали необходимо:
1. Усилить охранно-предупредительные работы с предприятиями, имеющими землеройную технику.
2. Выполнение работ при строительстве производить в полном соответствии с рабочим проектом. Работы технического персонала должны производиться в соответствии с технологическими картами на эксплуатационные работы по содержанию кабельных линий связи.
3. Принимать меры по защите кабельных линий от грозовых разрядов, выполняя специальные мероприятия, обеспечивающие сохранность линий связи.
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
5.1 Выбор трассы линии передачи
Трасса проектируемой линии проходит между пунктами г. Набережные Челны и г. Уфа. Основные показатели сравниваемых вариантов волоконно-оптических линий передач:
Таблица 5.
|
Характеристика трассы |
Единицы измерения |
Количество единиц по вариантам |
|||
Вариант 1 |
Вариант 2 |
Вариант 3 |
|||
|
1. Общая протяженность трассы: |
км |
282 |
250 |
326 |
|
|
- вдоль шоссейных дорог; |
282 |
- |
250 |
||
|
- вдоль железных дорог; |
- |
- |
76 |
||
|
- вдоль грунтовых дорог; |
- |
- |
- |
||
|
- по бездорожью. |
- |
250 |
- |
||
|
2. Способы прокладки кабеля: |
км |
||||
|
- кабелеукладчиком; |
282 |
250 |
326 |
||
|
- вручную; |
- |
- |
- |
||
|
- в канализации; |
- |
- |
- |
||
|
- подвеска. |
- |
- |
- |
||
|
3. Количество переходов: |
1 пер. |
||||
|
- через судоходные и сплавные реки; |
- |
- |
- |
||
|
- через несудоходные реки; |
9 |
13 |
7 |
||
|
- через шоссейные дороги. |
1 |
4 |
7 |
||
|
4. Число НРП. |
1 пункт |
- |
- |
- |
Наиболее выгодным является вариант № 1, так как имеет сравнительно меньшую длину трассы при прохождении всей трассы вдоль шоссейных дорог, также немаловажным является меньшее число переходов через шоссейные дороги. Вся трасса проходит вдоль шоссейных дорог, что обеспечивает легкий подъезд к месту прохождения кабеля.
Рисунок 7. Трасса проектируемой линии.
5.2 Выбор и обоснование ВОСП
Согласно заданию количество каналов равно 200, поэтому можем использовать STM-1 с частичным заполнением.
Длина трассы 282 км, поэтому необходим элементарный участок стандартной длины, то есть порядка , для длины 1,3 мкм, и , для длины волны 1,55 мкм (укороченный участок порядка , для обеих длин волн). Так как на длине волны 1,3 мкм затухание больше, то возьмем длину волны 1,55 мкм, для того, чтобы использовать меньшее число регенераторов.
Таким образом, имеем:
|
ЭКУ |
Стандартный |
|
|
Длина волны, мкм |
1,55 |
|
|
STM-1 |
||
|
Число ОЦК |
1920 |
|
|
Число цифровых потоков Е1 |
63 |
|
|
Скорость электрического стыка, Мбит/с |
155 |
|
|
Энергетический потенциал |
36 |
|
|
Максимально допустимая дисперсия на ЭКУ, пс/нм |
55000 |
5.3 Выбор и обоснование типа оптического волокна
При выборе типа оптического волокна будем опираться на то, что дисперсия материала минимальна для источников, которые излучают на длинах волн, близких к .
Поэтому выбираем волокно со смещенной дисперсией. Характеристики волокна:
|
Коэффициент затухания , дБ/км, на длине волны 1,55 мкм |
0,22 |
|
|
Длина волны нулевой дисперсии , мкм |
1,55 |
|
|
Коэффициент наклона дисперсионной кривой , |
0,085 |
5.4 Выбор и обоснование типа оптического кабеля
Выбор конструкции оптического кабеля определяется условиями и планируемым способом прокладки. В последнее время все более широко используются кабели, сердечник которых представляет собой один модуль с толстостенной полимерной трубкой.
Кабель будем прокладывать непосредственно в грунтах III - IV категорий. Способ прокладки - кабелеукладчиком или в траншею. Допустимое растягивающее усилие . Бронепокровы из круглых проволок, из стальных лент.
Вычислим коэффициент хроматической дисперсии:
.
.
Тогда маркировка используемых кабелей:
ОК-Л-К-10-Х-0,22/0-1/4
и
ОК-Б-К-10-Х-0,22/0-1/4.
5.5 Выбор и обоснование схемы организации связи
На внутризоновых и магистральных волоконно-оптических линиях передачи, как правило, применяется однокабельная двухволоконная схема организации связи на одной оптической несущей. Так как в данном случае нет необходимости передачи большого объема информации на большие расстояния, то будем применять именно эту схему.
5.6 Размещение ретрансляторов по трассе магистрали
Размещение ретрансляторов производится исходя из бюджета мощности и допустимой дисперсии на ЭКУ.
С учетом бюджета мощности расстояние между ретрансляторами ВОЛП должно лежать в пределах , где
;
,
где Э - энергетический потенциал системы, дБм;
- эксплуатационный запас (обычно принимается равным 6 дБм), дБм;
- потери в неразъемном соединении ОВ (не должно превышать 0,1 дБм для 100 % всех соединений), дБм;
- потери в разъемном соединении ОВ (не более 0,5 дБм), дБм;
- число разъемных соединений на ЭКУ (на участке между ретрансляторами 4);
- пределы регулировки АРУ (20 дБм), дБм;
- коэффициент затухания оптических волокон, дБм/км;
- строительная длина кабеля (4…6 км), км.
;
.
Наряду с указанными выше условиями длина ЭКУ должна удовлетворять требованиям по дисперсии
,
где В - скорость передачи на оптическом стыке, Бит/с;
- среднеквадратическое значение дисперсии оптического волокна, с/км.
Скорость передачи на оптическом стыке определяется из соотношения:
,
где - скорость передачи на электрическом стыке, Бит/с;
, - параметры линейного кода ВОСП.
Оптические линии связи требуют однополярных методов кодирования, тогда как электрические линии связи могут использовать как однополярные, так и двуполярные методы кодирования. Поэтому в ВОСП используется однополярный эквивалент кода HDB-3 (код высокой плотности единиц). Для двоичного кодирования число уровней входного сигнала , а число уровней выходного сигнала HDB-3 .
.
Среднеквадратическое значение дисперсии одномодового волокна равно
,
где - рабочая длина волны, нм;
- диапазон длин волн излучения лазера, который можно принять равным 0,2…0,8 нм;
- коэффициент хроматической дисперсии ОВ, .
.
.
Следовательно, расстояние между ретрансляторами должно лежать в пределах:
.
Определим количество ретрансляторов:
,
где L - расстояние между ОП, км;
- возьмем .
,
то есть .
Теперь рассчитаем реальную длину :
.
.
Рассчитаем запас мощности и дисперсию для каждого ЭКУ по формулам:
;
;
.
.
.
.
Рисунок 8. Магистраль кабельная. Профиль трассы.
5.7 Обеспечение доступа абонентов к цифровым каналам связи
5 % от 200 равно 10 каналов.
Следовательно, необходимо организовать сеть доступа с количеством каналов 10. Для этого подходит оборудование ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия).
Большой интерес к технологии ADSL объясняется рядом причин, из которых существенны две:
- на телекоммуникационном рынке сформировался платежеспособный спрос на услуги, допускающие использование каналов обмена информацией с существенно различной полосой пропускания в направлениях приема и передачи сигналов;
- максимальная длина физической цепи, на которой может работать оборудование ADSL, будет, как правило, больше, чем длина подавляющего большинства существующих АЛ (абонентских линий).
АЛ, используемая для телефонной связи, присоединяется к удаленному модулю ADSL через телефонную розетку. Удаленный модуль ADSL обеспечивает передачу в направлении соответствующего терминала цифрового потока 6,144 Мбит/с и двухсторонний обмен сигналами управления со скоростью 48 кбит/с.
Рисунок 9. Сеть доступа.
Дальность передачи 3,7 км, диаметр жил симметричного кабеля 0,5 мм. Тип кабеля ТП. Марка кабеля ТПП (телефонный, с полиэтиленовой изоляцией в полиэтиленовой оболочке, с экраном из алюминиевой ленты; для прокладки в телефонной канализации) с числом пар 30. Количество задействованных пар кабеля 10.
6. ПЛАН ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И МОНТАЖУ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЛИНИИ
6.1 Организация строительно-монтажных работ
Согласно проекту, необходимо проложить кабель между двумя населенными пунктами г. Набережные Челны - г. Уфа, общая протяженность трассы 282 км, вся трасса проходит вдоль автомобильных дорог. По трассе необходимо установить 3 НРП.
При строительстве волоконно-оптических линий связи выполняются следующие работы: разбивка трассы, доставка кабеля, материалов на трассу, испытание кабеля, прокладка, монтаж и устройство вводов.
Непосредственно в грунт прокладываются кабели, имеющие поверх оболочки защитно-броневой покров. Подземная прокладка кабелей осуществляется кабелеукладчиками, этот способ более производительный и существенно сокращает трудоемкость. Глубина прокладки 0,9…1,2 м.
В черте города кабель прокладывается в телефонной канализации. Эти кабели не имеют поверх оболочки броневых и защитных покровов. Допускается прокладка в одном трубопроводе нескольких оптических кабелей. В свободные каналы затягиваются кабели при помощи стальных тросов диметром 5…6 мм, а в занятые каналы - с помощью пеньковых тросов или стальных тросов в полиэтиленовых шлангах.
Таблица 6.
|
Наименование работ и материалов |
Единица измерения |
Количество на всю ВОЛП |
|
|
Кабель |
км |
282 |
|
|
Прокладка кабеля кабелеукладчиком |
км |
274 |
|
|
Прокладка кабеля вручную (с учетом рытья и засыпки траншей) |
км |
- |
|
|
Строительство телефонной канализации |
км |
8 |
|
|
Протягивание кабеля в канализации |
км |
8 |
|
|
Устройство переходов через шоссейные и железные дороги |
один переход |
1 |
|
|
Устройство переходов через реки шириной: |
один переход |
||
|
- до 100 м |
9 |
||
|
- до 200 м |
- |
||
|
Монтаж, измерение и герметизация муфт |
шт |
57 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экономическое преимущество волоконно-оптических систем связи по сравнению с электрическими схемами более ощутимо при большой информационной пропускной способности. В подобных случаях в электрических системах связи приходится использовать коаксиальные кабели или волноводы, а не пары проводов. Однако главное преимущество ВОЛС состоит в возможности значительного увеличения расстояний между ретрансляторами. На линиях междугородной и городской связи волоконно-оптическая техника активно используется уже на протяжении последних двадцати лет.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Проектирование кабельных линий связи. Методическая разработка по курсовому и дипломному проектированию. Самара 2000 г.
Строительство кабельных сооружений связи: Справочник / Д.А. Барон, И.И. Гроднев, В.Н. Евдокимов и др. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988. - 768 с.: ил.
Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи: Учебник для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988. - 544 с.: ил.
Скалин Ю.В. и др. Цифровые системы передачи: Учебник для техникумов / Ю.В. Скалин, А.Г. Бернштейн, А.Д. Финкевич. - М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.: ил.
Барон Д.А. и др. Междугородные кабельные линии связи / Барон Д.А., Левинов К.Г., Фролов П.А.: Учебник для техникумов. - М.: Связь, 1979. - 240 с.: ил.
Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. - 4-е изд., исправ. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999. - 134 с.: ил.
Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 504 с.: ил.
Соколов Н.А. Сети абонентского доступа. Принципы построения. - Пермь.: ЗАО «ИГ ЭНТЕР-ПРОФИ», 1999. - 254 с.: ил.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проектирование волоконно-оптической линии передачи с использованием оптического кабеля между Великим Новгородом и Смоленском. Расчет пропускной способности проектируемой линии. Выбор схемы резервирования, схемы синхронизации и системы управления.
курсовая работа [5,9 M], добавлен 14.11.2021Составление карты проектируемого участка железной дороги Чита-Хилок. Размещение усилительных и регенерационных пунктов на трассе линии связи. Выбор арматуры для монтажа кабельной магистрали. Защита кабеля и аппаратуры связи от опасных и мешающих влияний.
курсовая работа [7,1 M], добавлен 06.02.2013Уравнения линии с распределенными параметрами. Эффект непрерывного изменения тока и электрического напряжения вдоль линии. Продольное активное сопротивление единицы длины линии. Применение законов Кирхгофа. Линии синусоидального тока без потерь.
реферат [801,3 K], добавлен 21.12.2013Классификация кабелей и кабельных линий электропередач. Выбор метода прокладки и технология монтажа кабеля. Способы его электрического соединения, основные требования к ним. Техническое обслуживание и ремонт кабельных линий, их основные повреждения.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 09.07.2011Волоконно-оптические линии связи как понятие, их физические и технические особенности. Основные составляющие элементы оптоволокна и его виды. Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей, электронные компоненты систем оптической связи.
реферат [836,9 K], добавлен 16.01.2011Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Напряженность электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Линии напряженности силовые линии. Энергия взаимодействия системы зарядов. Циркуляция напряженности поля.
презентация [1,1 M], добавлен 23.10.2013Выбор марки радиочастотного кабеля. Моделирование генератора, нагрузки и отрезка радиочастотного кабеля. Расчет распределения действующих значений напряжения и тока вдоль нагруженного отрезка, распределений вещественной и мнимой частей сопротивления.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 22.12.2011Расчет параметров схемы замещения линии электропередач, трансформатора и максимального нагрузочного тока. Выбор уставок дифференциальной защиты линии, дифференциального органа с торможением. Проверка чувствительности максимальной токовой защиты.
курсовая работа [345,7 K], добавлен 21.03.2013Расчёт механики проводов воздушной линии электропередач, исходного режима работы провода. Подбор изоляторов и длины подвесной гирлянды. Проектирование механического привода. Расчет конической передачи. Определение усилий, действующих в зацеплении.
дипломная работа [836,1 K], добавлен 20.05.2011Выбор типа кабельной магистрали на проектируемом участке железной дороги. Организация оперативно-технологической связи по электрическому кабелю в пределах перегона. Переходы и пересечения. Расчет волновых параметров передачи симметричной кабельной цепи.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.12.2015
