Проектирование транспортной сети на базе ВОЛС для сотовых операторов стандарта GSM вдоль автотрассы Шардара-Арысь
Компьютеризация телекоммуникационного оборудования и переход на цифровой стандарт связи. Аспекты сотового планирования и способы организации транспортной сети. Основные параметры кабеля и диаграмма уровней передачи волоконно-оптические линии связи.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.08.2010 |
Размер файла | 1,9 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.
- отсутствие электромагнитных излучений и, как следствие, скрытность передачи.
Сравнивая характеристик различных линии связи и учитывая, явного преимущества ОК, остановим свой выбор именно на оптическом кабеле [19].
2. Техническая часть
2.1 Классификация и выбор оптического кабеля связи
Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.
Существующие ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК [11].
Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.
Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.
Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов [1].
Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.
Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и другое).
Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент.
Основным элементом ОК является оптическое волокно (световод), выполненное в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, по которому передаются световые сигналы с длинами волны 0,85...1,6 мкм, что соответствует диапазону частот (2,3...1,2) * 1014 Гц.
Световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления . Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки -- создание лучших условий отражения на границе "сердцевина -- оболочка" и защита от помех из окружающего пространства.
Сердцевина волокна, как правило, состоит из кварца, а оболочка может быть кварцевая или полимерная. Первое волокно называется кварц--кварц, а второе кварц--полимер (кремнеорганический компаунд). Исходя из физико-оптических характеристик предпочтение отдается первому. Кварцевое стекло обладает следующими свойствами: показатель преломления 1,46, коэффициент теплопроводности 1,4 Вт/мк, плотность 2203 кг/м3. Снаружи световода располагается защитное покрытие для предохранения его от механических воздействий и нанесения расцветки. Защитное покрытие обычно изготавливается двухслойным: вначале кремнеорганический компаунд (СИЭЛ), а затем--эпоксидакрылат, фторопласт, нейлон, полиэтилен или лак. Общий диаметр волокна 500...800 мкм [ ].
В существующих конструкциях ОК применяются световоды трех типов: ступенчатые с диаметром сердцевины 50 мкм, градиентные со сложным (параболическим) профилем показателя преломления сердцевины и одномодовые с тонкой сердцевиной [11].
По частотно-пропускной способности и дальности передачи лучшими являются одномодовые световоды, а худшими -- ступенчатые.
Важнейшая проблема оптической связи -- создание оптических волокон (ОВ) с малыми потерями. В качестве исходного материала для изготовления ОВ используется кварцевое стекло, которое является хорошей средой для распространения световой энергии. Однако, как правило, стекло содержит большое количество посторонних примесей, таких как металлы (железо, кобальт, никель, медь) и гидроксильные группы (ОН). Эти примеси приводят к существенному увеличению потерь за счет поглощения и рассеяния света. Для получения ОВ с малыми потерями и затуханием необходимо избавиться от примесей, чтобы было химически чистое стекло.
В настоящее время наиболее распространен метод создания ОВ с малыми потерями путем химического осаждения из газовой фазы.
Получение ОВ путем химического осаждения из газовой фазы выполняется в два этапа: изготовляется двухслойная кварцевая заготовка и из нее вытягивается волокно [6].
Во внутрь полой кварцевой трубки с показателем преломления длиной 0,5...2 м и диаметром 16...18 мм подается струя хлорированного кварца и кислорода . В результате химической реакции при высокой температуре (1500...1700° С) на внутренней поверхности трубки слоями осаждается чистый кварц . Таким образом, заполняется вся внутренняя полость трубки, кроме самого центра. Чтобы ликвидировать этот воздушный канал, подается еще более высокая температура (1900° С), за счет которой происходит схлопывание и трубчатая заготовка превращается в сплошную цилиндрическую заготовку. Чистый осажденный кварц затем становится сердечником ОВ с показателем преломления, а сама трубка выполняет роль оболочки с показателем преломления. Вытяжка волокна из заготовки и намотка его на приемный барабан производятся при температуре размягчения стекла (1800...2200° С). Из заготовки длиной в 1 м получается свыше 1 км оптического волокна [6].
Достоинством данного способа является не только получение ОВ с сердечником из химически чистого кварца, но и возможность создания градиентных волокон с заданным профилем показателя преломления. Это осуществляется: за счет применения легированного кварца с присадкой титана, германия, бора, фосфора или других реагентов. В зависимости от применяемой присадки показатель преломления волокна может изменяться. Так, германий увеличивает, а бор уменьшает показатель преломления. Подбирая рецептуру легированного кварца и соблюдая определенный объем присадки в осаждаемых на внутренней поверхности трубки слоях, можно обеспечить требуемый характер изменения по сечению сердечника волокна.
Конструкции ОК в основном определяются назначением и областью их применения. В связи с этим имеется много конструктивных вариантов. В настоящее время в различных странах разрабатывается и изготавливается большое число типов кабелей.
Типовые конструкции оптических кабелей: повивная концентрическая скрутка; скрутка вокруг профилированного сердечника; плоская конструкция; волокно; силовой элемент; демпфирующая оболочка; защитная оболочка; профилированный сердечник; ленты с волокнами [1].
Однако все многообразие существующих типов кабелей можно подразделять на три группы: кабели повивной концентрической скрутки; кабели с фигурным сердечником;плоские кабели ленточного типа.
Кабели первой группы имеют традиционную повивную концентрическую скрутку сердечника по аналогии с электрическими кабелями. Каждый последующий повив сердечника по сравнению с предыдущим имеет на шесть волокон больше. Известны такие кабели преимущественно с числом волокон 7, 12, 19. Чаще всего волокна располагаются в отдельных пластмассовых трубках, образуя модули [8].
Кабели второй группы имеют в центре фигурный пластмассовый сердечник с пазами, в которых размещаются ОВ. Пазы и соответственно волокна располагаются по геликоиде, и поэтому они не испытывают продольного воздействия на разрыв. Такие кабели могут содержать 4, 6, 8 и 10 волокон. Если необходимо иметь кабель большой емкости, то применяется несколько первичных модулей.
Кабель ленточного типа состоит из стопки плоских пластмассовых лент, в которые вмонтировано определенное число ОВ. Чаще всего в ленте располагается 12 волокон, а число лент составляет 6, 8 и 12. При 12 лентах такой кабель может содержать 144 волокна.
В оптических кабелях кроме ОВ, как правило, имеются следующие элементы: силовые (упрочняющие) стержни, воспринимающие на себя продольную нагрузку на разрыв; заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей; армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при механических воздействиях; наружные защитные оболочки, предохраняющие кабель от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.
Изготавливаются различные типы и конструкций ОК. Для организации многоканальной связи применяются в основном четырех и восьмиволоконные кабели.
Первое поколение ОК российского производства, созданных в 1986--1988 гг., включает кабели городской (ОК-50), зоновой (ОЗКГ) и магистральной (ОМЗКГ) связи. Современные требования развития связи потребовали создания новых усовершенствованных типов ОК. Такими кабелями являются: ОКК--для городской связи (прокладка в канализации), ОКЗ--для зоновой и ОКЛ--для линейной магистральной связи. Сейчас развита технология ОК третьего поколения [6].
Кабель ОКК по сравнению с ОК-50 имеет меньшее затухание, большие дальность связи и широкополосность. Кабель ОКК состоит из градиентных и одномодовых волокон.
Новый зоновый кабель ОКЗ имеет различные типы оболочек, позволяющих использовать его в различных условиях эксплуатации (земля, вода, подвеска).
Кабель междугородной магистральной связи ОКЛ по сравнению с предшествующим (ОМЗКГ) обладает большей длиной трансляционного участка и позволяет применять наиболее мощную систему передачи [6].
Четырехволоконный кабель ОК-4 имеет принципиально ту же конструкцию и размеры, что и восьмиволоконный, но только четыре волокна в нем заменены пластмассовыми стержнями. Изготавливаются также кабели, содержащие больше число волокон. Городские кабели прокладываются в телефонные канализации.
Кабель городской связи типа ОКК, прокладываемый в канализации, содержит 4, 8 или 16 волокон. Кабель имеет градиентные волокна с диаметром сердцевины 50 мкм (ОКК-50-01) или одномодовые волокна с диаметром сердцевины 10 мкм (ОКК-10-02) [4].
Силовой центральный элемент выполнен из стеклопластиковых стержней или стального троса, изолированного полиэтиленом. Поверх наложена скрутка из восьми оптических модулей или корделей. В каждом модуле может содержаться 1, 2 или 4 ОВ. Затем наложены фторопластная лента и полиэтиленовый шланг.
Кабели, предназначенные для прокладки в грунтах, зараженных грызунами или подверженных механическим воздействиям, имеют еще броневой покров из стеклопластиковых стержней, а поверх него - полиэтиленовый шланг (ОККС). Известны конструкции, в которых вместо стержней применяется оплетка (ОККО) [4].
Для подводных речных переходов применяется кабель в алюминиевой оболочке с броневым покровом из круглых стальных проволок и полиэтиленовым шлангом (ОККАК). Для станционных вводов и монтажа создан кабель ОКС [4].
Кабель зоновой связи марки ОЗКГ содержит восемь градиентных волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Так как кабель предназначен для непосредственной прокладки в грунт, он имеет защитный броневой покров из стальных проволок диаметром 1,2 мм. Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам диаметром 1,2 мм, расположенным в броневом покрове кабеля. Снаружи кабель имеет полиэтиленовую оболочку [4].
Зоновый кабель ОКЗ содержит четыре или восемь многомодовых ОВ, расположенных в четырех модулях сердечника кабеля, покрытых снаружи полиэтиленовой оболочкой. Кабель предназначен для прокладки в грунт, поэтому имеет защитный броневой покров. Возможны различные варианты брони: стальные круглые проволоки (ОКЗК), бронеленты (ОКЗБ), стеклопластиковые стержни (ОКЗС), стальная оплетка (ОКЗО). Изготовляются также подводные кабели с алюминиевой оболочкой и круглой стальной броней (ОКЗАК) [4]. Станционные кабели маркируются ОКС.
Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам диаметром 1,2 мм, расположенным в сердечнике кабеля.
Кабель магистральной связи ОМЗКГ содержит одномодовые волокна, обеспечивающие многоканальную связь на большие расстояния. Кабель содержит четыре или восемь волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Защитный покров изготавливается в двух модификациях: из стеклопластиковых стержней или стальных проволок. Снаружи имеется пластмассовая оболочка. Кабель предназначен для прокладки в грунт.
Магистральный кабель ОКЛ изготавливается из одномодовых волокон с сердцевиной диаметром 10 мкм, имеет две модификации: с медными проводниками диаметром 1,2 мм для дистанционного питания регенераторов и без медных проводников с питанием от местной сети или автономных источников теплоэлектрогенераторов (ТЭГ).
Центральный силовой элемент выполнен из стеклопластиковых стержней. Наружный покров кабеля имеет несколько разновидностей: для прокладки в канализации -- это полиэтиленовый шланг (марка ОКЛ), для подземной прокладки--броневой покров из стеклопластиковых стержней (ОКЛС), стальных лент (марка ОКЛБ), круглой проволоки (ОКЛК).
Для подводных речных переходов создан кабель с алюминиевой оболочкой и круглопроволочной броней (ОКЛАК). Для станционных вводов и монтажа используется кабель ОКС.
Учитывая специфику организации сотовой сети вдоль автотрассы, а также возможности получения дополнительных доходов от аренды цифровых потоков сторонними организациями в качестве оптимального кабеля предлагается ОМЗКГ.
2.2 Определение основных параметров ОК
При расчете параметров ОК учитываем следующие данные: 2а = 50 мкм - диаметр сердечника оптического волокна; 2в = 125 мкм - диаметр отражающей оболочки оптического волокна; мкм - показатель преломления сердечника; мкм - показатель преломления оболочки; мкм - длина волны;L = 250 км - длина линии; м - строительная длина кабеля;- количество разъемных соединений (на выходе оптического усилителя и входе оптического приёмника); дБ - потери на неразъемных соединениях; дБ - потери на разъемных соединениях; дБм - уровень оптического сигнала на выходе оптического усилителя; Рпр- чувствительность фотодетектора оптического приёмника; дб/км - коэффициент затухания.
Примечание: некоторые параметры приведены в разделе 2.3.
Относительная разность показателей преломления:
Д = , (2.1)
Д = = 0,02,
Числовая апертура. Апертура - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.
Учитывая, что в световоде границей раздела сред сердцевина - оболочка являются прозрачные стёкла, возможно, не только отражение оптического луча, но и проникновение его в оболочку. Для предотвращения перехода энергии в оболочку и излучения в окружающее пространство необходимо соблюдать условие полного внутреннего отражения и апертуру.
Известно, что при переходе из среды с большей плотностью в среду с меньшей плотностью, то есть при n1>n2, волна при определённом угле падения полностью отражается и не переходит в другую среду. Угол падения начиная с которого вся энергия отражается от границы раздела сред, при wp=в, называется углом полного внутреннего отражения:
, (2.2)
где m и e - соответственно магнитная и диэлектрическая проницаемости сердечника (m1,e1) и оболочки (m2,e2). При wp> преломлённый луч проходит вдоль границы раздела сердцевина - оболочка и не излучается в окружающее пространство.
При wp>в энергия, поступившая в сердечник, полностью отражается и распространяется по световоду. Чем больше угол падения волны, wp>в в пределах от в до 90 градусов, тем лучше условия распространения и тем быстрее волна придёт к приёмному концу. В этом случае вся энергия концентрируется в сердечнике световода и практически не излучается в окружающую среду. При падении луча под углом, меньшим угла полного отражения, wp<в , энергия проникает в оболочку, излучается во внешнее пространство и передача по световоду неэффективна.
Режим полного внутреннего отражения предопределяет условие подачи света на входной торец волоконного световода. Световод пропускает лишь свет, заключённый в пределах телесного угла а, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения в. Этот телесный угол а характеризуется числовой апертурой:
NA=sin а (2.3)
NA=sin а=(n12 - n22)1/2= (1.53 ^2 - 1.5^2 ) = 0.3
Между углами полного внутреннего отражения в и апертурным углом падения луча а имеется взаимосвязь. Чем больше угол в , тем меньше апертура волокна а . Следует стремится к тому, чтобы угол падения луча на границу сердечник - оболочка wp был больше угла полного внутреннего отражения в и находился в пределах от в до 90 градусов, а угол ввода луча в торец световода w укладывался и апертурный угол а (w<а). В действующих технических условиях NA=0,3 [ ].
Нормированная частота. Важнейшим обобщённым параметром волоконного световода, используемым для оценки его свойств, является нормированная частота V.Она получается суммированием аргументов цилиндрических функций для сердцевины (g1 a) и оболочки (g2 a):
V = (2.4)
V =
где a - радиус сердцевины оболочки; n1 - показатель преломления сердцевины; n2 - то же, оболочки.
Число волн (мод). Число волн (мод) определяется с учетом конструкции волокна. Существующие конструкции ВС (волоконные световоды) с диаметром сердцевины 50 мкм являются многомодовыми системами, и по ним распространяется большое число волн. В общем виде число мод в ВС определяется по формуле:
N=V2(1+2/n)/2 (2.5)
где n - показатель степени изменения профиля показателя преломления, тогда для ступенчатого ВС n равно бесконечности:
N= 7.25^2/2 = 26,3
Волновое сопротивление.Волновое сопротивление волоконного световода может быть определено на основании формул для электрического и магнитного полей:
или (2.6)
Однако для упрощения расчета воспользуемся предельными значениями волнового сопротивления для плоской волны:
(2.7)
где - волновое сопротивление идеальной среды.
В реальных условиях волновое сопротивление оптического кабеля имеет промежуточное значение:
(2.8)
Таким образом волновое сопротивление оптического кабеля:
Критическая длина волны и частоты. При определении критической длины волны и частоты учитывается следующее: световоды, как и волноводы, имеют частоту отсечки (критическую частоту f0), и по ним возможна передача лишь волн длиной меньше диаметра сердцевины световода ( <d ).
Суммируя значения поперечных состовляющих g сердцевины и оболочки, получаем:
g12+g22=k12 - k22=k0(n12 - n22), (2.9)
где k0=2 pi/=2 pi f/c; g12=k12 -b2 -поперечная составляющая волнового числа сердцевины; k1=2 pi/ - волновое число сердцевины; b - коэффициент распространения в световоде.
Для определения критической частоты f0 надо принять g2=0, т.к. при значениях g2>0 поле концентрируется в сердцевине световода, а при g2=0 оно выходит из сердцевины и процесс распространения по световоду прекращается, тогда:
g12=k0(n12 - n22), (2.10)
f0= pi(n12 - n22)1/2 , (2.11)
Умножив числитель и знаменатель на радиус сердцевины r1 (2.11), получим:
f 0=g1 c r1/pi d(n12 - n22)1/2 , (2.12)
где d - диаметр сердцевины волокна, тогда:
f 0=2.405 * 3 10^5*5/ (3.14 *10*0.3 ) = 3.8*10^5 Гц
Критическая длина волн определяется:
0=v1/f0=(n12 -n22)1/2 , (2.13)
где v1=Pnm - параметр, характеризующий тип волны (моду) и значения Pnm для различных типов волн 0 можно найти в специализированной литературе по ОК [11].
Из формулы (2.13) видно, что чем толще сердцевина световода и чем больше отличаются n1 и n2 , тем больше критическая длина волны и ниже критическая частота световода f0 , тогда:
0=3.14*10*10^-6*0.3/ ( 2.405*1.53*5 ) = 2..5,6 , мкм
Затухание ОК характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.
Затухание a определяет длину участков и для трактов оптических кабелей обусловлено собственными потерями в волоконных световодах ac и дополнительными потерями вызываемыми кабельными aк, обусловленные скруткой, а также изгибами световодов при наложении покрытий и защитных покрытии в процессе изготовления оптического кабеля.
Собственные потери ВС состоят в первую очередь из потерь поглощения aп и потерь рассеяния aр. Механизм потерь, возникающих при распространении по волоконному световоду электромагнитной энергии объясняется так: часть мощности, поступающей на вход световода рассеивается вследствие изменения направления распространения лучей на нерегулярностях и их высвечивания в окружающее пространство (aп), а другая часть мощности поглощается посторонними примесями, выделяясь в виде джоулева тепла (aп+ aпр). Такими примесями являются ионы металлов (никель, железо, кобальт и др.) и гидроксильные группы (ОН), приводящие к появлению резонансных всплесков затухания.
Потери на поглощение зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (aпр) могут достигать значительной величины (aп+ aпр).
Потери на рассеяние лимитируют предел минимально допустимых значений потерь в волоконных световодах, в результате a= aп+ aр+ aпр + aк
Затухание за счёт поглощения, дБ/км, связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растёт с частотой, существенно зависит от свойств материала световода ( tg q ) и рассчитывается по формуле:
(2.14)
где n - показатель преломления; tg q - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде, тогда:
Потери рассеяния обусловлены неоднородностями материала ВС, расстояния между которыми меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Величина потерь на рассеяние, дБ/км, называемое рэлеевским, определяется по формуле:
, (2.15)
где Kp - коэффициент рассеяния, для кварца равный 0,8 (мкм4дБ)/км, тогда:
Потери на рэлеевское рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих ВС. Этот предел различен для различных волн и с увеличением длины волны уменьшается.
Общие потери определяются:
; (2.16)
Наряду с затуханием пропускная способность dF является важнейшим параметром ВОСП. Она определяет полосу пропускаемую световодом, и соответственно объём информации, который можно передавать по оптическому кабелю. Теоретически по волоконному световоду можно организовать огромное количество каналов для передачи информации на большие расстояния. Однако имеются значительные ограничения, обусловленные тем, что сигнал на вход приёмного устройства приходит искажённым, чем длиннее линия тем больше искажение. Данное явление носит название дисперсии и обусловлено различием времени распространения различных мод в световоде и наличием частотной зависимости показателя преломления.
Дисперсия - это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Дисперсия приводит к увеличению длительности импульса при прохождении по ОК.
Уширение импульса dt определяется как квадратичная разность длительности импульса импульсов на выходе и входе кабеля по формуле:
dt= (t вых2- t вх2)1/2 (2.17. )
Причём значения tвых и tвх берутся на уровне половины амплитуды импульсов. Связь между величиной уширения импульсов и полосой частот приближённо выражается выражением dF=1/dt. Так, если dt =20 нс/км, то dF =50 Мгц*км.
Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, но и снижает дальность передачи по ОК, так как чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса.
Дисперсия возникает из-за некогерентности источников излучения и появления спектра, а также существования большого числа мод N. Дисперсия, возникающая из-за первой причины, называется хроматической (частотной) и делится на материальную и волноводную.
2.3 Проверочный расчет длины регенерационного участка
По постановке задачи дипломного проектирования необходимо проектирование транспортной сети на базе ВОЛС для операторов сотовой связи стандарта GSM.
Расчет длины регенерационного участка () является важным разделом проектирования ВОЛС. Для обеспечения лучшего качества передачи информации и экономии затрат предпочтительнее, чтобы была максимальной. Величина , в основном, определяется двумя факторами: потерями и дисперсией в оптическом кабеле.
Наиболее перспективными в этом отношении являются системы с одномодовыми волоконными световодами (ВС) и длиной волны, равной 1,3 . . .1,55 , которые при малых потерях позволяют получить высокую информационную емкость.
Определение длины регенерационного участка ВОЛС производится на основе заданных параметров качества связи и пропускной способности линии после того, как выбрана типовая система передачи ( в нашем случае STM-1) и оптический кабель (ОМЗКГ).
Качество связи в цифровых системах передачи в первом приближении определяется уровнем флуктуационных шумов на входе фотоприемника и межсимвольной интерференцией, то есть перекрытием импульсов при их уширении. С ростом длины линии уширение импульсов, характеризуемое величиной , увеличивается, вероятность ошибки возрастает. Таким образом, длина регенерационного участка ограничивается либо затуханием, либо уширением импульсов в линии.
Для безискаженного приема ИКМ сигналов достаточно выполнить требование:
, (2.18)
где - длительность тактового интервала ИКМ сигнала ; - длительность импульса;- результирующая дисперсия или:
, (2.19)
где - тактовая частота линейного сигнала.
Если длительность паузы равна длительности посылки, то:
(2.20)
Уширение импульса, прошедшего световод одного участка , не превышает половины длительности тактового интервала. Эти условия определяют первые расчетные соотношения для определения допустимой длины регенерационного участка:
- (2.21.а)
или:
(2.21.б)
где - результирующая дисперсия, поскольку выбран одномодовый кабель, то модовую дисперсию не рассматриваем. В одномодовых оптических волокнах результирующее значение дисперсии определяется хроматической дисперсией:
(2.22)
где хроматической дисперсия в свою очередь делится на: материальную дисперсию и волновую (внутримодовую) дисперсию().
Материальная дисперсия () - зависимость показателя преломления материала от длины волны. С ростом длины волны коэффициент дисперсии уменьшается:
(2.23)
где - ширина спектральной линии источника излучения, равная 0,14 для лазера. По техническим данным на нашу аппаратуру = 1,8; М() - удельная материальная дисперсия для кварцевого стекла равна -20 .
Волновая дисперсия () - зависимость коэффициента распространения от длины волны:
(2.24)
где В() - удельная волновая дисперсия, для кварцевого стекла равна 10.
=
Суммируя волноводную и материальную дисперсии, получим хроматическую или результирующую дисперсию:
(2.25)
Эта величина близка к техническим данным аппаратуры и кабеля.
Найдем по формуле (2.21.б) допустимую длину регенерационного участка:
Второе расчетное соотношение можно получить, учитывая, что мощность полезного сигнала на входе фотоприемника не должна быть меньше заданной минимально допустимой мощности , при которой обеспечивается необходимая достоверность передачи сигнала:
, (2.26)
где - уровень мощности генератора излучения, ; - потери в разъемном соединении, (используются для подключения приемника и передатчика к ОК); ,- потери при вводе и выводе излучения из волокна, ; - потери в неразъемных соединениях, ; - коэффициент ослабления оптического волокна, ; - строительная длина ОК, .
Величина которая носит название энергетического потенциала аппаратуры и определяется типом выбранного источника излучения и фотоприемника:
, (2.27)
Энергетический потенциал берем из паспортных данных на выбранную аппаратуру. Она равна = 31.
Длину максимального регенерационного участка, определяемого ослаблением линии можно получить из соотношения:
, (2.28)
где - среднее значение, равное плюс 6; - 0,5; ,- 1,0; - 0,1; - 0,22; - 4; - (-36) (для выбранного типа фотоприемника); - системный запас ВОСП по затуханию на участка регенерации.
Системный запас учитывает изменение состава оптического кабеля за счет появления дополнительных (ремонтных) вставок, сварных соединений, а также изменения характеристик оптического кабеля, вызванных воздействием окружающей среды и ухудшением качества оптических соединителей в течение срока службы, и устанавливается при проектировании ВОСП, исходя из ее назначения и условий эксплуатации оператором связи, в частности, исходя из статистики повреждения (обрывов) кабеля в зоне действия оператора. Рекомендуемый диапазон устанавливаемых значений системного запаса от 2 (наиболее благоприятные условия эксплуатации) до 6 (наихудшие условия эксплуатации).Эти данные взяты из технического паспорта на аппаратуру [15].
Определяем максимальную длину регенерационного участка по формуле (2.28):
Таким образом, для одномодового волокна длина регенерационного участка зависит от ослабления сигнала, но по расчету выполняется с некоторым запасом, поэтому больше чем в технических данных на оборудование завода-изготовителя, что может быть, так как расчет поверочный. Возможно, не были учтены какие-нибудь параметры, измененные заводом-изготовителем в процессе проектирования или технологии изготовления, что возможно, является коммерческой тайной, применения кабеля с меньшим затуханием. Проектируемая трасса на базе ВОЛС предназначена в качестве транспортной сети для операторов сотовой связи, поэтому необходимо учитывать эту специфику. Длина между ОП-А (г. Шардара) и ОП-Б (г. Арысь) равна 170, что превышает максимальную =98,4,следовательно, необходимо установить, на кабельной магистрали, НРП или ОРП. Так как данная трасса проектируется вдоль автотрассы Шардара-Арысь, то в промежуточном поселке Казахстан (86 км от г. Шардары) необходимо располагать ОРП. В связи выделением потоков (каналов) для БС сотовой сети вдоль автотрассы необходимо предусмотреть дополнительно установить НРП по следующей схеме: ОП-А (г. Шардара)-НРП-1 (с. Коссейт)-НРП-2 (с. Сырдария)-НРП-3 (п.Казахстан)- НРП-4 (с.Сюткент)- НРП-5 (п. Достык). Схема организации связи показана на следующем рисунке.
2.4 Расчет и построение диаграммы уровней передачи
При проектировании и эксплуатации системы связи необходимо знать величину уровней сигнала в различных точках тракта передачи. Чтобы охарактеризовать изменения уровня сигнала вдоль линии связи используют диаграмму уровней - график, который показывает распределение уровней вдоль тракта передачи.
Для построения диаграммы уровней необходимо рассчитать ослабление всех регенерационных участков по формуле:
, (2.29)
где - уровень мощности на приеме, ; - уровень мощности источника излучения, ; - потери в разъемном соединении, ; - количество разъемных соединений; - потери в неразъемных соединениях, ; - количество неразъемных соединений; - коэффициент затухания ОВ, .
По схеме организации связи в дипломном проекте шесть участков регенерации: ОП А Шардара- ТРП станции А с длиной 29; ТРП станции А - ТРП станции Б с длиной 31 км; ТРП станции Б - ТРП станции В с длиной 25 км; ТРП станции В - ТРП станции Г с длиной 32,5 км; ТРП станции Г- ТРП станции Д с длиной 24 ; ТРП станции Д - ОП- Б Арысь с длиной 27,5 . Для расчета определяем количество строительных длин кабеля на каждом участке регенерации:
N= Ln/lc
где Ln- длина участка регенерации; lc- строительная длина кабеля (4 км), тогда:
N1 =
N2 =
N3 =
N4 =
N5 =
N6 =
Подставляя в формулу (2.29)рассчитанные значения, получим:
,
,
,
На основании полученных расчетов строим диаграмму уровней.
Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что полученные уровни на приеме не ниже минимального уровня приема.
3. Рабочая документация
3.1 Предложение по выбору площадок для расположения БС
В проекте рассматривается вопросы по проектированию транспортной сети на базе ВОЛС для операторов сотовой связи стандарта GSM c вдоль автотрассы Шардара- Арысь.
Для обеспечения большей площади покрытия одной базовой станцией (сотой) в пригородных районах и сельских местностях предполагается распространения радиоволн выбран диапазон стандарта GSM - 900 МГц. который актуально использовать для обеспечения большей площади покрытия одной базовой станцией (сотой).
Планируемое расположение 6-и базовых станций вдоль трассы Шардара - Арысь следующее: Коссейт, Сырдария , Казахстан, Сюткент, Достык.
Среднее расстояние между населенными пунктами составляет 34 километров. Следовательно, средний радиус одной ячейки (соты) должен составлять 20-25 километров (рисунок).
Из-за требований большого радиуса одной ячейки (соты) антенно-фидерное хозяйство предлагается размещать в зданиях, а также использовать по максимуму мачты РТПЦ (Радио-телевизионные передающие центры) высотой 100 метров (в населенных пунктах Достык и Казахстан) и мачты высотой 80 метров (демонтированных оборудовании радиостанции "Малютка" в остальных населенных пунктах). Мачты демонтированных оборудовании расположены недалеко от трассы и находятся в населенных пунктах, а мачты РТПЦ находятся вдоль трассы.
Для всех площадок БС (базовых станций) предлагается использование антенн с X-поляризацией. Применение этого типа позволяет уменьшить количество антенн на сектор. Антенна содержит два набора элементов расположенных под углами ?45 градусов к горизонту. Это обеспечивает поляризационную разницу в 90 градусов. Вместо пространственного разнесения используется поляризационное. Помимо меньшего количества антенн упрощается конструкция мачтового хозяйства за счет меньшего веса и ветровой нагрузки. Также, внешне антенная система БС становится менее заметной, что упрощает аренду площадок.
Коэффициент усиления от разнесенного приема равен 3.5 дБ (для пространственного разнесения и для поляризационного разнесения).
Использование антенн с X-поляризацией шириной ДН (диаграммы направленности) в горизонтальной плоскости 90, 65, или 30 расположенных относительно друг - друга в противоположных направлениях обеспечит желаемую зону покрытия. Для максимальной зоны покрытия можно использовать узконаправленную антенну с шириной ДН в 30. Коэффициент усиления у такой антенны около 20 дБ.
Длина фидеров на мачтах РТПЦ и демонтированного оборудования "Малютка" составит приблизительно 40 - 50 метров, использование высокочастотного кабеля типа LCF 7/8 будет оптимальным при таких длинах, потери для данного кабеля составляют 0,04 дБ/м для диапазона 900 МГц и 0,065 дБ/м для 1800 МГц.
3.1 Проверочный расчет покрытия
3.1.1 Основные положения
Уровень принимаемого сигнала MS вычисляется следующим образом:
(3.7)
С другой стороны, потери на РРВ могут быть получены из следующего выражения:
(3.8)
где - проектируемый уровень сигнала (минимальный уровень принимаемого сигнала MS обеспечивающий удовлетворительное качество связи с учетом влияния различных сред РРВ). Значение определяется на этапах сотового планирования.
На рисунке 3.6 представлен процесс расчета покрытия.
Рисунке 3.6 - Процесс расчета покрытия
1. Результат расчета баланса мощности - это требуемая выходная мощность BTS.
2. На основе вычисляется EIRP - эффективная изотропная излучаемая мощность.
3. На основе EIRP вычисляются максимально допустимые потери сигнала при распространении последнего через радиоэфир.
Подробный расчет радиуса зоны обслуживания сот приводится в следующем разделе.
Критерии оценки покрытия сети/ Определение требуемого уровня принимаемого сигнала. В процессе проектирования сетей сотовой связи, для оценки покрытия используется оценочный критерий - расчетный уровень принимаемого сигнала (проектируемый) , Расчетный уровень принимаемого сигнала базируется на вычислении требуемого уровня принимаемого сигнала :
(3.9)
где - требуемый уровень принимаемого сигнала, [dBm]; - чувствительность телефона, [dBm].
Согласно рекомендациям ETSI 05.05, чувствительность телефонов должна быть не менее - 102 dBm; - запас на интерференционные замирания сигнала, [dB]. Типовое значение запаса на замирание составляет 2 dB; - запас на быстрые (Релеевские) замирания сигнала, [dB]. Типовое значение запаса на замирание составляет 3 dB, 0 dB - с использованием перескоков по частоте; BL - потери за счет человеческого тела, [dB]. Типовое значение потерь составляет 5 dB - 900 МГц, 3 dB - 1800 МГц.
Определение действующего уровня принимаемого сигнала. Уровень принимаемого сигнала связан с требуемым уровнем принимаемого сигнала через следующие соотношения:
(3.10)
(3.11)
(3.12)
где - запас на логорифмическо-нормальные замирания принимаемого сигнала, [dB]. Типовое значение запаса на логорифмическо-нормальные замирания для городских районов составляет 4.5 dB, для пригорода 3 dB (вне помещений); CPL - потери в автомобиле, [Вт]. Типовое значение потерь в автомобиле составляет 6 dB; BPL - среднее значение ослабления сигнала в зданиях, [dB].
Например, для 900-го диапазона, типовое значение ослабления сигнала в зданиях для городских районов составляет 18 dB, для пригорода 12 dB. Значения замираний и потерь сигнала приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Значения замираний и потерь сигнала.
Наименование |
900 МГц |
1800 МГц |
|
, dBm |
-104 |
-104 |
|
, dB |
2 |
2 |
|
, dB |
3 0 - с перескоками по частоте |
3 0 - с перескоками по частоте |
|
BL ,dB |
5 |
3 |
|
замирания i |
4.5 город 3 пригород |
4.5 город 3 пригород |
|
CPL, dB |
6 |
6 |
|
BPL , dB |
12 пригород 18 город |
20 пригород 40 город |
Требования к покрытию. В таблице 3.3 приводятся основные требования к покрытию сети на момент законченного этапа строительства сети. Данные требования основываются на пороговых значениях принимаемого уровня сигнала (downlink), для различных условий распространения радиоволн (РРВ).
Таблица 3.3 - Требования к значениям принимаемого уровня сигнала для различных условий РРВ.
Критерий |
Требования к покрытию |
|
Уровень принимаемого сигнала (DL). Условие РРВ: городская застройка, вне помещений |
Уровень сигнала RXLEV = - 95 dBm или выше в 95% всех измерений |
|
Уровень принимаемого сигнала (DL). Условие РРВ: пригородная зона/открытое пространство, внутри автомобиля. |
Уровень сигнала RXLEV = - 88 dBm или выше в 95% всех измерений |
|
Уровень принимаемого сигнала (DL). Условие РРВ: городская застройка, внутри помещений |
Уровень сигнала RXLEV = - 76 dBm или выше в 95% всех измерений |
3.1.2 Методы расчета покрытия
В настоящее время существует множество разработанных моделей расчёта потерь сигнала на трассе между MS и BTS. Часть моделей представляют собой аналитические модели, часть эмпирические модели. Некоторые модели, такие как модель Окамуры, представляют собой набор экспериментальных кривых ослабления сигнала, полученных в результате проведения большого количества измерений уровня принимаемого сигнала.
В последнее время находят применение модели в приближении геометрической оптики. Основной идеей данных моделей является оценка силы сигнала с помощью трассировки лучей от BS к MS. Но следует отметить, что эти модели на данный момент применимы только для расчёта внутри помещений, так как требуют большого количества вычислений и входных данных об объектах влияющих на ослабление сигнала. В связи с этим, предпочтение отдаётся аналитическим и чаще всего эмпирическим моделям.
Классический метод расчета зон обслуживания. В классической теории распространения радиоволн, при расчётах уровня принимаемого сигнала на трассе между передающим приёмным пунктом, используется квадратичная формула Введенского[16].
,мв/м (3.13)
где r - расстояние между передающей и приёмной антеннами, км.; - высота передающей антенны, м.; - высота приёмной антенны, м.; Р1 - мощность передатчика, кВт.; л - длина волны, м.; Ед - действующее значение напряжённости поля; - коэффициент направленного действия передающей антенны.
Формула Введенского имеет фундаментальное значение для расчётов ультракоротких линий связи и весьма наглядно характеризует зависимость уровня принимаемого сигнала от расстояния, длинны волны и высоты антенн.
Эмпирическая модель Окамура - Хата. Современный город для частот 900-го и 1800-го диапазона представляет сложный комплекс неоднородностей, где пространственное распределение уровня принимаемого сигнала имеет очень сложный характер. Тем не менее, можно выделить характерные условия, при которых распространение радиоволн для частот 900-го и 1800-го диапазона будет разным. Оказывается, что с точки зрения законов распространения радиоволн следует различать случаи, когда [17]:
1. Приёмная антенна (MS) расположена вне здания, ниже
уровня крыш. Тогда возможны следующие характерные случаи:
- Радиальные улицы. Приёмные антенны (MS) находятся на улицах, направление которых совпадает с направлением распространения радиоволн.
- Поперечные улицы. Приём осуществляется на улицах, которые перпендикулярны направлению распространения радиоволн.
- Произвольно ориентированные улицы.
Приёмная антенна расположена внутри здания.
Приёмная антенна расположена на крыше здания выше уровня крыш окружающих зданий.
В каждом из вышеприведенных случаях, механизм распространения радиоволн в городе чрезвычайно сложен, так как при этом в точку приёма попадает несколько отражённых волн, амплитуды и фазы которых учесть практически невозможно. Поэтому, при расчёте уровня принимаемого сигнала в условиях города обычно используются эмпирические формулы, полученные экспериментальным путём. Однако необходимо отметить, что такие эмпирические формулы пригодны для расчёта в тех городах, архитектура которых схожа с архитектурой города, где были получены эти формулы [11,17,18].
Как указывалось выше, существует множество разработанных моделей расчёта ослабления сигнала. Среди всех прочих есть и модели российских исследователей, например, аналитическая модель Пономарева П. Ю. Не смотря на всю многочисленность методик, только часть из них хорошо зарекомендовала себя. К последним, например, относятся модель Ли, совмещённая модель Окамура - Хата [18].
Суммарные потери на трассе распространения сигнала BTS и MS складываются из:
(3.14)
где - потери в открытой области. Потери определяются на основе модели Окамура-Хата; - дифракционные потери, возникающие за счёт дифракции радиоволн на краях зданий; - потери за счет сферичности земли; - потери в различных средах РРВ; - поправочные коэффициенты получаемые в результате экспериментальных исследований по проведению натурных измерений уровня принимаемого сигнала.
Дифракционные потери за счет сферичности земли. Дифракция радиоволн в диапазоне 900, 1800 МГц, вызванная отличием формы земли от плоской, приводит к тому, что только часть энергии радиоволн распространяется за горизонт (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 - Сферичность земли
Отсутствие прямой видимости. Для определения дифракционных потерь за счет сферичности земли можно воспользоваться номограммой, обеспечивающей точность определения величины затухания +/-2 dB, которая получена на основе использования приближенных выражений Биллингтона[19].
На практике, для систем сотовой связи диапазона 1800 МГц, дифракционные потери можно опустить, так затухания для данного диапазона в городе и пригородных районах достаточно большие. При этом за предел горизонта волны распространяются только в том случае, когда антенны BTS диапазона 1800 расположены на большой высоте и BTS обслуживает открытые пространства.
Для определения дифракционных потерь необходимо определить самые большие препятствия на пути распространения радиосигнала, которые вносят наибольшие дифракционные потери.
Дифракционные потери зависят от дифракционного параметра U- отношение параметра Cs и Rs. Параметр Cs - высота над линией прямой видимости между BTS и MS, рисунок 3.8 a Rs- радиус зоны Френеля на краю объекта[20].
Рисунок 3.8 - Высота над линией прямой видимости между BTS и MS
Как показывают расчеты, вклад дифракционных потерь равен 0, когда соотношение (дифракционный параметр U) < - 0.49. Когда же U сильно увеличивается, то сильно увеличиваются дифракционные потери.
Для определения дифракционных потерь необходимо определить радиус зоны Френеля, который может быть вычислен по следующей формуле
(3.15)
где - расстояние от BTS до препятствия, на котором возникает дифракция, [м]; - расстояние от препятствия до MS, [м]; А - длина волны, [м] (рисунки 3.9 и 3.10).
Рисунок 3.9 - Вычисление радиуса зоны Френеля
Рисунок 3.10 - Вычисление дифракционных потерь
Зависимость потерь от типа местности. Как указывалось выше, потери при распространении сигнала, между BTS и MS, сильно зависят от того, в какой среде сигнал распространяется. В связи с этим необходимо определить значения добавочных потерь для различных типов сред распространения радио сигнала и для различных частотных диапазонов, так как потери сигнала сильно зависят от частоты сигнала (таблица 3.4) [21].
Таблица 3.4 - Потери сигнала для различных типов сред РРВ.
Тип района |
Потери, dB (Диапазон частот 900 МГц) |
Потери, dB (Диапазон частот 1800/1900 МГц) |
|
Городская застройка |
22.6 |
25.1 - 28.1 |
|
Пригород |
17.6 |
20.1 - 23.1 |
|
Лес |
11.6 |
16.9 |
|
Водоёмы |
0.1 |
2.9 |
|
Болото |
12.6 |
13.8 |
|
Деревня |
12.6 |
15.2 |
Опираясь на вычисления, приведенные в, запишем результирующие потери в виде:
(3.16)
где - потери в открытой области (модель Окамура - Хата); - добавочный коэффициент для дифракционных потерь; - дифракционные потери, возникающие за счёт дифракции радиоволн на краях зданий; - потери за счет сферичности земли; - потери в различных средах РРВ (таблица 3.3).
Поправочные коэффициенты в данной формуле введены в слагаемое потерь , которое вычисляется, используя эмпирическую модель Окамура - Хата.
Модель Окамура-Хата. В 1968 г, японский инженер Окамура провел множество натурных измерений по распределению уровня сигнала для различных типов городской застройки в г. Токио и построил несколько экспериментальных кривых.
На базе этих экспериментальных данных, в 1980 г. японский ученый Хата, вывел несколько эмпирических формул. В результате чего, на данный момент модель Окамура-Хата является самой популярной и применима для расчета ослабления сигнала для различных типов областей[22].
Основные ограничения для использования модели Окамура-Хата:
- Частотный диапазон f : 150-1000 MHz.
- Расстояния d: 1-20 km.
- Высота подвеса антенн BTS : 30-200 м.
- Высота антенны MS с: 1-10 м.
Модель Окамура-Хата для городской застройки. Выражение для расчета ослабления сигнала в слое городской застройки приведено ниже:
(3.17)
где - фактор высота усиления для MS.
- Для среднего и маленького города, фактор высота усиление вычисляется по формуле:
(3.18)
- Для большого города, фактор высота усиление вычисляется по формуле:
(3.19)
- Для открытого пространства, потери сигнала вычисляются по следующей формуле:
(3.20)
Модель Окамура-Хата для пригорода. Для пригорода, потери сигнала вычисляются по следующей формуле:
(3.21)
Модель Окамура-Хата для сельской местности, квазиоткрытой области.
Для сельской местности, потери сигнала вычисляются по следующей формуле:
(3.22)
Упрощенная модель Okumura-Hata. Для облегчения расчета потерь на трассе между BS и MS используется упрощенная модель Окамура - Хата:
(3.23)
где A = 146.8 [dB] для 900 МГц, городская застройка; A = 136.9 [dB] для 900 МГц, пригород; A = 118.3 [dB] для 900 МГц, открытое пространство; A = 153.8 [dB] для 1800 МГц, городская застройка; A = 146.2 [dB] для 1800 МГц, пригород; A = 124.3 [dB] для 1800 МГц, открытое пространство; - высота подвеса антенн BTS, м.; - высота подвеса антенн MS, м.
Решая уравнение (3.23) относительно d, получаем формулу для расчета радиуса соты:
(3.24)
Определим радиус зоны обслуживания соты для следующих условий:
- выходная мощность BTS согласно расчету баланса мощности составляет: - ; коэффицент усиления антенны BTS - ;потери на дуплексоре - ; потери в кабеле -, ; чувствительность телефона - ; запас на интерференционные замирания - ; запас на частотные замирания - ; потери за счет человеческого тела - ,
В качестве проверочного расчета приведем расчет покрытия:
1. Вычислим значение эффективной излучаемой мощности;
2. Определяем значение требуемого уровня принимаемого сигнала
3.Определяем значение проектируемого уровня принимаемого сигнала для уверенного приема в городе на улице;
4. Вычисляем потери сигнала при РРB в условиях города (формула 3.8)
5. По формуле 3.24 вычисляем радиус соты
Результаты расчета приведем в виде таблицы 3.5.
Таблица 3.5 - Результаты расчета покрытия
Наименование |
Значение |
Наименование |
Значение |
|
55,5 |
53 |
|||
- 94 |
- 96 |
|||
- 89,5 |
- 91,5 |
|||
- 143,5 |
- 143 |
|||
3 |
1,87 |
Методика расчёта поля трассировкой лучей. Физические модели распространения в городе, на которых основаны методики расчёта, различны для разных диапазонов частот. В диапазоне УКВ считается, что основной вклад в уровень принимаемого сигнала на улицах города вносят волны, дифрагированные на крышах зданий [4].
Расчет поля (покрытия) с применением методики трассировки лучей основан на использовании большой базы данных о местности, где он проводится. Для УКВ диапазона базу данных составляют координаты, длины и высоты зданий, расположенных вдоль улицы, на которой рассчитывается уровень принимаемого сигнала [23].
Первоначально в памяти ЭВМ создаётся база данных, которая содержит координаты, высоты, размеры и ориентацию зданий конкретного района города. В состав базы данных включается информация об отражающих и рассеивающих свойствах зданий. Процедура расчёта заключается в следующем. В ЭВМ вводятся координаты передающего и приёмного пункта. Из передающего пункта ЭВМ последовательно моделирует формирование лучей с заданными приращениями по азимуту и углу места. Моделируется пересечение каждого луча со зданием, затем рассчитываются координаты точки пересечения. После этого проверяются условия прямой видимости приёмного пункта из точки пересечения [23].
При наличии прямой видимости вычисляются: расстояние до приёмного пункта, углы, под которым виден приёмный пункт относительно нормали к стене из точки пересечения, азимут и угол места луча на приёмном пункте. Далее из точки пересечения проводится луч, зеркально отражённый от стены, и продолжается до пересечения со следующим зданием, после чего повторяется процедура определения прямой видимости. Количество последовательных переотражений для каждого луча определяется величиной эффективного коэффициента отражения поверхностью стены и чувствительностью приёмника.
В результате в памяти ЭВМ имеется перечень зданий, освещенных из передающего пункта прямой и переотражёнными волнами и видимых из приёмного пункта, a также все геометрические характеристики, необходимые для расчёта интенсивности и задержек волн, отражённых рассеянных на приёмник каждым из зданий. Интенсивность отражённых и рассеянных волн определяется условием на поверхности стены. Включить в состав базы данных описание поверхности каждого отдельного здания практически невозможно, поэтому при расчётах целесообразно опираться на несколько типовых поверхностей зданий, рассеивающие характеристики которых заранее известны.
3.2 Строительство, монтаж и измерения ВОЛС
3.2.1 Строительство ВОЛС
Основные этапы строительства ВОЛС и линий связи с традиционными кабелями совпадают. Отличия в организации, технологии строительства, монтажных работах и эксплуатации ВОЛС в значительной степени обуславливаются тем, что у оптического кабеля в отличие от электрических кабелей нет параметров, характеризующих состояние элементов кабельного сердечника и его защитных покровов (сопротивление изоляции, пробивное напряжение изоляции и герметичность оболочки). Отсутствие таких параметров в оптическом кабеле (ОК) требует изменений в порядке проведения приемосдаточных испытаний, а также в процессе дальнейшей эксплуатации ВОЛС.
Подобные документы
Создание магистральной цифровой сети связи. Выбор кабеля и системы передачи информации. Резервирование канала приема/передачи. Принципы разбивки участка на оптические секции. Определение уровней мощности сигнала, необходимого для защиты от затухания.
курсовая работа [519,6 K], добавлен 05.12.2014Особенности работы оборудования SDH и принципы организации транспортной сети. Функции хронирования и синхронизации. Построение волоконно-оптической линии связи АНК "Башнефть" способом подвески оптического кабеля на опорах высоковольтной линии передачи.
дипломная работа [972,4 K], добавлен 22.02.2014Схема строительства волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с использованием подвески оптического кабеля на осветительных опорах. Особенности организации по ВОЛС каналов коммерческой связи. Расчет длины регенерационных участков по трассе линии связи.
курсовая работа [778,1 K], добавлен 29.12.2014Выбор трассы прокладки кабеля. Расчет эквивалентных ресурсов волоконно-оптической линии передачи. Топология транспортной сети. Виды, количество и конфигурация мультиплексоров. Подбор аппаратуры и кабельной продукции. Разработка схемы организации связи.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.08.2013Конструкция волоконно-оптической кабелей связи. Использование системы передачи ИКМ-30. Технические характеристики ОКЗ-С-8(3,0)Сп-48(2). Расчет длины регенерационного участка. Проектирование первичной сети связи на железной дороге с использованием ВОЛС.
курсовая работа [189,4 K], добавлен 22.10.2014Обоснование необходимости строительства волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Расчет и распределение нагрузки между пунктами сети. Синхронизация цифровых систем связи. Система мониторинга целостности ВОЛС. Порядок строительства и эксплуатации ВОЛС.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 23.09.2011Инженерно-техническое обоснование создания сети DWDM на действующей магистральной цифровой сети связи (МЦСС) ОАО "РЖД". Расчет качества передачи цифровых потоков в технологии DWDM. Обоснование выбора волоконно-оптических линий связи. Анализ оборудования.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 26.02.2013Разработка транспортной оптической сети: выбор трассы прокладки и топологии сети, описание конструкции оптического кабеля, расчет количества мультиплексоров и длины участка регенерации. Представление схем организации связи, синхронизации и управления.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 23.11.2011Волоконно-оптические линии связи как понятие, их физические и технические особенности и недостатки. Оптическое волокно и его виды. Волоконно-оптический кабель. Электронные компоненты систем оптической связи. Лазерные и фотоприемные модули для ВОЛС.
реферат [1,1 M], добавлен 19.03.2009Разработка схемы организации инфокоммуникационной сети связи железной дороги. Расчет параметров волоконно-оптических линий связи. Выбор типа волоконно-оптического кабеля и аппаратуры. Мероприятия по повышению надежности функционирования линий передачи.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 28.05.2012