Cтроительство линии связи на участке

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЌАЗАЌСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖЄНЕ ЃЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АСТАНА ЌАЛАСЫНЫЊ БІЛІМ БАСЌАРМАСЫ «К¤ЛІК ЖЄНЕ КОММУНИКАЦИЯ КОЛЛЕДЖІ» МКЌК

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ г. АСТАНЫ ГККП «КОЛЛЕДЖ ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ»

Пояснительная записка к курсовому проекту

СТРОИТЕЛЬСТВО ЛИНИИ СВЯЗИ НА УЧАСТКЕ

Разработал студент гр.2РЭС -114

_____________Кусаинов А.Б.

Проверил преподаватель

_____________Осташова Л.А.

Астана, 2016

Содержание

Введение

1. Выбор трассы

2. Выбор системы передачи и основные характеристики системы передачи

3. Выбор типа кабеля и описание его конструкции

4. Размещение усилительных (регенерационных) пунктов

5. Оборудование вводов в усилительные (регенерационные) пункты

6. Прокладка и монтаж кабеля

7. Устройство переходов через преграды

8. Содержание кабеля под избыточным весом

9. Расчет параметров передачи выбранного кабеля

10. Расчет защиты кабеля от ударов молнии

11. Расчет заземляющих устройств

12. Расчет надежности проектируемой КЛС

13. Охрана труда и техника безопасности

Заключение

Литература

Введение

Волоконная оптика в настоящее время получила широкое развитие и находит применение в различных областях науки и производства (связь, радиоэлектроника, энергетика, термоядерный синтез, медицина, космос, машиностроение, летающие объекты, вычислительные комплексы и т. д.). Темпы роста волоконной оптики и оптоэлектроники на мировом рынке опережают все другие отрасли техники и составляют 40 % в год. В ряде стран (Англия, Япония, Франция, Италия и др.) при строительстве сооружений связи используются в основном оптические кабели (ОК). О масштабах развития волоконно- оптических систем передачи (ВОСП) свидетельствуют объемы производства оптических волокон в США. За последнее время ими изготовлено около 10 млн. км волокна. Такое количество позволило бы сделать 250 витков вокруг всего земного шара.

Первые работы по освоению оптического диапазона волн для целей связи относятся к началу 60-х годов. В качестве тракта передачи использовались приземные слои атмосферы и световоды с периодической коррекцией расходимости и направления луча с помощью системы линз и зеркал. Открытые (атмосферные) линии оказались подверженными влиянию метеорологических условий и не обеспечивали необходимой надежности связи. Линзовые световоды с дискретной коррекцией оказались весьма дорогостоящими, требовали тщательной юстировки линз и сложных устройств автоматического управления лучом. Они не нашли практического применения на сетях связи.

Создание высоконадежных оптических кабельных систем связи стало возможным в результате разработки в начале 70-х годов оптических волокон с малыми потерями. Такие волокна в значительной мере стимулировали разработку специализированного оборудования и элементов линейного тракта ВОСП.

Область возможных применений волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) весьма широка -- от линии городской и сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли) до систем связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.

В Республике Казахстане строительство ВОЛС было начато дочерним предприятием КТЖ -- АО «Транстелеком» -- в первой половине 2010 года. В августе 2011 года строительство завершилось, состоялся ввод в эксплуатацию первичной магистральной сети общей протяженностью 3 951 км.

Волоконно-оптическая линия связи заработала на стратегических участках железной дороги республики. Улучшенная телефония на почти 4000 км стальной магистрали позволяет обеспечивать надежным информационным сопровождением транзитные и внутриреспубликанские железнодорожные перевозки, повышает их конкурентоспособность. Общая протяженность ВОЛС на сети железных дорог РК теперь составляет более 6600 км.

К новой магистрали связи подключены железнодорожные линии Астана -- Павлодар -- Семей -- Актогай (1308 км), Шу -- Арысь (с выходом на Сарыагаш и государственную границу с Узбекистаном) -- Кызылорда -- Кандыагаш (2067 км); Кок-Новоишимская(с выходом на ст. Пресногорьковскую) -- Костанай (576 км) -- всего порядка 4000 км.

1. Выбор трассы

При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля исходят из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при проектировании особое внимание должно быть обращено на уменьшение удельного веса расходов на строительство и эксплуатацию, эффективную и надежную работу.

В зависимости от конкретных условий на загородном участке трасса прокладки ОК выбирается на различных 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 выбираются, как правило, вдоль автодорог общегосударственного или республиканского значения, а при их отсутствии - вдоль автодорог областного местного значения.

Полосы земельных участков для строительства ВОЛП вдоль автомобильных дорог следует размещать:

- в придорожных зонах существующих автомобильных дорог, по возможности, вблизи их границ полос отвода и с учетом того, чтобы вновь строящиеся ВОЛП не вызывали необходимость их переноса в дальнейшем при реконструкции автомобильных дорог;

- на землях наименее пригодных для сельского хозяйства вследствие загрязнения выбросами автомобильного транспорта;

- с соблюдением допустимых расстояний приближения полосы земель связи к границе полосы отвода автомобильных дорог различной категории (определяется условиями перспективного развития конкретной автомобильной дороги и требуемого уширения ее полосы отвода).

При отсутствии дорог трассы, при соответствующем обосновании, должны проходить по землям несельскохозяйственного назначения или по сельскохозяйственным угодиям худшего качества. При этом необходимо обходить места возможных затоплений, обвалов, промоин почвы, с большой плотностью поселения грызунов.

Если возникает необходимость в выборе трассы по пахотным землям, то в проекте организации строительства следует учитывать ограничение времени производства строительно-монтажных работ в период между посевом и уборкой сельскохозяйственных культур.

В проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению повреждений пересекаемых подземных коммуникаций при строительстве.

В условиях Сибири, Дальнего Востока и Севера, где дорожная сеть развита слабее, оптические кабели допускается прокладывать в отдалении от дорог.

В особо неблагоприятных условиях местности в придорожной зоне - переувлажненные грунты (болота, трясина) глубиной более 2 м, неустойчивые (подвижные) грунты и оползневые участки, застроенность, стесненные условия горной местности, допускается размещение и прокладка кабеля в полосе отвода автомобильных дорог, а в исключительных случаях - по обочине автомобильной дороги. При прокладке кабеля по обочине автомобильной дороги на насыпи он должен располагаться в теле насыпи на расстоянии от ее края не менее глубины прокладки кабеля.

Выбор трассы прокладки магистрального или внутризонового ОК на загородном участке следует проводить в следующей последовательности:

- по географическим каратам или атласу автомобильных дорог необходимо наметить возможные варианты трассы;

- нанести на чертеж варианты трассы с указанием масштаба, наиболее крупных и важных коммуникаций (автомобильный и железные дороги, на селенные пункты, реки и др.);

- сравнить варианты по показателям: длина, количество переходов через препятствия удобство строительства и эксплуатации.

К проекту прилагается ситуационный план трассы на загородном участке (таблица. 1), на котором наносятся все возможные варианты трассы, а ОПЗ приводятся их сравнения и обоснование выбранного варианта.

Ситуационный план трассы линии передачи на загородном участке следует выполнять на карте в масштабе 1: 50000 или 1: 100000. На плане показывают: проектируемую линии передачи; границы и наименования административных делений территории, по которой проходит линия передачи; пересечения с реками, магистральными продуктопроводами, водоводами, силовыми кабелями, магистральными кабельными линиями передачи, железными дорогами, ЛЭП напряжением 35 кВ и выше; электрифицированные железные дороги (при их сближении с линей передачи); марку кабеля.

Необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) следует располагать вдоль трассы ВОЛП, по возможности, в непосредственной близости от оси прокладки кабеля, как правило, в не заболоченных и не затапливаемых паводковыми водами местах.

В городах и крупных населенных пунктах ОК, как правило, прокладываются в телефонной кабельной канализации или в коллекторах. При наличии метро кабели могут прокладываться в его тоннелях.

При отсутствии в канализации свободных каналов в проектах нужно предусмотреть строительство новой или докладку каналов в существующей кабельной канализации.

При выборе трассы кабельной канализации нужно стремиться к сокращению числа пересечений с уличными проездами, с автомобильными и железными дорогами. Трасса кабельной канализации должна проектироваться на уличных и внутриквартальных проездах с усовершенствованным покрытием.

Смотровые устройства (колодцы) кабельной канализации проектируются:

- проходные - на прямолинейных участках трасс, в местах поворота трассы не более чем на 150, а также при изменении глубины положения трубопровода;

- угловые - в местах поворота трасс более чем на 150;

- разветвительные - в местах разветвления трассы на два (три) направления;

- станционные - в местах ввода кабелей в здания станции.

Типы смотровых устройств (колодцев) определяются емкостью вводимых труб или блоков с учетом перспективы развития сети и должны соответствовать требованиям. Расстояние между колодцами не должно превышать 150 м. В проектах рекомендуется предусматривать типовые железобетонные колодцы.

2. Выбор системы передачи и основные характеристики системы передачи

Волоконно-оптическими (ВОСП) называют системы передачи, использующие в качестве среды распространения сигнала оптическое волокно.

Первоначально развитие ВОСП шло в направлении создания оптоэлектронных элементов (источников и приемников оптического излучения) и оборудования данными элементами каналообразующего оборудования ЦСП ПЦИ. Развитие ЦСП и оптоэлектроники для применения в ЦСП шло, фактически, независимо. В качестве примера систем, построенных по такому принципу, можно привести ВОСП отечественного производства "Соната-2", "Сопка-2" и ИКМ-120-4/5 со скоростью передачи 8 Мбит/с; "Сопка-3", ИКМ-480-5 со скоростью передачи 34 Мбит/с; "Сопка-4М", "Сопка-5" со скоростью передачи 140 Мбит/с. Основным преимуществом ВОСП по сравнению с ЦСП, работающими по металлическому кабелю, явилось значительное увеличение длины участка регенерации (до нескольких десятков км).

Применение аналоговых систем передачи с ЧРК в ВОСП не нашло практического применения по следующей причине. Обеспечение требуемой помехозащищенности, особенно по допустимым нелинейным переходным помехам, достигалось бы при длинах усилительных участков (3.6 км), соизмеримых с длиной усилительного участка аналоговых систем передачи, предназначенных для работы по металлическим кабелям.

Появление синхронной цифровой иерархии специально разработанной с целью применения преимуществ ОВ, вывело развитие ВОСП на новый уровень.

Тем не менее развитие технологии ВОСП продолжается. Рассмотрим основные направления этого развития.

Идет совершенствование оптоэлектронных элементов и приемопередающего оборудования. За счет использования чувствительных фотоприемников и когерентных методов приема достигнута длина регенерационного участка более 400 км при использовании стандартного одномодового ОВ с коэффициентом затухания 0.22 дБ/км.

Спектральное уплотнение. Подавляющее большинство ВОСП использует одно ОВ для передачи излучения одной рабочей длины волны. Существенного увеличения суммарной емкости системы можно достичь передачей в одном волокне излучения нескольких рабочих длин волн.

Данная технология называется спектральным уплотнением, и, фактически, представляет собой реализацию на новом технологическом уровне принципа ЧРК. Основной сложностью в реализации спектрального уплотнения является создание оптического разветвителя на несколько входов/выходов с малыми потерями (затуханиями) при вводе/выводе оптического излучения. Широкое применение технологии спектрального уплотнения в настоящее время ограничено в виду относительно малой стоимости отдельного ОВ в оптическом кабеле и пока еще относительно малой потребности в очень высоких (сотни и тысячи Гбит/с) скоростях передачи.

В качестве примера реализации можно привести систему OLC фирмы Lucent: в третьем окне прозрачности 1,55 мкм передаются излучения восьми рабочих длин волн. Каждая оптическая несущая несет цифровой сигнал со скоростью 2,5 Гбит/с (сигнал STM-16) и в результате скорость цифрового потока в одном волокне составляет более 20 Гбит/с. Японскими специалистами предложена система, работающая в том же окне прозрачности, но имеющая 132 оптических несущих, каждая из которых несет цифровой сигнал со скоростью 20 Гбит/с (сигнал STM-64). Скорость цифрового потока в одном волокне составляет более 2640 Гбит/с.

Существенное увеличение дальности связи (длины участков регенерации) при использовании ВОЛС достигается применением волоконных усилителей. Для реализации волоконных усилителей используются различные физические принципы. Широко распространены волоконные усилители, выполняемые на основе легированного эрбием ОВ. Данные усилители используют свойства редкоземельного элемента эрбия усиливать оптический сигнал. При введении излучения с длиной волны 980 нм в легированный эрбием отрезок волокна фотоны меняют состояние и генерируется излучение с длиной волны 1,55 мкм. Это излучение взаимодействует с рабочим излучением на той же длине волны, усиливая его. Высокомощный лазер с длиной волны 980 нм называется лазером накачки. Ввод излучения от лазера накачки в легированный эрбием отрезок волокна осуществляется с помощью специальных оптических разветвителей.

Подобные усилители могут использоваться в ВОСП со спектральным уплотнением. Одновременно усиливаются все спектральные компоненты, в отличие от традиционных систем, в которых каждый оптический сигнал обслуживается отдельным усилителем (регенератором).

Длина усилительного участка в подобных системах, например OLC фирмы Lucent, достигает 120 км. Допускается последовательное соединение трех усилительных участков до регенерации сигналов. Таким образом, длина участка регенерации может составлять 360 км.

3. Выбор типа кабеля и описание его конструкций

Тип кабеля определяется заданной длиной волны, допустимыми потерями и дисперсией, а также условиями прокладки (категория грунта, наличие переходов через водные преграды и другое). Число волокон выбирается в зависимости от требуемого числа каналов и системы передачи, но не меньше четырех. В данном курсовом проекте число волокон выбираем 16. Выберем кабель ОКЛК-01-4-24-10/125-0,36/0,22-3,5/18-7,0.

Кабели оптические бронированные для прокладки в грунт и на переходах через водные каналы.

Опции:

· Использование оптических волокон в соответствии с Рекомендациями G.651, G.652, G.655

· Применение водоблокирующих нитей, лент ("сухая" конструкция)

· Применение алюмополиэтиленовой оболочки

· Изготовление наружной оболочки из материалов, не распространяющих горение

· Изготовление полностью диэлектрической конструкции кабеля

· Применение вспарывающих кордов

· Изготовление кабелей усиленной конструкции - раздавливающие нагрузки не менее 10000 Н/10 см

· Изготовление кабелей с допустимыми растягивающими нагрузками 7, 10, 20, 40 кН



Описание конструкции кабеля типа ОКЛК (до 24 ОВ)

Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оптические модули), заполненных тиксотропным гелем по всей длине.

Центральный силовой элемент (ЦСЭ - диэлектрический стеклопластиковый пруток (или стальной трос в ПЭ оболочке), вокруг которого скручены оптические модули.

. Гидрофобный гель - заполняет пустоты скрутки по всей длине.

. Поясная изоляция - лавсановая лента, наложенная поверх скрутки.

. Кордели - сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции.

. Внутренняя оболочка - композиция ПЭ низкой или высокой плотности.

. Броня - повив стальных оцинкованных проволок или диэлектрических высокопрочных стержней.

. Наружная оболочка - композиция светостабилизированного ПЭ.

Преимущества:

· минимальный вес и диаметр;

· высокая стойкость к воздействию растягивающих и раздавливающих нагрузок;

· высокая молниестойкость;

· высокое электрическое сопротивление защитной оболочки в течение всего срока службы;

· надежная защита от повреждения грызунами;

· низкая температура прокладки и эксплуатации;

· использование материалов лучших зарубежных и отечественных изготовителей;

· удобство прокладки и монтажа;

Параметры эксплуатации

Температурный диапазон:

· эксплуатация - от минус 60єС до плюс 50єС

· монтаж - не ниже минус 10єС

· транспортирование и хранение - от минус 60єС до плюс 50єС

Строительная длина

- от 1 до 6 км

Срок службы : не менее 30 лет

4. Размещение усилительных (регенерационных) пунктов

Промежуточные обслуживаемые и необслуживаемые усилительные пункты размещаются исходя из допустимых длин усилительных участков при принятой системе передачи проектируемой линии.

Обслуживаемые усилительные пункты обычно размещаются в городах, пригородах или в крупных населенных пунктах, где питание аппаратуры обеспечивается от местных источников электроэнергии. Места установки усилительных пунктов первоначально выбирают при предварительных изысканиях трассы по карте. Затем производится проверочный электрический расчет, который определяет правильность предварительно принятых решений с точки зрения обеспечения требуемого качества связи, т. е. затухания между усилительными пунктами и допустимого уровня шума. Для устойчивой работы высокочастотных систем передачи необходимо, чтобы изменение затухания линий во времени не превышало пределов регулирования устройств АРУ.

Величина изменения затухания кабельных линий зависит от перепада температуры грунта. Размещение усилительных станций для 12-канальной системы определяется из условий обеспечения нормального действия связей при условии «изморозь 5 мм». Для обеспечения работы связи при условиях, худших, чем «изморозь 5 мм», используются вспомогательные усилительные станции ВУС-12.

Объем проверочных электрических расчетов зависит от вида связи. Для телефонных каналов тональной частоты и каналов радиовещания рассчитывается рабочее затухание усилительных участков и строится диаграмма уровней, а при наличии нескольких промежуточных усилителей производится дополнительный расчет устойчивости каналов против самовозбуждения. Для телефонных каналов высокочастотных систем рассчитываются рабочее затухание и ожидаемая мощность шумов в каналах. Методика и способы перечисленных проверочных расчетов каналов связи изучаются в курсе многоканальной связи.

Для систем передачи по кабельным линиям число необслуживаемых усилительных пунктов между обслуживаемыми определяется не только в соответствии с электрическими нормами на каналы, но и со схемой дистанционного питания с учетом электрической прочности изоляции кабеля.

Для кабельных линий связи расчет рабочего затухания производится для максимальной и минимальной температур грунта.

В данном курсовом проекте отсутствует привязка к конкретной трассе прокладки кабеля, что не вызывает необходимости учёта топологии трассы (рельеф, горы, реки и т.д.). Поэтому можно воспользоваться принципом равномерного распределения регенераторов, максимально используя кратность целому числу строительных длин кабеля. Для определения количества регенераторов, которые необходимо установить на линии, используем формулу:



где: l - длина линии, км, lру - максимальная длина регенерационного участка для выбранной аппаратуры, км (так как максимальная длина регенерационного участка выбранных аппаратуры и кабеля равна 70 км, то с учетом запаса возьмем lру=55км).

Длина линейного тракта (300 км) не превышает максимальную длину между линейного тракта (600 км), поэтому нет необходимости в организации ОРП (ОРП также является регенератором).

При проверочном расчете правильного выбора длины участка регенерации руководствуются двумя параметрами: суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического волокна (ОВ).

Если исходить из затухания с учетом всех потерь, имеющих место в линейном тракте, то расчетная формула длины регенерационного участка выглядит следующим образом:

где: Эп - энергетический потенциал ВОСП, дБ, определяемый как Эп=Рnер - Рnр и указываемый в технических характеристиках ВОСП (для аппаратуры «Сопка-3М» - Эп=38дБ) ;

a - коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км;

nрс - число разъёмных соединителей (их количество равно 2, они установлены на вводе и выводе оптического излучения в ОВ);

aрс - потери в разъёмном соединителе, дБ;

nнс - число неразъёмных соединителей на участке регенерации,

анс - потери в неразъёмном в соединителе, дБ;

аt - допуск на затухание потерь оптического волокна с изменением температуры;

аВ - допуск на затухание потерь, связанных с ухудшением характеристик компонентов регенерационного участка (источники излучения - кабель - приёмники излучения) со временем.

Величина Эп характеризует необходимый перепад уровней для нормальной работы аппаратуры, а остальные члены в скобках формулы - суммарные потери участка регенерации.

Расчёт проводится для самого длинного участка регенерации. Сначала определяется число строительных длин на участке регенерации:

где lc - строительная длина кабеля (строительную длину возьмем lc=2км).

Общее число строительных длин для участка регенерации определяет число неразъёмных соединителей:

Величина a задана в исходных данных для выбранного кабеля: a=0,3 дБ/км. Значения величин анс и арс выбираем исходя из значений потерь в разъемных и неразъемных соединителях для разных типов ОВ (табл.6 методического указания [1]): анс =0,3…0,5 дБ; арс=0,5…1,5 дБ (исходя из того, что возможно старение соединений будем полагать анс =0,4 дБ; арс=1 дБ).

Допуски на температурные изменения параметров ВОСП при ДТ=10єС: at=2 дБ (табл.7 методического указания).

Для определения допуска на потери от старения во времени необходимо определить комбинацию источников излучения передатчика и приемника. Эта комбинация определяется согласно заданному энергетическому потенциалу Эп, дБ и скорости передачи в линии В, МБит/с выбранной аппаратуры. Так у нас определена следующая комбинация источников излучения передатчика и приемника - ЛД + pin ФД (при данной скорости передачи в линии, только токая комбинация обеспечивает передачу энергетического потенциала 38 дБ, что и указано в данных аппаратуры). Следовательно, допуски на потери от старения во времени элементов aВ=4…5дБ (возьмем aВ=4дБ ).

Проверяем условие :

км

км

55 км < 64км - т.е. условие выполняется.

Исходя из полученных значений величин арс, анс, аt, аВ, определим затухание участка регенерации ару

,

ару = 0,3Ч55+1Ч2+0,4Ч27+2+4 = 35,3 дБ

Сопоставим величину ару и энергетический потенциал Эп. При этом должно выполняться условие:

,

35,3 дБ< 38 дБ, следовательно, длина участка регенерации выбрана верно.

Правильность выбора длины регенерационного участка lру необходимо также проверить с учётом дисперсионных свойств оптического волокна.

Максимальная длина регенерационного участка с учётом дисперсии ОВ выбирается из условия

,

где В - скорость передачи информации, бит/с;

s - среднеквадратичное значение дисперсии выбранного оптического волокна, с/км.

Для одномодовых оптических волокон задается нормированная среднеквадратичная дисперсия sн, нс/(нмЧкм) или пс/(нмЧкм).

Величина s определяется в этом случае по формуле:

,

где К =10 -12 в случае sн [ пс/(нмЧкм)], К = 10 -9 в случае sн [нc/(нмЧкм)], Dl - ширина полосы оптического излучения в нм. Для светодиодов Dl = 25-40 нм, для лазерных диодов Dl = 0,2-0,5 нм. В нашем случае:

Dl = 0,2 нм (задана в исходных данных),

sн = 3,5 пc/(нмЧкм) (с учетом наихудшей дисперсии кабеля ОКЛ),

тогда К=10-12 и получаем

s =10-12Ч0,2Ч3,5= 0,7Ч10-12 с/км

lру Ј 0,25/(0,7Ч10-12Ч41,2416Ч106), км

55 км < 866 км

5. Оборудование вводов в усилительные (регенерационные) пункты

Промежуточные обслуживаемые и необслуживаемые усилительные пункты размещают исходя из допустимых длин усилительных участков при принятой системе передачи проектируемой линии. Обслуживаемые усилительные пункты обычно размещают в городах, пригородах или в крупных населённых пунктах, где питание аппаратуры обеспечивается от местных источников электроэнергии. Места установки усилительных пунктов первоначально выбирают при предварительных изысканиях трассы по карте. Затем проводят проверочный расчет, который определяет правильность предварительных принятых решений с точки зрения обеспечения требуемого качества связи. Для устойчивой работы высокочастотных систем передачи необходимо, чтобы изменение затухания линий во времени не превышало пределов регулирования устройств АРУ.

Кабели городских телефонных сетей, которые заводятся в здания, станции включаются, а защитные полосы щита переключаются . На каждую полосу включается как правило 100 пар кабеля. Концы кабелей , заходящих в распределительные муфты, разделываются по перьям плинтов. Оболочка кабеля заделывается во втулке бокса. Кабель в неметаллической оболочке заделывается посредством поливинил-хлоридной ленты.

Распределительные шкафы служат для осуществления соединений между магистральными и распределительными кабелями абонентской сети. Распределительные шкафы изготавливаются емкостью 1200х2,600х2,300х2 и 150х2 и устанавливаются в подъездах зданий, а при отсутствиях такой возможности -на улице. Внутри помещений устанавливаются шкафы облегченной конструкций, состоящие из металлического корпуса с дверью и внутреннего стального каркаса для крепления кабельных боксов. Уличные шкафы в нижней части имеют чугунный полый цоколь, а сверху-чугунную крышку.

С фасадной стороны такого шкафа, в отличие от облегченных шкафов имеются 2 двери, открывающиеся в разные стороны. Конструкцию распределительной коробки, предназначенной для соединения кабеля 10х2 с кабелями 1х2.Внутри коробки помещается плинт, аналогичный плинтам, устанавливаемым на боксах распределительных шкафов.

Для соединения кабеля с проводами воздушных линий применяются кабельные ящики, Кабельные ящики, устанавливаемые на столбах и стойках городских телефонных сетей, изготавливаются емкостью 10 и 20х2.Внутри ящика помещается бокс с укрепленными на нем фарфоровыми или пластмассовыми плинтами, на которых монтируются угольные разрядники и предохранители для защиты кабельных жил от атмосферного электричества и линий сильного тока.

Способ ввода кабелей в ОП, ОУП, НУП зависит от конструкций здания, размещения в нем оборудования, количество вводимых кабелей. Место ввода выбирается с учетом минимального протижения прокладки внутри здания, наименьшее количество изгибов, обеспечения механической защиты кабеля и удобства эксплуатации. Для ввода кабелей в здание усилительного пункта используется вводный блок из асбоцементных труб, как правило, закладываемый при строительстве здания. Емкость вводного блока определяется проектом. Длина труб вводного блока должна обеспечить доступ к их внешним концам без нарушения отмостки здания,обваловки,дренажей,водоотводных кюветов и других сооружений. Чтобы вода не затекала в здание, трубы вводного блока прокладываются с уклоном от здания в 5-10 , а каналы вводного блока тщательно закрываются с обеих сторон специальными пробками. Одновременно с выполнением работ по оборудованию вводов и монтажу оконечных кабельных устройств осуществляется монтаж оборудования для содержания кабелей под давлением, устройств сигнализации, освещения, защиты НУП и другие работы данного комплекса.

Счет пар на боксах, установленных на концах одного усилительного участка кабеля, должен быть одинаковым. Учитывая, что в процессе симметрирования кабеля в муфтах производится скрещивание жил, необходимо на одном конце кабеля (в ОУП, НУП) жилы в разветвленной или газонепроницаемой муфтах соединить напрямую, а на другом конце-с предварительной прозвонкой. После ввода бронированного кабеля в помещение его освобождают от защитных покров, а оболочку кабеля тщательно зачищают.

Края защитных покров на выходе из вводного блока в шахту заделывают так же, как при монтаже муфт. В отдельных случаях для защиты кабеля от механических повреждений внутри помещений прокладывают бронированные кабели: верхний джутовый покров в целях пожарной безопасности обязательно снимают. От вводного блока до конечных устройств (стоек ВКС,боксов,ОГКМ и т.п)кабели раскладывают на консоли, воздушные или другие желоба(напольные, подпольные, стенные), каркасы, кронштейны и т.п(рисунок 1). Магистральные, комбинированные и соединительные кабели больших емкостей распаивают на распределительные кабели. Распайку производят в разветвленных муфтах, которые размещаются на специальных каркасах или на воздушных жалобах. Кабели на консолях и воздушных желобах раскладывают так, чтобы не было перекрещиваний, а радиусы изгибов кабелей были не меньше допустимых.

На воздушных желобах кабели укладывают в вид прямоугольных пакетов.

Для повышения защищенности между цепями кабели с высоким уровнем передачи объединяются в один пакет, а с низким уровнем -в другой. Расстояние между пакетами должно быть не менее 50мм.

Схема ввода ОК в здание объекта связи

1 - станционный колодец кабельной канализации; 2 - канал кабельной канализации; 3 - узел герметизации кабельного канала; 4 - ОК; 5 - помещение ввода кабелей; 6 - металлический бронепокров ОК; 7 - участок снятия бронепокрова ОК; 8 - дополнительное покрытие ОК; 9, 10 - проводник заземления; 11 - клеммный щиток; 12 - накладная муфта для упрочнения ОК на участке снятия бронепокрова

6. Прокладка и монтаж кабеля

Прокладка волоконно-оптического кабеля. Оптическое волокно (ВОЛС), как среда для передачи больших объемов информации находит все более широкое применение в мире и в нашей стране, в частности. Оптический кабель имеет массу преимуществ перед медным. Однако его применение несет и ряд непростых проблем. Главная из которых - прокладка ВОЛС.

Сложность в том, что к прокладке ВОЛС нужно подходить с особой аккуратностью. Нельзя забывать, что какой бы бронированный не был оптический кабель, всё равно внутри него находится стекло, со всеми его недостатками. Его нельзя сильно растягивать, изгибать и раздавливать. Все эти параметры указываются в паспорте на кабель, в соответствующих нормативных документах и правилах прокладки ВОЛС

Прокладка ВОЛС в грунте дороже воздушной прокладки кабеля, но такая линия связи значительно надежнее. Чаще всего применяется два основных способа прокладки оптоволоконного кабеля в грунт. Первый: укладка кабеля непосредственно в грунт траншейным способом; чаще это кабель с защитной броней из стальной проволоки или с ленточным покрытием. Второй: бестраншейный метод с применением кабелеукладчиков. Существует также масса других, более дорогих и поэтому менее популярных способов. Например, монтаж в мини траншею в асфальтном покрытии или монтаж при помощи горизонтально направленного бурения.

В больших населенных пунктах чаще всего выполняется прокладка ВОЛС в каналах кабельной канализации. Это более трудоемкий способ организации ВОЛС, но и надежность такой линии связи значительно выше. Прокладка ВОЛС в этом случае происходит в асбестоцементной, бетонной или пластиковой кабельной канализации. Наиболее распространены у нас трубы для прокладки ВОЛС из бетона или асбестоцемента. Они получили такое распространение благодаря своей неподверженности коррозии и гниению, а также низкой теплопроводности и большой прочности. Однако в последнее время все чаще для прокладки ВОЛС используются более легкие и практичные пластиковые аналоги.

При строительстве междугородних ВОЛС получила распространение прокладка оптического кабеля в специальных защитных полиэтиленовых трубах (ЗПТ) с последующим вдуванием в них оптического кабеля. Внутри такие трубы имеют слой твердой смазки с низким коэффициентом трения. За счет этого в смонтированных участках труб возможна прокладка оптоволоконных кабелей большой длины - от двух до шести километров.

При прокладке ВОЛС внутри зданий возможно использование оптоволоконного кабеля с более гибкой и легкой конструкцией, сравнительно небольшая длина трасс также существенно упрощает монтаж. Способы прокладки кабеля внутри здания, как правило, зависят от назначения помещения. Это может быть скрытая прокладка ВОЛС за фальшь-полами и фальшь-потолками или открытая прокладка кабеля, обычно применяемая на чердаках, в технических помещениях и в подвалах.

Прокладка ВОЛС через водные преграды - наиболее затратный способ организации оптоволоконной линии связи. Прокладка кабеля может вестись по мосту через реку с использованием воздушных опор или по дну водоема. В таких случаях на берегу оптоволоконный кабель соединяется с линией, проложенной в грунт. Преодоление водных препятствий возможно и способом горизонтально-направленного бурения или подвеса, если есть такая возможность. Развитие технологий укладки оптоволоконных кабелей позволяет организовать ВОЛС и на дне моря/океана. С помощью специально оборудованных судов оптоволоконный кабель укладывается от одного берега до другого за один проход.

Монтаж волоконно-оптического кабеля. Когда осуществляется строительство ВОЛС, как и при строительстве обычных линий связи, выполняются следующие работы. Разбивка линии; доставка кабеля и материалов на трассу; испытание и прокладка кабеля; монтаж кабеля и устройств ввода.

До начала поступления кабеля на строительство ВОЛС, выполняются работы по обследованию будущих трасс прокладки оптического Кабеля. Руководством по строительству ВОЛС предусмотрен 100%-ный входной контроль кабеля на кабельной площадке. Кроме обычных испытаний по проверке качества изоляции металлических элементов в волоконно-оптических кабелях проводятся измерения затухания оптических волн. Наиболее удобно такие измерения производить с помощью оптического тестера.

После окончания измерений оптические волокна соединяются последовательно методом сварки, для образования шлейфа, по которому при механизированной прокладке будет контролироваться целостность волоконно-оптического кабеля. Затем концы кабеля герметично заделывают и барабан с проверенной строительной длиной отправляется на трассу.

До вывоза барабанов с кабелем на трассу проводят группирование строительных длин. Группирование производится в соответствующих соединительных муфтах регенерационного участка волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и состоит в поиске такого варианта соединения волокон в этих муфтах на основании данных измерений параметра передачи отрезков ВОЛС, при котором достигается ослабление случайных составляющих заданного параметра передачи волокна, т.е. приближение его значения к среднему во всех оптических регенерационных участках ВОЛС.

При монтаже ОК в целом должны обеспечиваться влагостойкость, надежные механические характеристики на разрыв и смятие и стабильность характеристик сростка при длительной эксплуатации в подземных условиях. Существуют различные методы монтажа ОК. При каркасном монтаже (рис. 1.1) используется металлический каркас 1 (рис.1.1,а) с числом продольных стержней равным числу сращиваемых волокон , которые сращивают одним из вышеуказанных способов.

Сростки 3 разметают на эбонитовых пластинках (рис. 1.1,6) таким образом, чтобы сросток не испытывал продольных воздействий на разрыв. Поверх каркаса накладывают несколько слоев полиэтиленовой ленты, а затем надевают термоусаживаемую муфту 4 с подклеивающим слоем (рис. 1.1. в), при воздействии положительной температуры муфта плотно обжимает сросток.

Смонтированный кабель с силовыми элементами показан на рис. 1.2. Силовые элементы соединяются напрямую и принимают на себя растягивающую нагрузку, а волокна укладываются в муфте петлей, и сростки не испытывают растяжения. Волокна соединяются одним из ранее списанных способов. Муфта состоит из двух частей и гидроизолируется посередине и в конусах.

7. Устройство переходов через преграды

На пересечении магистральных автомобильных и железных дорог кабели укладывают в трубы. Укладка труб, как правило, выполняется способом горизонтального бурения грунта. Трубы на переходах/через железнодорожные ветки и дороги второстепенного значения, при согласии владельцев этих сооружений, укладывают в открытые траншеи. Представители владельцев пересекаемых сооружений вызываются до начала работ. При устройстве перехода через железную дорогу открытым способом без перерыва движения транспорта должны быть сделаны временные крепления рельсов в соответствии с указаниями органов министерства путей сообщения.

На пересечениях с электрифицированными железными дорогами асбоцементные трубы для повышения гидроизоляции предварительно покрывают горячей битумной массой.

Концы проложенных труб должны находиться на расстоянии не менее 1 м от подошвы насыпи или полевой бровки кювета. Непосредственно после прокладки концы труб закрывают деревянными, бетонными или пластмассовыми пробками для предохранения от засорения.Количество труб и их длина определяются проектом в зависимости от числа кабелей с учетом необходимого резерва.



Прокладка труб под железной дорогой

Установка замерных столбиков. При прокладке кабеля на стыках строительных длин, на поворотах трассы, в местах пересечений с автомобильными и железными дорогами, реками и другими препятствиями устанавливают замерные столбики. Замерные столбики изготовляют, как правило, из железобетона. Сечение столбика 0,12X0,12 м, длина 1,2 м (наземная часть 0,5 м, подземная0,7 м). Верхняя часть имеет двусторонний скос для стока воды. В отдельных случаях проектом могут быть предусмотрены столбики увеличенной длины, которые устанавливают в районах с большими снежными покровами.

Столбики устанавливают на расстоянии 0,1 м от осевой линии трассы, обычно со стороны поля. При прокладке нескольких кабелей столбик устанавливают против середины перекрытия концов строительных длин кабеля № 1 (т.е. против поперечной оси муфты на кабеле номер 1). На стыках строительных длин в процессе прокладки кабеля могут устанавливаться временные деревянные замерные столбики с временными надписями. В процессе монтажа эти столбики заменяют железобетонными с постоянной нумерацией.

Прокладка кабеля через реки. Трасса кабельного перехода по возможности должна располагаться на прямолинейных участках реки с неразмываемым руслом, пологими и не подверженными разрушениям берегами, с минимальной шириной поймы. Для предохранения кабеля от заторов льда переход через судоходные и сплавные реки, как правило, делают ниже магистральных автомобильных и железнодорожных мостом. До начала работ ось перехода на берегах закрепляют хорошо видимыми знаками (щитами или вешками) и обозначают реперами. В ночное время створы на судоходных и сплавных реках должны быть освещены огнями, отличными от огней судовой обстановки.

В необходимых случаях перед прокладкой кабеля производят водолазное обследование трассы перехода для выявления и удаления препятствий (крупных камней, затонувших лодок или судов и т. д.) Для защиты от повреждений якорями речного транспорта, льдом, движущимися по дну, затонувшими бревнами и камнями, при чистке и углублении водоемов и т.д. кабели, прокладываемые через водные преграды, заглубляют в дно.

Прокладка кабеля через болота и реки с помощью длинного троса и тракторной лебедки (ниже прилагается рисунок).

Величина заглубления определяется проектом в зависимости от геологических, гидрологических и эксплуатационных условий, характера грунта, скорости течения, глубины, перемещения русла, интенсивности движения транспорта и т.д. и обычно составляет не менее 1 м.\Ка6ель через реки прокладывают обычными ножевыми кабелеукладчиками, гидравлическими кабелеукладчиками или вручную с плавсредств в предварительно разработанные траншеи.

Прокладка кабеля через реки обычными ножевыми кабелеукладчиками производится после предварительной пропорки дна реки с целью выявления препятствий на трассе перехода и предохранения кабеля от повреждений. Если тракторы не могут пройти непосредственно по реке (обычно при глубине более 0,8 м, илистом дне и т. д.), тяговое усилие на кабелеукладчик от тракторов или лебедки передается с помощью длинных тросов

На крутых берегах (более 30°) и в слабых грунтах кабели укрепляют путем укладки их от уреза воды в зигзагообразную траншею длиной 50 м. При опасности размыва берегов проводят предусмотренные проектом берегоукрепительные работы. На судоходных и сплавных реках обычно прокладывают два кабеля - основной и резервный. Расстояние между ними должно быть не менее 300 м.

8. Содержание кабеля под избыточным давлением

Содержание кабелей с металлическими оболочками под избыточным газовым давлением позволяет контролировать состояние оболочки кабеля и обнаруживать повреждения оболочки. В случае повреждения оболочки кабеля, находящегося под газовым давлением, поток газа, проходящий через место не герметичности, препятствует проникновению в кабель влаги. В качестве газа, накачиваемого в кабель, обычно применяют сухой воздух и реже азот.

При содержании кабеля под постоянным избыточным давлением кабельную магистраль делят на герметизированные участки, называемые газовыми секциями. По концам газовой секции на магистрали, а также на всех ответвлениях от магистрального кабеля устанавливают газонепроницаемые муфты. Внутри газовых секций создается избыточное газовое давление. Участок кабеля считают герметичным, если избыточное давление, установленное в кабеле, не снижается в течение 10 суток более чем на 4... 103 Па (0,5 ат).

Существуют две системы содержания кабеля под избыточным газовым давлением - с автоматическим, и с периодическим пополнением кабелей газом. На кабелях железнодорожной связи наибольшее распространение получила система с автоматическим пополнением кабелей газом. В этой системе по концам газовой секции в оконечном или усилительном пунктах устанавливают автоматические контрольно-осушительные установки АКОУ или УСКД, обеспечивающие постоянную подачу сухого воздуха (газа) в кабель.

Установка АКОУ (рис. 2.1) питается газом от баллона высокого давления 1. Газ из баллона подается в установку через клапан 2 в осушительную камеру 4, давление контролируется по манометру 3.Пользуясь индикатором и наблюдая за цветом силикагеля, можно периодически контролировать количество влаги, присутствующей в газе. Изменения темно-синего или светло-синего цвета селикагеля на серый свидетельствует о необходимости замены селикагеля или камеры на резервную. При отсутствии утечки газа из кабеля газ через редукторы 5. 6. 11, постепенно снижающие давление газа, и открытый дроссель 9 подается в распределитель 13 и оттуда через вентили 15 поступает в кабели, присоединенные к установке.

В случае повреждения кабельной оболочки одного из кабелей, когда расход газа превысит 2 л/ч, срабатывает автоматическое дозирующее устройство 7, дроссель 9 закрывается, и газ в кабель начинает поступать через дозирующее устройство, для отмеривания объема газа, подаваемого в кабель.

Во время срабатывания дозирующего устройства резервуар его наполняется газом. После этого впускной клапан закрывается и открывается выпускной клапан, через который воздух подается в редуктор и далее поступает на выход установки. По мере выхода воздуха давление в резервуаре уменьшается, а при достижении значения 69... 103 Па (0,7 ат.) перекрывается выходной клапан и вновь открывается впускной, через который резервуар наполняется опять до начального давления, и т.д. до тех пор, пока происходит аварийная утечка воздуха из кабеля. Каждое такое переключение фиксируется механическим счетчиком, благодаря чему имеется возможность определить число доз, т. е. общий объем воздуха, поданного в поврежденный кабель.

При повреждении оболочки утечка воздуха из кабеля будет компенсироваться подачей воздуха от установок АКОУ с обоих концов усилительного участка. Объем подаваемого в кабель воздуха будет зависеть от расстояния между установкой и местом повреждения. Учет объема воздуха, поданного установками на каждом из концов усилительного участка, позволяет определить место не герметичности оболочки кабеля с точностью до 0,5 км.

В установке имеются контрольные манометры 3, 8 и 16, позволяющие наблюдать за давлением газа. Через заглушку 14 воздух можно выпускать из распределителя 13 в атмосферу. Вентилем 10 перекрывают дроссель 9, а вентилем 12 прекращают поступление газа в кабели.

9. Расчет параметров передачи, выбранного кабеля

Расчет коэффициента затухания оптического волокна. Расчет коэффициента затухания выполняется на л центральной оптического канала, предварительно определив в каком диапазоне она лежит.

Результирующий коэффициент затухания волокна в дБм/км определяется как сумма бмакс =брр +бикп +бон .

Здесь, составляющая потерь релеевского рассеяния на длине волны л определяется соотношениями . Составляющая потерь инфракрасного поглощения на длине волны л определяется по формулам

.

Составляющая потерь, обусловленная примесями OH-, рассчитывается следующим образом:

Параметры ДбOH , дбРР , дбИКП уточняются для каждого конкретного типа ОВ в зависимости от его технических данных - значений максимальных потерь на опорных длинах волн в диапазонах C, Lи на длине волны "водяного пика" диапазона E.

Расчеты выполняются в следующем порядке:

Во всем спектральном диапазоне должно выполняться неравенство где бSX - коэффициент затухания ОВ на опорной длине волны, ближайшей к спектральному диапазону, в котором лежит лCоптического канала, равный, соответственно, бSO , бSE или бSC . Если условие неравенство не выполняется, следует полагать: .

Среднее значение коэффициента затухания оптического волокна можно приближенно оценить следующим образом : .

Расчет хроматической дисперсии. Параметр хроматической дисперсии стандартного ступенчатого волокна в пс/(нм?км) рассчитывается по формуле

где л0 - длина волны нулевой дисперсии, нм; лC - центральная длина волны, нм; S0 - параметр наклона спектральной характеристики дисперсии оптического волокна в точке нулевой дисперсии, пс/(нм2 .км).

Определение энергетического потенциала системы. Энергетический потенциал - определяется как допустимые оптические потери оптического тракта или ЭКУ между точками нормирования, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. Оптические потери обусловлены потерями на затухание и дополнительными потерями мощности, обусловленными влиянием отражений, дисперсии, модовых шумов и чирп-эффекта.

Энергетический потенциал рассчитывается как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника где W - энергетический потенциал (перекрываемое затухание),дБм; pпер - уровень мощности оптического излучения передатчика ВОСП, дБм; pпр - уровень чувствительности приемника, дБм.

Приемник ВОСП характеризуется как уровнем чувствительности, так и уровнем перегрузки - максимальным значением уровня мощности оптического излучения в точке нормирования оптического тракта на приеме, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. Разность между уровнем перегрузки и уровнем чувствительности приемника ВОСП определяет пределы регулировки АРУ системы - ДA . Типичное значение ДA =20 дБм.

Передача информации с требуемым качеством на регенерационном участке ВОЛП без оптических усилителей, учитывая потери и дисперсионные искажения, обеспечивается за счет запаса мощности, равного разности между энергетическим потенциалом ВОСП и затратами оптической мощности на потери и подавление помех и искажений оптических импульсов в линии где Aэку - затухание ЭКУ совместно со станционными кабелями (патчкордами); Уai - суммарное значение дополнительных потерь, дБ. Для нормальной работы ВОЛП необходимо, чтобы эксплуатационный запас на ЭКУ превышал нормируемое минимально допустимое значение равное . То есть, выполнялось условие AЗ >A Здоп . Это условие баланса бюджета мощности на ЭКУ. Максимальное значение затухания ЭКУ совместно со станционными кабелями (патчкордами) рассчитывается следующим образом: где NНС - число неразъемных соединений ОВ на ЭКУ. Количество неразъемных соединений на ЭКУ равно . Суммарное значение дополнительных потерь складывается из дополнительных потерь за счет собственных шумов лазера, за счет за счет шумов из-за излучения оптической мощности при передаче "нуля", за счет шумов межсимвольной интерференции и, соответственно, равно

Дополнительные потери из-за собственных шумов источника излучения рассчитываются по формуле

Значение параметра собственных шумов источника - RIN обычно лежит в пределах -120< уRIN <-140 дБм . Параметр Q определяется в зависимости от заданного максимально допустимого коэффициента ошибок BER из уравнения

Дополнительные потери за счет шумов из-за излучения оптической мощности при передаче "нуля" определяются по формуле здесь е - отношение мощности оптического излучения источника при передаче "нуля" к мощности оптического излучения при передаче "единицы". Как правило, значение этой величины лежит в пределах 0,01 ? е ? 0,1.

Параметр е связан с коэффициентом гашения, равным отношению мощности оптического излучения при передаче логической единицы цифрового сигнала к мощности оптического излучения при передаче логического нуля, выраженным в дБм.

Расчет длины элементарного кабельного участка ВОЛП. В соответствии с требованиями нормативно-технической документации определяют значения номинальной, минимальной и максимальной длины элементарного кабельного участка (ЭКУ). Эти длины ЭКУ определяются бюджетом мощности ВОСП, потерями и дисперсией оптического линейного тракта. Они рассчитываются по следующим формулам