Проект городской телефонной сети нового микрорайона города Черновцы

1

Міністерство транспорту та зв'язку України

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ЗВ'ЯЗКУ ім. О. С. ПОПОВА

Кафедра волоконно-оптичних ліній зв'язку

Курсовий проект

На тему: ПРОЕКТ МІСЬКОЇ ТЕЛЕФОННОЇ МЕРЕЖІ НОВОГО МІКРОРАЙОНУ МІСТА ЧЕРНІВЦІ

Студентка ________________

Керівник _________________

Перевіряючий ____________

Одеса 2009



Содержание

Задание

Введение

1. Расчет параметров симметричного кабеля

1.1 Расчет конструктивных параметров кабеля

1.2 Расчет параметров передачи

1.2.1 Расчет первичных параметров передачи

1.2.2 Расчет вторичных параметров передачи

2. Проектирование линейных сооружений РАТС

2.1 Описание города Черновцы

2.2 Выбор места установки проектируемой РАТС

2.3Выделение шкафных районов и выбор места установки шкафа

2.4Проект магистральной сети микрорайона

2.5 Проект распределительной сети выделенного шкафного района РШ5-03

2.6 Проект кабельной канализации данного микрорайона

2.7 Проектирование соединительной линии между АТС и МТС

3. Расчет соединительной линии между РАТС и АМТС

3.1 Структурная схема волоконно-оптической системы передачи

3.2 Определение размеров элементов конструкции кабеля ОКЛБг

3.3 Расчет оптических параметров кабеля

3.4 Расчет потерь в ОВ

3.5 Расчет хроматической дисперсии ОВ

3.6 Расчет длины участка регенерации по затуханию и дисперсии

3.6.1 Расчет Lp2 по затуханию

3.6.2 Расчет Lp2 по дисперсии

3.7 Расчет числа регенерационных пунктов устанавливаемых на одной СЛ

3.8 Диаграмма уровней энергетического потенциала для одного участка регенерации

4. Расчет параметров взаимного влияния

4.1 Систематические влияния

4.2 Несистематические влияния

4.3 Расчет зависимости переходного затухания на ближнем конце от длины линии

5. Разработка вопросов защиты от внешних влияний

5.1 Расчет опасного электромагнитного влияния ЛЭП на кабельную ЛС

5.1.1 Расчет Е при опасном влиянии ЛЭП в аварийном режиме работы ЛЭП с помощью метода проб

5.1.2 Расчет опасного электромагнитного влияния ЛЭП в нормальном режиме

5.2 Расчет вероятности повреждения оптического кабеля молнией

5.3 Расчет защиты медного кабеля от электрокоррозии

6. Разработка вопросов строительства и монтажа линейных сооружений кабельной магистрали

7. Ведомость объема работ на строительство линейных сооружений

Выводы

Список литературы



Задание

для студентов факультета «Информационные сети»

к курсовому проекту по дисциплине «Линии передачи»

на тему: «Проект городской телефонной сети нового микрорайона города»

Составить проект городской телефонной сети нового микрорайона города Черновцы

Длина района а=5 км

Ширина района b=4,1 км

Емкость проектируемой АТС микрорайона N=5,000 номеров.

Произвести расчет элементов конструкции кабеля марки ТПппЗП-30Ч2Ч0,64; , .

Длина соединительной линии между проектируемой АТС микрорайона и МТС города км.

Используемая аппаратура уплотнения STM-1 на базе оптического кабеля марки ОКЛБг.

Показатель преломления сердцевины ОВ .

Показатель преломления оболочки ОВ .

Диаметр сердцевины ОВ 2а=8,5 мкм.

Диаметр ОВ по оболочке 2b=125 мкм.

Скорость передачи В=155 Мбит/с.

Строительная длина оптического кабеля км.

Характеристики сближения соединительной линии с ЛЭП:

м;a2 = 24 м;a3 = 20 м;a4 = 30 м;a5 = 90 м;

l1 = 0,5 км l2 = 0,6 км l3 = 0,5 кмl4 = 1 км

Удельное сопротивления грунта Омм

Ток короткого замыкания в ЛЭП изменяется в пределах 00А.

Рабочий ток в ЛЭП изменяется в пределах А.

Проверить необходимость защиты волоконно-оптического кабеля от ударов молнии, если на соединительной линии среднегодовая грозодеятельность составляет Т=38 часов, а удельное сопротивления грунта равно , Ом.

Коррозия блуждающих токов:



Введение

Целью курсового проекта является приобретение навыков при проектировании телефонной кабельной сети микрорайона города Черновцы.

Произведем расчет первичных, вторичных параметров передачи и других параметров, направленных на защиту кабелей от внешних влияний.

В ходе курсовой работы я проектирую магистральную кабельную сеть и магистральную канализацию, распределительную кабельную сеть нового микрорайона города Черновцы, соединительную линию между РАТС, которые необходимо спроектировать, и МТС.

Ознакомлюсь с методами и приспособлениями строительства магистральной кабельной сети. Учитывая, что я буду иметь дело с симметричным кабелем и оптическим кабелем ОКЛБг, предусмотрю расчет параметров, определяющих защиту кабеля от определенных видов влияния. Должен буду просмотреть вопрос защиты от опасного электро-магнитного влияния ЛЭП в аварийных и нормальных режимах; защиты от коррозии и в случае повреждения молнией.

Заключительным расчетом является расчет затрат кабеля для построения городской телефонной сети.



1. Расчет параметров симметричного кабеля

Исходные данные:

Тип кабеля: ТПппЗП 30x2x0,64.

Диапазон частот: fmin=0.6 кГц, fmax=3,2 кГц.

1.1 Расчет конструктивных параметров кабеля

Формулы для расчета конструктивных параметров приведены в [4, стр.42-48]

Диаметр токопроводящей жилы =0.64 мм.

Диаметр изолированной жилы определяем по формуле:

d1= d0 + 2 tиз, (1.1)

где - толщина пористой полиэтиленовой изоляции;

d1= 0,64 +2*0,3 = 1,24 мм.

Расстояние между центрами жил (а) равно сумме диаметра жилы с изоляцией: а = d1= 1,24 мм

Диаметр пары рассчитывается:

; (1.2)

=1,65*1,24=2,05 мм.

Диаметр центрального повива:

(1.3)

где n - количество пар в центральном повиве (в моем случае, когда в кабеле 30 пар, n = 4) ;

= 2,05*(1+) = 4,95;

Диаметр первого повива:

(1.4)

= 4,95 + 2*2,05 = 9,05 мм;

Диаметр второго повива:

= + ,(1.5)

=9,05 + 2*2,05 = 13,15 мм;

Диаметр поясной изоляции:

,(1.6)

= 13,15 + 2*0,1 = 13,35 мм;

Диаметр с гидрофобным слоем:

,(1.7)

где tВЛ=0,2 мм - толщина влагозащитного слоя;

Диаметр по экрану:

, (1.8)

где tЭ=0,15 мм - толщина экрана;

;

Диаметр влагозащитной оболочки:

,(1.9)

где tВО=1,21 мм - толщина влагозащитной оболочки без защитного покрова;

;

Толщина кабеля ТПппЗП 30х2х0,64 по ГОСТу составляет 17,8 мм.

Толщина кабеля, расчитанная нами, - 17,65 мм. Разница между значениями объясняется погрешностью округлений.

Нормированые значения я брала из сайта http://www.nevacables.ru/product/tppzp , сайт Невского кабельного завода “Невакабель”.

Таблица 1.1 - Спецификация кабеля ТПппЗП 30х2х0,64

Номер слоя	Название слоя	Толщина слоя	Диаметр слоя	Материал	Назначение
1	Жила	-	0,64	Медь	Передача сигнала
2	Изоляция жил	0,3	1,24	Пористый полиэтилен	Для изоляции токопроводящих жил от тока утечки, а также от электромагнитных влияний
3	Центральный повив	-	4,95	-	Для оптимизации по строению кабеля
4	Первый повив	-	9,05	-	Для оптимизации по строению кабеля
5	Второй повив	-	13,15	-	Для оптимизации по строению кабеля
6	Поясная изоляция	0,1	13,35	Синтетическая полиамидная лента или полиэтиленовая бумага. Накладывается продольно либо поперечно.	Для термоизоляции и для сохранения первичных и вторичных параметров
7	Гидрофобный слой	0,2	13,75	Гидрофобный заполнитель, водоотталкивающая лента	Предотвращает проникновение влаги в кабель
8	Экран	0,15	14,05	Алюмополимерная лента. Накладывается либо спирально, либо продольно	Препятствует влиянию на токопроводящие жилы со стороны электромагнитных влияний
9	Влагозащитная оболочка	1,8	17,65	Полиэтилен либо поливинил-хлорид	Для защиты от проникновения влаги и для механической прочности

Рисунок 1.1 - Эскиз поперечного сечения кабеля ТППппЗП 30x2x0,64 М 8 : 1

Спецификация конструкции элементов кабеля:

1- Токопроводящая жила;

2- Изоляция жилы;

3- Центральный повив;

4- Первый повив;

5- Второй повив;

6- Поясная изоляция;

6- Слой гидрофобного заполнителя;

8- Экран;

9- Влагозащитная оболочка.

1.2 Расчёт параметров передачи

Формулы для расчета первичных и вторичных параметров передачи приведены в [3, стр. 27-32].

1.2.1 Расчёт первичных параметров передачи

К первичным параметрам передачи относятся:

R - удельное сопротивление [Ом/км];

C - удельная ёмкость [Ф/км];

G - удельная проводимость [См/км];

L - удельная индуктивность [Гн/км].

По условию Fн =600 Гц и Fв=3200 Гц. Для построения зависимостей параметров передачи возьмём две промежуточные частоты и F=800 Гц:

F1=1600 Гц;

F2=2400 Гц.

F=800Гц.

Активное сопротивление проводника рассчитаем по формуле:

, [Ом/км] (1.10)

где ч - коэффициент укрутки, который показывает удлинение проводников цепи за счёт укрутки на 1км кабеля;

ч=1.02 ч 1.07;

возьмём ч=1.03;

R0 -сопротивление по постоянному току, определяется как:

, (1.11)

(с - удельное сопротивление металла (в моем случае - меди);

F(x) - составляющая, которая учитывает эффект близости,

- составляющая, которая учитывает поверхностный эффект,

- сопротивление, которое учитывает эффект близости металлических масс:

(1.12)

Rмм - дополнительное сопротивление, вносимое потерями в смежных четвёрках и оболочках;

Rмм=Rс4+Rоб (1.13)

p - коэффициент, учитывающий тип скрутки жил в элементарной группе, (для парной р=1);

F(x), H(x), G(x), Q(x) - псевдовыраженые функции Бесселя, для их нахождения используем таблицу значений и формулы для аппроксимации:

Таблица 1.2 - Значения функций Бесселя для х=0 и х=0,5.

x	F(x)	H(x)	G(x)	Q(x)
0	0	0,0417	0	1
0,5	0,000326	0,042	0,000975	0,9998

(1.14)

(1.15)

(1.16)

(1.17)

(1.18)

Приведём результаты расчётов в таблицу:



Таблица 1.3 - Значения функций Бесселя при определенных значениях х.

F, Гц	x	F(x)	H(x)	G(x)	Q(x)
Fн	600	0,165	0,00010732	0,041700064	0,000320981	0,999934158
F	800	0,19	0,00012393	0,041700074	0,000370637	0,999923972
F1	1600	0,269	0,00017526	0,041700105	0,00052416	0,99989248
F2	2400	0,329	0,00021465	0,041700129	0,000641962	0,999868315
Fв	3200	0,38	0,00024785	0,041700149	0,000741274	0,999847944

Активная индуктивность проводника определяется формулой:

(1.19)

ч - коэффициент укрутки;

a - расстояние между жилами;

d0 - диаметр жил.

Выполним подстановку значений:

Гн/км

Гн/км

Гн/км

Гн/км

Гн/км

Активная емкость определяется как:

, (1.20)

где

- поправочный коэффициент

Dр - диаметр пары;

ес - диэлектрическая проницаемость изоляции; (для пористого полиэтилена ес =1.5)

После подстановки получим:

Активная проводимость определяется формулой:

(1.21)

(1.22)

(1.23)

tgд = 2·10-4 - тангенс угла диэлектрических потерь

После подстановки значений получим:

G0?0

В итоге получим:



Таблица 1.4 - Первичные параметры передачи

Частота F, Гц	Ra, Ом/км	L, x10-4 Гн/км	C, нФ/км	G, нСм/км
600			47,19
800			47,19	47,441
1600			47,19
2400			47,19
3200			47,19

Изобразим на графиках частотные зависимости первичных параметров передачи:

Рисунок 1.2 - График зависимости активного сопротивления кабеля от частоты

Рисунок 1.3 - График зависимости индуктивности от частоты

Рисунок 1.4 - График частотной зависимости ёмкости

Рисунок 1.5 - График частотной зависимости проводимости

С ростом частоты активное сопротивление возрастает за счет поверхностного эффекта и эффекта близости.

Индуктивность с ростом частоты уменьшается. Это обусловлено уменьшением внутренней индуктивности проводников за счет поверхностного эффекта.

Емкость не зависит от частоты.

Проводимость изоляции с ростом частоты линейно возрастает. Ее величина зависит от качества диэлектрика, используемого в кабеле и характеризуемого величиной угла диэлектрических потерь.

1.2.2 Расчёт вторичных параметров цепи

К вторичным параметрам передачи относятся:

б - коэффициент затухания [Нп/км] или [Дб/км];

в - коэффициент фазы [рад/км];

г - коэффициент распространения [1/км];

Zв - волновое сопротивление [Ом];

хф - фазовая скорость [м/с];

ц - угол, показывающий на сколько вектор тока опережает вектор напряжения.

Коэффициент фазы и коэффициент затухания связаны между собой через коэффициент распространения:

, (1.24)

где R, L, G, C - первичные параметры передачи цепи;

Коэффициент распространения г можно рассчитать по формуле:

, (1.25)

где

,(1.26)

,(1.27)

(1.28)

.(1.29)

Рассчитаем М1, М2, В1, В2 для наших четырёх частот:

F=600 Гц =>

F=800 Гц =>

F=1600 Гц =>

F=2400 Гц =>

F=3200 Гц =>

Для нахождения б, в, Zв, ц, хф воспользуемся следующими формулами:

,(2.2.7)

,(2.2.8)

, (2.2.9)

, (2.2.10)

, (2.2.11)

, (2.2.12)

Вычислим коэффициент затухания:

Вычислим коэффициент фазы:

Вычислим модуль волнового сопротивления:

Рассчитаем ц:

Если перевести в градусы:

Рассчитаем фазовую скорость:

Результаты вычислений запишем в таблицу:

Таблица 1.5 - Вторичные параметры передачи

F, Гц	б, Дб/км	в, рад/км	г, 1/км	|Zв|, Ом	ц, °	хф, км/с
600			0,099+i0,101		-44,47	37404,07
800	0,114	0,117	0,099+і0,117	687,81	-44,9999	43058,78
1600			0,159+i0,167		-43,61	60157,63
2400			0,193+i0,207		-42,92	72789,05
3200			0,220+i0,242		-42,24	83041,05

Приведем графики частотных зависимостей частотных параметров:

Рисунок 1.6 - Частотная зависимость коэффициента затухания

Рисунок 1.7 - Частотная зависимость коэффициента фазы

Рисунок 1.8 - Частотная зависимость ц

Рисунок 1.9 - Частотная зависимость волнового сопротивления

Рисунок 1.10 - Частотная зависимость фазовой скорости

Коэффициент затухания на постоянном токе определяется, как и поэтому вначале растет резко, а затем менее интенсивно.

Коэффициент фазы, растет от нуля почти по прямолинейному закону.

Модуль волнового сопротивления с изменением частоты убывает и сохраняет низкие значения в области высоких частот - . Это обусловлено снижением индуктивности с ростом частоты.

Фаза волнового сопротивления достигает пика при -45? градусов на частоте 800 Гц.

Фазовая скорость с увеличением частоты вначале резко возрастает, а затем постепенно приближается к скорости света, но не достигает ее.

2. Проектирование линейных сооружений РАТС

2.1 Описание города Черновцы

Адміністративний склад області.Чернівецька область, що відома під етнографічною назвою "Буковина", розташована на південному заході України. Площа, займана Чернівецькою областю, складає 8,1 тис. кв. км.

Область займає вигідне транспортно-географічне положення. Регіон граничить з Вінницькою, Івано-Франківською, Тернопільською та Хмельницькою областями. На півдні Чернівецької області проходить державний кордон з Молдовою і Румунією. Адміністративно-територіальний устрій області: 11 адміністративних районів: Кіцманський, Заставнівський, Хотинський, Новоселицький, Кельменецький, Сокирянський, Глибоцький, Сторожицький, Путивльський, Вижницький, а також місто Чернівці, 10 міст, 9 селищ міського типа, 398 сільських населених пунктів. Особливістю області є відсутність міст обласного підпорядкування, окрім центру області. Адміністративний центр - місто Чернівці.

Особливості географічного положення області та його вплив на економічний потенціал. Чернівецька область - це благодатний район багатопрофільного літнього і зимового гірничо-спортивного туризму, масового пізнавально-оздоровчого відпочинку, а також бальнеологічного лікування. За своїм географічним розташуванням, багатими рекреаційними ресурсами, економічним потенціалом Чернівецька область є привабливим регіоном для розвитку міжрегіональної та міжнародної співпраці. В 2005 році в туристичну галузь області інвестовано 45 мільйонів гривень, створено понад 800 робочих місць. Триває спорудження чотирьох туристичних комплексів в Придністров'ї - у селі Дністрівка Кельменецького району вже відкрито перший в області яхт-клуб, у січні 2006 запрацював комплекс «Зелена Діброва» в селі Валя Кузьмін Глибоцького району. Відкрито новий туристичний комплекс у селі Мигове Вижницького району. Оздоровчі та туристично-розважальні комплекси на Буковині функціонують у мікрорайоні Цецино в Чернівцях, в селі Горбове Герцаївського району, на перевалі Німчич Вижницького району та селі Глибочок Сторожинецького району. Туристів також приймають понад 60 об'єктів сільського туризму. У зовнішніх економічних зв'язках переважають експортно-імпортні операції суб'єктів підприємництва області з країнами далекого зарубіжжя. Основними торговими партнерами з цієї групи країн залишаються Німеччина, Італія, Болгарія, Польща. Активізувався товарообіг також з Австрією, Бельгією, Грецією, Іспанією, Португалією, Румунією, Сан-Маріно, Словенією, Угорщиною, Францією, Швецією, Югославією, Ізраїлем, Китаєм, Республікою Корея, Туреччиною, Канадою та США. Зовнішня торгівля здійснюється з такими партнерами, як Республіка Білорусь, Російська Федерація, Казахстан, Республіка Молдова, Таджикистан, Туркменістан.

У загальній структурі експорту товарів переважають: текстиль та текстильні вироби, деревина та вироби з неї, машини та устаткування, продукти рослинного походження, недорогоцінні метали та вироби з них, м'ясо і субпродукти харчові. У структурі імпорту товарів переважають: текстиль та текстильні вироби, машини та устаткування, мінеральні продукти, полімерні матеріали, пластмаси, недорогоцінні метали та вироби з них.

Аналіз тенденції динаміки чисельності населення області. Чисельність наявного населення області упродовж січня-липня п.р. зменшилась на 1,3 тис. осіб і на 1 серпня 2007р., за оцінкою, становила 904,9 тис. осіб. Загальне скорочення населення відбулося виключно за рахунок природного скорочення - 1452 особи, у той час як міграційний приріст становив 115 осіб.

За січень-липень п.р. зареєстровано 3521 шлюб та 1954 розлучення, кількість шлюбів у порівнянні з відповідним періодом 2006р. зменшилася на 0,6%, кількість розлучень збільшилася на 7,7%.

Віковий склад населення Чернівецької області, зафіксований Всеукраїнським переписом населення, характеризувався такими даними: зменшення частки дітей в загальній чисельності населення одночасно з істотним збільшенням частки осіб старше за працездатний вік, значно ускладнює сучасну демографічну ситуацію в області і зумовлює старіння населення.

Особливістю національного складу є його багатонаціональна, так як розташований на перехресті магістральних шляхів Центральної, Південної та Східної Європи, цей клаптик української землі, в силу свого геополітичного становища тривалий час перебував у складі інших держав. За даними Всеукраїнського перепису населення, на території області проживали представники близько 80 національностей і народностей. У національному складі населення області переважна більшість українців, чисельність яких складала 75% від загальної чисельності населення, румуни - 12,5%, молдавани - 7,3%, росіяни - 4,1%, поляки - 0,4%, білоруси - 0,2%, євреї - 0,2%, інші національності - 0,4%.

Клімат Чернівців.

Місто Чернівці розташовано в південно-західній частині України на р. Прут. У цілому клімат міста є помірно континентальним з м'якою зимою і теплим літом.

Середньорічна температура повітря становить 7,9 °С, найнижча вона у січні (мінус 4,9 °С), найвища - в липні (18,7 °С).

Найнижча середньомісячна температура повітря в січні (мінус 15,2 °С) зафіксована в 1893 р., найвища (3,6 °С) - в 2007 р. Найнижча середньомісячна температура в липні (12,1 °С) спостерігалась у 1865 р., найвища (22,4 °С) - в 1936 р. Абсолютний мінімум температури повітря (мінус 31,5 °С) зафіксовано 11 січня 1940 р., абсолютний максимум (37,7 °С) - 20 серпня 1946 р. В останні 100-120 років температура повітря в Чернівцях, так само як і в цілому на Землі, має тенденцію до підвищення. Протягом цього періоду середньорічна температура повітря підвищилася щонайменше на 1,0 °С. Більшим у цілому є підвищення температури в першу половину року.

Температура повітря по місяцях, (°С)

Температура	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Рік
Середня	-4,9	-2,9	1,7	8,7	14,3	17,4	18,7	18,0	14,3	8,6	2,9	-1,9	7,9
Денна максимальна	-3	0	5	13	18	23	24	23	19	12	6	0	12
Нічна мінімальна	-8	-6	-1	4	9	12	13	12	9	5	1	-4	4

У середньому за рік у Чернівцях випадає 660 мм атмосферних опадів, найменше - у жовтні та січні-лютому, найбільше - у червні-липні.

Середня кількість опадів, (мм)

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Рік
32	32	36	58	77	105	103	61	51	32	36	37	660

Мінімальна річна кількість опадів (323 мм) спостерігалась у 1882 р., максимальна (1025 мм) - в 1933 р. Максимальну добову кількість опадів (117 мм) зафіксовано в липні 1910 р. У середньому за рік у місті спостерігається 150 днів з опадами; найменше їх (9) у вересні, найбільше (14) - у грудні. Щороку в Чернівцях утворюється сніговий покрив, проте його висота незначна.

Відносна вологість повітря в середньому за рік становить 77%, найменша вона у квітні-травні (69-70%), найбільша (85%) - у грудні.

Відносна вологість повітря, (%)

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Рік
83	83	78	69	70	72	73	74	75	78	84	85	77

Найменша хмарність спостерігається в серпні, найбільша - у грудні.

Загальна хмарність, (бали)

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Рік
7,4	7,6	7,1	6,7	6,4	6,2	5,9	5,2	5,4	6,0	7,6	7,9	6,6

0 балів - ясно.

Менше 5 балів нижнього ярусу, або хмар середнього ярусу, що просвічують, або будь-яка кількість хмар верхнього ярусу - невелика хмарність.

Від 1-3 до 6-9 балів або 3-8 балів хмар нижнього ярусу або щільних хмар середнього ярусу - мінлива хмарність.

Від 8-10 до 0-3 балів хмар нижнього ярусу - хмарно з проясненнями.

7-10 балів хмар нижнього ярусу - хмарно.

10 балів хмар нижнього ярусу - похмуро.

Найбільшу повторюваність у місті мають вітри з північного заходу, найменшу - з північного сходу.

Повторюваність вітру різних напрямків, (%)

Пн	ПнС	С	ПдС	Пд	ПдЗ	З	ПнЗ	Штиль
6,8	2,7	20,4	15,2	4,8	7,0	10,9	32,2	10,4

Найбільша швидкість вітру - у січні-квітні, найменша - у серпні-вересні. У січні вона в середньому становить 4,0 м/с, у липні - 3,3 м/с.

Швидкість вітру по місяцях, (м/с)

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Рік
4,0	4,2	4,1	4,0	3,6	3,4	3,3	3,1	3,1	3,4	3,8	3,7	3,6

Середня температура води в р. Прут біля міста становить: травень - 15 °С, червень - 18 °С, липень - 20 °С, серпень - 20 °С, вересень - 16 °С. В окремі дні температура води сягає 26-27 °С.

2.2 Выбор места установки проектируемой РАТС

В Приложении 1 изображен план района с РАТС-5, к которой подключено 5000 абонентов. РАТС установим в телефонном центре района, так как именно в таком случае добиваются минимального расхода кабеля на устройство сети.

Для нахождения приближенного центра телефонной нагрузки мы используем следующий способ: линейку двигаем горизонтально до тех пор, пока не разделим число абонентов наполовину. Аналогично делим количество абонентов по вертикали. Точка пересечения двух линий и будет являться центром телефонной нагрузки. Сразу же была обозначена ЗПП - зона прямого питания, в которой объекты подключаются непосредственно к РАТС.

2.3 Выделение шкафных районов и выбор места установки ШР

В данной курсовой работе мы взяли план нового микрорайона города Черновцы, для составления на его основе плана подключения новых объектов жилого и народно-хозяйственного значения к РАТС. Номер данной РАТС -5.

Емкость РАТС выбиралась исходя из количества абонентов данного района. При этом предусматривался запас до 20%,что составило 1000 номеров, 5% предусматривалось на развитие таксофонной линии (250 номеров).

Далее был произведен расчет количества шкафных районов (ШР).

Емкость РАТС - 5000 номеров. В зону прямого питания попадает 756 абонентов. Поэтому на все шкафные районы приходится 3750-756=2994 номеров. Исходя из того, что в одном шкафном районе 400 абонентов получаем количество шкафных районов: 2994/400 = 8 шкафов.

Зная размеры района a = 5 км и h = 4,1 км можно найти его площадь. Вычтя из нее площадь ЗПП = 1 км2 и поделив на количество ШР получаем среднюю площадь одного шкафного района которая составляет 2,5 км2.

Теперь можно обозначить шкафные районы и расставить на них распределительные шкафы. Нумерация распределительных шкафов начинается с верхнего левого угла.

В завершение вывели из РАТС-5 к АМТС междугороднюю связь оптическим кабелем ОКЛБг.

Карта района - в Приложении 1.

2.4 Проект магистральной сети микрорайона

Приложение 2 - это магистральная сеть микрорайона.На магистральную сеть микрорайона перенесем изображения распределительных шкафов с указанными номерами и емкостями.

Кабели идущие от распределительных шкафов объединим в магистрали. Максимальный объем магистрали 1200 пар. Магистрали пронумеруем, измерим их длины, а также емкости кабелей по участкам и подпишем на схеме (Приложение 2).

Магистрали формировались таким образом:

Магистраль 01 была образована путем объединения двух РШ: РШ 5-01(00-399), РШ 5-02(400-799). К РАТС подводим кабель800х2.

Магистраль 02 образована путем объединения трех РШ: РШ 5-03(800-1199), РШ 5-04(1200 -1599), РШ 5-05(1600-1999). К РАТС подводится кабель емкостью 1200х2.

Магистраль 03 образована РШ 5-06(2000 - 2399), РШ 5-07(2400-2799), РШ 5-08(2800-3199). К РАТС подводится кабель емкостью 1200х2.

Магистраль 04 образуется с помощью ЗПП емкостью 756 абонентов.

Магистраль 05 идет на соединение с АМТС.

Расход кабеля посчитан и занесен в ведомость объема работ по прокладке кабелей магистральной сети и установке распределительных шкафов.

На месте РАТС расположим таблицу «Кросс РАТС-5», в которую введем все магистрали по номерам, зону прямого питания и соединительную линию к АМТС. Для каждой магистрали приведем номера защитных полос исходя из емкости магистрали; укажем марку кабеля. Для кабеля ТПппЗП рассчитаем диаметр токопроводящей жилы, который почитаем по формуле:

мм

где l=3310 м - расстояние до максимально удаленного шкафа.

Значит следует использовать кабель с диаметром жил мм.

Таблица 2.1 - Ведомость объема работ по прокладке кабелей магистральной сети и установке распределительных шкафов

№ уч-ка	№ магистрали	Марка кабеля	Прокладка в ТК кабелей с числом пар (четверок, м)	Общая длина кабеля, м	Уст-ка РШ	Прим
			400х2	800х2	1200х2
1	01	ТПппЗП	0	1960	0	1960	-
2	01	ТПппЗП	110	0	0	110	5-01
3	01	ТПппЗП	610	0	0	610	5-02
4	02	ТПппЗП	0	0	900	900	-
5	02	ТПппЗП	80	0	0	80	5-05
6	02	ТПппЗП	0	1400	0	1400	-
7	02	ТПппЗП	980	0	0	980	5-03
8	02	ТПппЗП	660	0	0	660	5-04
9	02	ТПппЗП	0	0	600	600	-
10	03	ТПппЗП	700	0	0	700	5-06
11	03	ТПппЗП	0	820	0	820	-
12	03	ТПппЗП	50	0	0	50	5-07
13	03	ТПппЗП	790	0	0	790	5-08

2.5 Проект распределительной сети выделенного шкафного района ШР 5-03

В шкафном районе РШ 5-03 расположены два дома: один - девятиэтажный, 192 абонента; второй - пятиэтажный, 180 абонентов.

Суть проектирования распределительной сети одного шкафного района заключается в предварительном ориентировочном наброске схемы распределительной сети с целью определения точек подхода магистрального кабеля. Это позволит, путем расчетов, определить место установки шкафа в выделенном шкафном районе. Основным фактором размещения распределительно шкафа на плане проекта распределительной сети является минимизация затрат кабеля при подключении к распределительному шкафу объектов жилого и народно-хозяйственного значения.

Укажем на плане шкафного района контура домов, количество квартир в каждом доме (поскольку у нас идеальный случай примем, что кол-во абонентов равно кол-ву квартир).

Процесс составления схемы распределительной сети состоит в следующем. Продвигаясь от крайних домов шкафного района к распределительному шкафу, производится группировка распределительных кабелей для прокладки в кабельную канализацию. Кабельная канализация проектировалась следующим образом: по пути прокладки кабелей, прежде всего, были расставлены угловые и стыковые ККС. А потом на промежуточных участках были расставлены промежуточные ККС исходя из того, что расстояния между двумя соседними ККС не может превышать 70 м. На распределительной сети шкафного района использовались ККС-1, в месте подключения магистрали к распределительному шкафу был установлен ККС-3. От кабелей подведенных к домам была сделана разводка по этажам. На каждые 2 этажа ставилась распределительная коробка связи на 10 пар. Незадействованные пары подведенного кабеля были сведены в заглушку.

Таблица 2.2-Ведомость объема работ по распределительной сети ШР

№ п/п	Наименование работ	Един. изм.	К - во	Длина кабеля с числом пар
				300х2	200х2	100х2	50х2	30х2	10х2
1	Прокладка кабеля в канализации	м		590	160	-	160	-	-
2	Устройство колодцев типа ККС-1	шт.	10
3	Устройство колодцев типа ККС-3	шт.	1

2.6 Проект кабельной канализации данного микрорайона

Основой для составления схемы телефонной канализации является схема магистральной сети. Внешне схемы телефонной канализации и магистральной сети во многом подобны, что неслучайно, поскольку магистральные кабели прокладываются в каналах телефонной канализации.

Основной задачей проектирования телефонной канализации - это определение числа каналов на каждом участке магистральной сети. Определение типов и размещение смотровых устройств.

Общее число каналов телефонной канализации на каждом участке состоит из каналов магистральных кабелей, для распределительных кабелей и для межстанционных кабелей, а также из спецканалов и запасных каналов.

При проектировании учитывался пятидесятипроцентный запас по количеству каналов и выбор необходимого колодца кабельной связи производился исходя из следующих норм:

- в колодец малого типа (ККС-3) вводится от 3 до 6 каналов;

- в колодец среднего типа (ККС-4) вводится от 7 до 12 каналов;

- в колодец большого типа (ККС-5) вводится не более 24 каналов.

Колодцы ставятся на границах участков и внутри участков. Расстояния между колодцами зависят от конкретных условий на трассе, но не должно превышать 150 метров.

Рассмотрим принцип построения канализации и расчеты количества каналов на участках, и выбор нужного типа ККС. Построение канализации основано на построении магистральной сети, так как кабель прокладывается непосредственно в канализации.

При построении канализации, идущей от шкафа учитываем 1 магистральный канал, 1 распределительный, а также пятидесяти процентный запас от количества каналов на данном участке на запас и, если в шкафном районе необходима спецсвязь - для нее также нужно предусмотреть канал. На участках канализации, в которых прокладывается не одна, а несколько магистралей мы увеличили число магистральных каналов по числу магистралей. Число распределительных каналов также возрастало. Также в зависимости от числа каналов были выбраны соответствующие ККС.

На участках канализации 10 и 11 в общее число каналов были включены также 2 канала для ОКЛБг, который идет от нашей РАТС-5 к АМТС. Каналы для ОКЛБг суммируются с общим количеством каналов на данном участке. При проектировании кабельной канализации в нашем микрорайоне мы учитывали следующие условия:

- один магистральный кабель в канал;

- 3 распределительных кабеля в канал.

С учетом этих свойств была спроектирована канализация нашего микрорайона, и на его основе составлена ведомость числа каналов и колодцев телефонной канализации.

Магистраль 01 включает в себя 3 участка. Участки 1,2,3 содержат 1 магистральный, 1 распределительный и 1 запасной каналы. На данных участках используются ККС-3. Участок №1 имеет длину 1960 м и 5 канала, участок №2 - 110 м и 3 канала, участок №3 - 610 м и 3 канала.

Магистраль 02 содержит 5 участков. Участок №4 имеет длину 900 м и 7 каналов, участок №5 имеет длину 80 м и 3 канала, участок №6 - 1400 м и 5 каналов, участок №7 - 980 м и 3 канала, участок №8 - 660 м и 3 канала.

Магистраль 03 состоит из 5 участков. Участок №9 имеет длину 600 м и содержит 9 каналов. Участок №10 имеет длину 700 м и 3 канала, участок №11 - 820 м и 5 каналов, участок №12 - 50 м и 3 канала, участок №13 - 790 м и 3 канала.

Таблица 2.3 - Ведомость расчета числа каналов и колодцев КК

№ уч.	№ маг.	Длина уч.,м	Марка кабеля	Количество каналов	к-во труб	Кол-во колодцев	РШ
				маг.	расп	зап.	спец	СЛ	всего		ККС-3	ККС-4	ККС-5
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	01	1960	ТПппЗП	2	2	1			5	5	14			---
2	01	110	ТПппЗП	1	1	1			3	3	2			5-01
3	01	610	ТПппЗП	1	1	1			3	3	5			5-02
4	02	900	ТПппЗП	3	3	1			7	7		6	1	---
5	02	80	ТПппЗП	1	1	1			3	3				5-05
6	02	1400	ТПппЗП	2	2	1			5	5	10			---
7	02	980	ТПппЗП	1	1	1			3	3	7			5-03
8	02	660	ТПппЗП	1	1	1			3	3	5			5-04
9	03	600	ТПппЗП	3	3	1		2	9	9		4	1	---
10	03	700	ТПппЗП	1	1	1			3	3				5-06
11	03	820	ТПппЗП	2	2	1			5	5	6			---
12	03	50	ТПппЗП	1	1	1			3	3	1			5-07
13	03	790	ТПппЗП	1	1	1			3	3	6			5-08
14	05	5000	ОКЛБг					2	2	2

2.7 Проектирование соединительной линии между АТС и МТС

Наш телефонный аппарат подсоединен к коммутационному оборудованию районной ATC с помощью одной витой пары проводов многопарного кабеля -- это соединение называется абонентской линией. Остальные пары кабеля отданы другим абонентам. Когда вы набираете номер и, устанавливаете соединение, сигнал от коммутационного оборудования вашей станции к ATC собеседника проходит по другой витой паре проводов, называемой соединительной линией. Соединительные линии между АТС -- это групповые элементы сети, и само оборудование АТС в большей степени также является групповым, поскольку используется абонентами сети совместно. На АТС есть и индивидуальное оборудование (абонентские комплекты), которое непосредственно связано с каждой абонентской линией, и в частности реагирует на поднятие абонентом трубки. Число пар соединительного кабеля между двумя АТС зависит от величины предполагаемого трафика, т. е. от вероятного числа совпадающих соединений средней продолжительности за определенный интервал времени. Обычно число таких пар равно трем, шести и более десяткам. Если расстояние между ними больше, тогда используют аппаратуру многоканального уплотнения, с помощью которой организуют несколько десятков телефонных соединительных каналов по каждой паре соединительного кабеля.

Если АТС находятся в разных городах, тогда в цепи соединения появляются еще три звена: две междугородные телефонные станции (МТС) коммутации и один междугородный канал связи. АТС связана с городской МТС другими соединительными каналами. Междугородный канал -- это один из каналов многоканальной магистральной системы уплотнения, соединяющих две МТС между собой. Физическая среда передачи магистральной многоканальной системы может быть любой, например витой парой (в многопарном магистральном симметричном кабеле), коаксиальной парой (в коаксиальном магистральном кабеле), оптическим кабелем или радиостволом (радиорелейная линия, спутниковый канал). При этом число каналов на одной паре зависит от типа кабеля, а их число в радиостволе -- от типа ствола.

В данном курсовом проекте для соединения АТС с МТС используется оптический кабель марки ОКЛБг 4-х модульной конструкции с центральным силовым элементом.



3. Расчет параметров оптического кабеля

3.1 Структурная схема волоконно-оптической системы передачи

На рисунке 3.1 изображена структурная схема ВОСП на STM-1.

ВОСП - совокупность активных и пассивных устройств, предназначенных для передачи информации на расстояние с помощью оптических волн (мод) и сигналов. Оптическим сигналом служит оптическое (световое) излучение лазера и СД, переносимое в ОЛП в виде совокупности собственных оптических волн (мод) этих ЛП.

Под типом моды следует понимать э/м образ, характеризующийся своим особым распределением электро-магнитного поля этой моды в световоде и своей скоростью распространения.

На структурной схеме, изображенной на рисунке 3.1, представлены 2 комплекта оконечного оборудования и волоконно-оптический линейный тракт. Оконечное оборудование размещается в пунктах А и Б, и состоит из стандартной канало- и группообразующей ИКМ аппаратуры и оборудования стыка с оптическим трактом. Оборудование стыка содержит:

ПК - преобразователь кода и оптоэлектронные модули - ПОМ - передающий и ПРОМ - приёмный, ЛР - линейный регенератор. ПК в пункте А преобразует биполярный квазитроичный сигнал (например HDB-3) в униполярный код (например CM1), подходящий для передачи по ОВ.

ПОМ преобразует электрические импульсы этого кода в оптические. На приемном конце в пункте Б оптические импульсы превращаются в ПРОМ в электрические, которые регенерируются в ЛР, а затем в приемном ПК преобразуются в электрические импульсы квазитроичного кода, поступающие в ИКМ. Аналогично из Б в А.

Волоконно-оптический линейный тракт содержит минимум 2 ОВ в ОК, которые подключаются к аппаратуре с помощью разъёмных оптических соединителей (РОС). Через определенные участки, называемые регенерационными, включаются НРП или ОРП, предназначенные для регенерации импульса, искажённого впоследствии потерь и дисперсии в тракте.

Длина участка регенерации зависит от величины потерь и дисперсии в ОВ, скорости и требуемого качества передачи и электрических показателей ПОМ и ПРОМ.

Рисунок 3.1 - Структурная схема ВОСП

Выбранный кабель: ОКЛБг -3- ДА-13-4х4Е-0,4Ф3,5/0,3Н19-16/0

Т.е. ОК - оптический кабель; Л - магистральный, для прокладки в грунте (зоновая связь, городская связь); Бг - броня из стальных гофрированных бронелент; 3 - номер разработки (номинальный диаметр ОК составляет 2,5мм); Д - центральный силовой элемент - диэлектрический стержень (стеклопрут); А- тип усиливающего элемента - арамидные нити с коэффициентом, противостоящим растягивающему усилию, 1; 13- тип и материал защитных покрытий - броня стальная, оболочка и шланг из композитного материала (на основе ПВХ); 4х4Е - 4 оптических модуля в оптическом кабеле, 4 оптических волокон в оптическом модуле, Е - ОВ одномодовое; 0,4Ф3,5/0,3Н19 - работает в 2-х окнах прозрачности:

- Ф - длина волны - 1310нм, 0,4 дБ/км - коэффициент затухания, 3,5 - хроматическая дисперсия.

- Н - длина волны - 1550нм, 0,3 дБ/км - коэффициент затухания, 19 - хроматическая дисперсия;

16 - количество ОВ в ОК; 0 - количество жил дистанционного питания.

Рисунок 3.2 - Эскиз поперечного сечения кабеля М 10:1

ОКЛБг -3- ДА-13-4х4Е-0,4Ф3,5/0,3Н19-16/0

1 - оптическое волокно;

2 - оптический модуль;

3 - трубка ОМ;

4 - центральный силовой элемент;

5 - скрепляющая лента;

6 - заполнитель;

7 - внутренняя оболочка;

8 - мягкая подушка;

9 - гофрированная броня;

10 - внешняя оболочка.

11 - заглушка.

3.2 Определение размеров элементов конструкции кабеля ОКЛБг

Определим количество ОВ в ОК:

NOB = 2NSTM+50%=2•5+5=15

Диаметр оптического модуля содержащего 4 ОВ составляет 2,5 мм.

Диаметр сердечника (из эскиза):

Dсер = 3•Dом (3.1)

Dсер = 3•2,5 = 7,5 мм;

Диаметр скрепляющей оболочки (с учетом толщины скрепляющей ленты из композитных полимерных материалов):

Dскр. об = Dсер + 2•tскр. об (3.2)

Dскр. об = 7,5 + 2•0,05 = 7,6 мм;

Диаметр армирующего слоя (с учетом толщины арамидной нити):

Dарм. сл = Dскр. об + 2•tарм. сл (3.3)

Dарм. сл = 7,6 + 2•0,04 = 7,68 мм;

Диаметр по полиэтиленовой оболочке:

Dоб = Dарм. сл + 2•tоб (3.4)

Dоб = 7,68 + 2•1 = 9,68 мм;

Диаметр по гофрированной брони:

Dгоф. бр = Dоб + 2•tгоф. бр (3.5)

Dгоф. бр = 9,68 + 2•0,6 = 10,88 мм;

Диаметр оптического кабеля (совпадает с диаметром шланга):

Dок = Dгоф. бр + 2•tшл (3.6)

Dок = 10,88 + 2,2 = 14,88 мм.

Таблица 3.1 - Спецификация элементов конструкции кабеля

№п/п	Название элемента	Толщина, мм	Диаметр, мм	Материал
11.	Сердечник	__	7,5	______
22.	Скрепляющая обмотка	0,05	7,6	полибутилентирафтал
33.	Армирующего слой	0.04	7,68	Арамидные нити
44.	Оболочка	0.1	9,68	ПВХ
55.	Гофрированная броня	0.6	10,88	Стальные гофрированные ленты
66.	Шланг	2	4,88	ПВХ



3.3 Расчет оптических параметров кабеля

Расчет числовой апертуры:

Числовая апертура рассчитывается по формуле:

- для ступенчатого ППП ОВ:

(3.7)

- для градиентного ППП ОВ:

(3.8)

Нормированная частота:

(3.9)

Для =1,32 мкм:

Для =1,58 мкм:

Для СОВ V > 2,405, следовательно - многомодовый режим работы. Для ГОВ V < 2,405, следовательно - одномодовый режим работы.

Число мод в ОВ с диаметром сердцевины 2а, числовой апертурой NA на рабочей длине волны определяется:

- для СОВ , М = 2,472/2 =3,05=4(=1,32мкм)

М=2,062/2 =2,12=3(=1,58мкм)

- для ГОВ , М = 1,752/2 = 1,53=2(=1,32мкм)

М=1,462/2=1,07=2(=1,58мкм)

Рассчитаем длину волны отсечки:

(3.10)

1)

2)

Рассчитаем диаметр модового поля:

(3.11)

1) (=1,32мкм)

2) (=1,58мкм)

3.4 Расчет потерь в ОВ

Потери света в ОВ обусловлены, в основном, двумя причинами:

поглощением, которое определяется свойствами материала и рабочей длиной волны и приводит к преобразованию световой энергии в тепловую;

рассеянием, которое определяется, с одной стороны, свойствами материала ОВ, а с другой, и в большей степени - нарушением геометрической формы ОВ. При этом распространяющаяся мода, переносящая долю энергии сигнала, изменяется таким образом, что часть оптической энергии этого сигнала покидает ОВ. Будем считать, что каждая из распространяющихся в ОВ мод претерпевает примерно одинаковое суммарное затухание, механизм которого рассмотрим подробнее.

Потери сигнала в ОК, обусловлены собственными потерями с в материале ОВ и дополнительными потерями д, возникающими в результате производства ОВ, их сборки в ОК и прокладки ОК в грунт (технологические). Следовательно;

(3.12)

(3.13)

Суммарные собственные потери в ОВ определяются, в основном, в виде,[6, стр. 25]:

(3.14)

где рр - рэлеевское рассеяние, которое может быть определено по приближенной формуле из [6, стр. 25]:

(3.15)

где - следует подставлять в нанометрах,

- относительная разница показателей преломления сердцевины и оболочки:

(3.16)

Для построения графиков будем подставлять 5 значений длины волны:

=850 нм=1320 нм

=1310 нм=1580 нм

=1550 нм

Потери в материале связаны с потерями на поляризацию, линейно растут с ростом частоты и могут быть определены из [6, стр. 26]как:

(3.17)

Потери сигналов, связанные с поглощением в инфракрасной области спектра ик, обусловлены хвостами резонансных поглощений ионов (атомов) и определяются [6, стр.26]:

(3.18)

Наиболее сильно эти потери проявляются на гидроксильном остатке воды - ОН, значения которых равны:

при =850нм, 1310нм,=1550нм, =1320нм и =1580нм соответственно.

При правильном выборе материала для ОВ и рабочей длины волны определяющими потерями сигнала являются рр.

Рассчитаем по формуле (3.14) суммарные собственные потери в ОВ:

1)

2)

3)

4)

5)

Произведем расчет потерь сигнала в ОК по формуле (3.13):

Определим суммарное затухание:



Таблица 3.2 - Результаты расчетов затуханий

,нм	,дБ/км	,дБ/км	,дБ/км	,дБ	,дБ/км	,дБ/км	,дБ/км
850	1,985	0,592		0,1	2,677	1,34	4,017
1310	0,352	0,087		0,05	0,489	0,24	0,729
1320	0,341	0,085		0,048	0,474	0,237	0,726
1550	0,18	0,051		0,03	0,281	0,14	0,421
1580	0,179	0,048	0,036	0,027	0,29	0,145	0,435

Согласно стандарту G 652 в дальнейших расчетах используем =0,35

Рисунок 3.3 - Зависимость потерь от длины волны.

Расчет хроматической дисперсии ОВ.

Формула для вычисления суммарной дисперсии имеет следующий вид:

, с/км, (3.19)

где модовая дисперсия для СОВ и для ГОВ определяется соответственно ниже приведенным формулам:

, с/км (3.20)

, с/км, (3.21)

а материальная дисперсия для СОВ и ГОВ рассчитывается так:

, с/км (3.22)

где Ммат - удельно-материальная дисперсия

(Ммат(1580)=-16 , Ммат(1320)=1,5);

- ширина спектральной лини =0,5 нм.

Определим модовую дисперсию:

Оптимальной, а именно минимальной, является модовая дисперсия для градиентного оптического волокна.

Теперь вычислим суммарную дисперсию для СОВ:

Произведем расчеты для ГОВ:

Рассчитанные значения приблизительно равны, но проследив ход решения видно, что модовая дисперсия при ГОВ намного меньше, чем при СОВ. Значит оптимальной является суммарная дисперсия для ГОВ на длине волны л=1,32 мкм(на этой длине она достигает минимальное значение).

Рассчитаем коэффициент хроматической дисперсии:

() = , (3.23)

где 0 - длина волны нулевой дисперсии (0 = 1301 нм),

S0 - коэффициент наклона дисперсионной кривой.

S0 = 0, 092 ,

- длина волны, на которой работает оборудование ( 1 =1320 нм,

2= 1580 нм).

Хроматическая дисперсия ОВ на рабочих длинах волн:

() = ,

() = ,

, с/км (3.24)

где - среднекваратическое отклонение хроматической дисперсии;

D () - монохроматическая дисперсия, пс/нм км;

- ширина спектральной линии источника излучения (= 0.5нм).

3.6 Расчет длины участка регенерации по затуханию и по дисперсии.

3.6.1 Рассчитаем длину участка регенерации по затуханию.

Диаметр светочувствительной поверхности ПИ обычно на порядок превышает диаметр сердцевины стандартного многомодового ОВ, поэтому, кроме снижения величины отражения, особых проблем при стыке ОВ с ПИ не возникает Lmin ? Lэку ? Lmax,

где Lэку - длина элементарного кабельного участка,

Lmin - минимальная длина между ретрансляторами,

Lmax - максимальная длина между ретрансляторами. Из [6,стр. 70]:

(3.25)

(3.26)

где П - энергетический потенциал системы передачи, П=32 [дБм],

бн - потери в неразьемных соединениях, бн=0.1 дБ,

бр - потери в разьемных соединениях, бр=0.5 дБ,

nр - число разьемных соединений на кабельном участке, СТМ-1,

бз - эксплуатационный запас, бз=6 дБ,

б - коэффициент потерь мощности вследствие затухания в каждой из і последовательно соединенных строительных длин,

Lсд - строительная длина, Lсд=2 км,

бару - автоматическая регулировка уровня(5 дБ).

Рассчитаем минимальную и максимальную длину между ретрансляторами:

3.6.2 Рассчитаем длину участка регенерации по дисперсии

Если скорость передачи информации больше, чем критическая, то ствол передачи ограничен дисперсионными искажениями и максимальная длина участка регенерации [6, стр.71]:

км. (3.27)

где у- значение среднеквадратической дисперсии ОВ,

В - скорость передачи на оптическом стыке равна 622 Мбит/с.

Выберем длину участка по затуханию.

3.7 Расчет числа регенерационных пунктов устанавливаемых на соединительной линии:

nн = (Lсл/Lр) - 1, (3.28)

где Lр - длина участка регенерации ( в нашем случае принимаем ее равной потерям на затухание -70,25 км);

Lсл - длина соединительной линии, км.

nн=(5/70,25) - 1

nн=0

В нашем случае необходимости в регенерационных пунктах нет.

3.8 Диаграмма уровней энергетического потенциала для одного участка регенерации

Диаграмма уровней представляет собой график изменения уровня мощности оптического сигнала при его распространении от выхода, передающего оптоэлектронного модуля через линейный тракт одного участка регенерации до входа в приемный оптоэлектронный модуль. По горизонтальной оси в масштабе откладывается длина регенерационного участка в км. По вертикальной оси откладывается уровень оптического сигнала в дБм. В пункте А уровень оптического сигнала равен ри в дБм. Дальнейший ход кусочно-ломанной прямой учитывает потери излучения источника на разъемных соединениях между ИИ и оптическим волокном, затухание в оптическом кабеле, в соединительных муфтах, при вводе излучения в приемник излучения (на разъемных соединениях).

Пусть уровень мощности на выходе ПОМ pи = -2 дБм;

- чувствительность ПРОМ p 0 мин = - 34 дБм;

- дБ/км;

потери в соединении ИИ-ОВ и ОВ-ПИ одинаковы и равны дБ;

потери в соединении ОВ-ОВ - дБ;

строительная длина ОК L сд = 2 км;

длина регенерационного участка Lp = 57,75 км;

длина соединительной линии Lсл = 5 км.

Необходимо построить диаграмму уровней энергетического потенциала для участка соединительной линии.

Точка А? -2 дБм;

Точка Б? -3 дБм; дБ, дБ;

Точка В? -3,7 дБм; дБ;

Точка Г? -3,8 дБм; дБ;

Точка Д? -4,5 дБм;

Точка Е? -4,6 дБм; дБ;

Точка Ж? -4,95 дБм;

Точка З? -5,95 дБм; дБ;

Точка И? -11,95 дБм; рзап = 6 дБм;

Рисунок 3.4 Диаграмма уровней энергетического потенциала для одного участка регенерации.

Построив диаграмму уровней энергетического потенциала, для длины соединительной линии на 2 строительных длинах и неполном участке в 1 км, стало видно, что для обеспечения нормальной работы аппаратуры STM- 1 необходимо поставить аттенюатор, для цифрового сигнала это устройство помогает избежать большого уровня сигнала приводящего к перегрузке приемного устройства , а при передаче аналогового сигнала недопустимо больнее нелинейного искания, как видно из диаграммы для уменьшения регулирования мощности оптического сигнала. В данном случае необходимо поставить аттенюатор на 19,55дБ.



4. Расчет параметров взаимного влияния

При распространении электромагнитной волны лишь 1/735 часть переданной энергии попадает в приемник, а остальная рассеивается в самой линии в основном на тепловые потери и поляризацию диэлектрика.

Кроме того, энергия переходит на соседние цепи в виде тока помех. Под помехами понимают посторонние токи, спектры которых совпадают со спектром передаваемого сигнала. Это совпадение может быть полным или частичным. В силу этого передача, осуществляемая по какой либо цепи, в той или иной мере прослушиваются в соседних цепях кабельных или воздушных линий. Помехи могут быть внятными (АСП) или невнятными (ЦСП).

Переход энергии из одной цепи в другую обусловлен взаимными влияниями.

4.1 Систематические влияния

Систематические влияния обусловлены электромагнитными связями постоянными по величине и фазе. Причиной их возникновения в кабелях являются, главным образом, асимметрия во взаимном расположении жил в четверке и систематические погрешности технологии.

Рассчитаем переходное затухание на ближнем конце А0сд на частоте f1= 800 Гц.

Расчет проводится по формуле:

А0сд = 20•log |8/(щ?k?Zв)| , дБ (4.1)

Вычислим:

А0сд = 20•log |8/(5026,5•50•10-12•687,81)| = 93,31 , дБ

А0сд на других частотах считается по формуле:

А0сд = 20•log |2/N12| , дБ (4.2)

где

N12 = |(g+j?щ?k)?Zв + (r+j•щ?m)/Zв| ,

1/сд - вектор электромагнитного влияния между цепями на ближнем конце.

Для этого необходимо рассчитать первичные параметры влияния.

Первичные параметры влияния:

k - емкостная связь;

m - индуктивная связь;

g - активная составляющая электрической связи;

r - активная составляющая магнитной связи.

Зная k, подсчитаем первичные параметры влияния для частот f1=600Гц, f2 =1600Гц, f3=2400Гц и f4=3200Гц:

g = 0,2?щ?k (4. 3)

m = k•Zв2 (4. 4)

r = 0,4?щ?m (4. 5)

Для f = 800 Гц:

g = 0,2•5026•50•10-12 =5,0265·10-8 См/сд;

m = 50•10-12•794,132 = 2,365•10-5 Ом/сд;

r = 0,4•5026•2,365•10-5 = 0,04756 Гн/сд;

Для f1 = 600 Гц:

g1 = 0,2•3770•50•10-12 =3,77·10-8 См/сд;

m1 = 50•10-12•794,132 = 3,15•10-5 Ом/сд;

r1 = 0,4•3770•3,15•10-5 = 0,0475 Гн/сд;

Для f2 = 1600 Гц:

g2 = 0,2•10053•50•10-12 =1,005·10-7 См/сд;

m2 = 50•10-12•486,632 = 1,184•10-5 Ом/сд;

r2 = 0,4•10053•1,184•10-5 = 0,0476 Гн/сд;

Для f3 = 2400 Гц:

g3 = 0,2•15080•50•10-12 =1,508·10-7 См/сд;

m3 = 50•10-12•397,662 = 7,91•10-6 Ом/сд;

r3 = 0,4•15080•7,91•10-6 = 0,0477 Гн/сд;

Для f4 = 3200 Гц:

g4 = 0,2•20106•50•10-12 =2,0106·10-7 См/сд;

m4 = 50•10-12•344,762 = 5,94•10-6 Ом/сд;

r4 = 0,4•20106•5,94•10-6 = 0,0478 Гн/сд;

Рассчитаем вектор электромагнитного влияния на ближнем конце из []:

(4.6)

Для частоты f1:

|N12|=|(3,77•10-8+i•3770•50•10-12)•794,13+(0.0475+і•3770•3,15•10-

-5)/794,13|=3,1•10-4 1/сд.

Подставив полученное значение в формулу переходного затухания на ближнем конце, получим:

А0сд = 20•log |2/3,1•10-4| = 76,12 дБ.

Для частоты f2:

|N12|=|(1,005•10-7+i•10053•50•10-12)•486,63+(0.0476+і•10053•1,184•10-

-5)/486,63|=5,1•10-4 1/сд.

Подставив полученное значение в формулу, получим:

А0сд = 20•log |2/5,1•10-4| = 71,86 дБ.

Для частоты f3:

|N12|=|(1,508•10-7+i•15080•50•10-12)•397,66+(0.0477+і•15080•7,91•10-

-6)/397,66|=6,26•10-4 1/сд.

Подставив полученное значение в формулу, получим:

А0сд = 20•log |2/6,26•10-4| = 70,088 дБ.

Для частоты f4:

|N12|=|(2,0106•10-7+i•20106•50•10-12)•344,76+(0.0478+і•20106•5,94•10-

-6)/344,76|=7,24•10-4 1/сд.

Подставив полученное значение в формулу, получим :

А0сд = 20•log |2/7,24•10-4| = 68,73 дБ.

Полученные результаты занесем в таблицу:

Таблица 4.1 - Результаты расчетов переходного затухания на БК

f, Гц	g, См/сд	m, Гн/сд	r, Ом/сд	|N12|, 1/сд	А0сд, дБ
800	-	-	-	-	93,31
600	3,77·10-8	3,15•10-5	0,0475	3,1•10-4	76,12
1200	1,005•10-7	1,184•10-5	0,0476	5,1•10-4	71,86
2400	1,508•10-7	7,91•10-6	0,0477	6,26•10-4	70,09
3200	2,011•10-7	5,94•10-6	0,0478	7,24•10-4	68,73

По полученной таблице строим график зависимости cтроим график зависимости А0сд (f).

Рисунок 4.1- Зависимость А0сд и от частоты

Переходное затухание монотонно убывает от частоты. Т.к. с ростом частоты возрастают взаимные влияния.

4.2 Несистематические влияния

Для ближнего конца они обусловлены влиянием за счет неоднородностей в цепи (как конструктивных, так и стыковых неоднородностей).

Рассчитаем переходное затухание на ближнем конце для одной строительной длины А0сд.

А0нсд = 10•log(4•б) - 10?log[щ2?(1 - e-4?б?lсд)•Sn(2•щ?t)] , дБ (4.7)

где Sn(2•щ?t), с2/км2 - нормированная спектральная плотность случайной функции нерегулярной связи на ближнем конце;

б - коэффициент затухания, Нп/км;

lсд - строительная длина кабеля.

Для частоты f1:

б = 0,099 Нп/км;

А0нсд = 10•log(4•0,099) - 10•log[37702•(1 - e-4•0,099•0,4)•10•10-20] = 122,79 дБ.

Для частоты f2:

б = 0,114Нп/км;

А0нсд = 10•log(4•0,114) - 10•log[100532•(1 - e-4•0,114•0,4)•10•10-20] = 114,47 дБ.

Для частоты f3: