ВВЕДЕНИЕ ………………………………………….…………………………..3 1.ВОЛС(Волоконно-оптические линии связи) ……………………………….6 1.1 Преимущества ВОЛС …………………………….…………………............7 1.2 Типы оптических волокон…………………………….……………...........10 2. Выбор трассы прокладки проектируемой ВОЛС………………………….12 3 Расчет требуемого количества ПЦП…………………………….………….17 4 Выбор типа системы передачи и типа ОК…………………………….……20 4.1 Выбор типа системы передачи…………………………….……………...20 4.2 Выбор типа оптического кабеля…………………………….…………….21 5.1 Расчет показателя преломления оптического волокна…………………..23 5.2 Расчет затухания оптического волокна…………………………….……..24 5.3 Расчет дисперсии оптических волокон …………………………….…… 26 5.4 Расчет длины регенерационного участка с учетом ослабления сигнала…………………………………………………………….28 5.5 Расчет длины регенерационного участка с учетом дисперсии …………30 5.6 Расчет надежности ВОЛП…………………………….…………………...30 6 Разработка схемы организации связи …………………………….………...34 6.1 Разработка схемы организации связи …………………………….………34 7 Прокладка ОК через водные преграды. …………………………….…… ..36 Список используемой литературы…………………………….…………….. 40 Изм. Лист № Документа Разработал Грудинин Д. Руковод. Алексенко О.Ю Н.Контр. Зав. Каф. Подпись Дата 10.02.04.111953.007 ПЗКП Проект волоконно-оптической линии передачи сегмента транспортной сети на заданном участке Пояснительная записка Лит. Лист Листов 2 40 2 ОГАПОУ «БИК» гр.31 БТС ВВЕДЕНИЕ Во второй половине ХХ века оптическая связь прошла путь от теоретических исследований и опытных разработок до этапа, на котором создание работоспособных и железнодорожного надежных транспорта перспективными стали ВОЛП стало кабельные для народного хозяйства и реальностью. Причем наиболее оптоэлектронные системы передачи информации, работающие по ВОК. Электрическая связь железнодорожного транспорта является ведомственной (корпоративной) сетью связи и представляет собой совокупность первичных и вторичных сетей связи, систем передачи и коммутации, расположенных и функционирующих на железных дорогах. Кроме того, для обеспечения заданного уровня показателей качественного и устойчивого функционирования телекоммуникационной сети связи железнодорожного транспорта при условии минимизации эксплуатационных затрат ее дополняют рядом других технологическим систем, к которым относятся системы управления сетью, технической эксплуатации и метрологического обеспечения, тактовой сетевой синхронизации, служебной связи и т.п. Оптические кабельные линии связи, по сравнению с лазерными, радиорелейными и радиолиниями связи, работающие в открытом пространстве, а также воздушными (ВЛС) и кабельными (КЛС) электрическими линиями связи, имеют существенные преимущества. Так, они позволяют значительно уменьшить расход дефицитных металлов (меди, свинца), уменьшить габариты и массу станционной аппаратуры и оборудования линейного тракта. По таким параметрам, как скрытность и помехозащищенность, ВОЛП не имеют себе равных. Они превосходят все существующие на сегодняшний день линии связи по ширине полосы пропускаемых частот, скорости передачи информации и многим другим параметрам. Впервые возможность практического использования оптической связи открылась в 60-е годы прошлого века после изобретения академиками А. И. Прохоровым и Н. Г. Басовым оптического квантового генератора – лазера. В 1970 г. под руководством лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _3 академика, лауреата Нобелевской премии 2000 г. по физике Ж. И. Алферова впервые был реализован полупроводниковый лазер на основе двойной гетероструктуры арсенида галлия AlAs–GaAs с непрерывной генерацией, а затем и быстродействующие, малошумящие фотоприемники. В 7 последующие годы большие успехи были достигнуты в разработке и изготовлении оптоэлектронных источников излучения, фотоприемников, фильтров, оптических разъемов и других элементов ВОЛП. Луч лазера представляет собой когерентный, т. е. согласованный по направлению и фазе поток световых частиц – фотонов, которые могут распространяться на большие расстояния в виде узкого пучка света практически прямолинейно. Единственной преградой к практической реализации оптической связи была среда с высокими потерями световой энергии. Использование атмосферы Земли в «открытых» системах наземной и космической связи показало, что качественные показатели передачи и надежность связи по таким "открытым" оптическим линиям связи в сильной степени зависят от атмосферных и климатических условий, а также индустриальных помех. Поэтому на начальном этапе создания ВОЛП для защиты лазерного луча от атмосферных помех и его концентрации в узкий пучок света были предложены "закрытые" оптические линии связи – линзовый волновод, представляющий собой заполненную газом трубу, в которой через 50–200 м размещались стеклянные линзы. Были разработаны также и другие волноводы, но все они оказались малопригодными для практической реализации в оптических системах передачи сообщений. Только с разработкой волоконного световода – ОВ на основе стекла (кварца) – и ВОК проблема среды для ВОЛП была решена. С этого времени начался новый этап в развитии ВОЛП, не менее бурный, чем после изобретения в 1946 г. полупроводникового триода – транзистора. Достоинством ВОК по сравнению с электрическими кабелями связи являются: отсутствие в конструкции ОВ и созданных на их основе оптических кабелях дефицитных материалов (меди, алюминия, свинца); широкая полоса пропускания ОВ и как следствие этого большая пропускная способность ВОЛС; малая зависимость лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _4 потерь световой энергии в ОВ от частоты в широкой полосе частот; возможность работы в широком диапазоне температур, в связи с незначительным ее влиянием на потери энергии в ОВ; полная защищенность ОB от внешних электромагнитных полей; отсутствие взаимных влияний между отдельными ОВ; 8 малые габариты и масса оптических кабелей (в 10–15 раз меньше, чем электрических кабелей); пригодность для прокладки оптических кабелей в существующих линейно-кабельных сооружениях, в грунте и на опорах воздушных линий связи и др. Значительный технический эффект ВОК явился окончательным решением проблемы создания ВОЛП, которые стали повсеместно внедряться на магистральных, дорожных и отделенческих телекоммуникационных сетях связи на железнодорожном транспорте. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _5 1. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ Самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи обладает оптическое волокно (диэлектрические волноводы). Волоконно-оптические кабели применяются для создания ВОЛС – волоконнооптических линий связи, способных обеспечить самую высокую скорость передачи информации (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду). Кварцевое стекло, являющееся несущей средой ВОЛС, помимо уникальных пропускных характеристик, обладает ещё одним ценным свойством – малыми потерями и нечувствительностью к электромагнитным полям. Это выгодно отличает его от обычных медных кабельных систем. Данная система передачи информации, как правило, используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы (СКС), однако законченные СКС полностью из волокна встречаются реже – в силу высокой стоимости строительства оптических линий связи. Применение ВОЛС позволяет локально объединить рабочие места, обеспечить высокую скорость загрузки Интернета одновременно на всех машинах, качественную телефонную связь и телевизионный приём. Благодаря своей колоссально пропускной способности, волоконно- оптические линии связи не имеют аналогов среди других способов передачи больших объемов информации. Стремительное развитие информационных технологий не могли удовлетворить существующие способы связи, наше общество постепенно интегрировалось в информационное поле, что требовало новых подходов к выбору способов и методов коммуникации. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _6 С момента изобретения первых радиостанций прошло немного времени, но требовались новаторские технологические решения, которые могли бы обеспечить не сиюминутные потребности человечества, а работали бы на перспективу. Теоретические разработки ученых и первые эксперименты доказали, что возможность трансляции информационного потока с использованием света существенно эффективнее, чем передача сигнала посредством радиоволн в различных диапазонах. Первые рабочие разработки были предложены в 1966 году – ученые показали кабель из обыкновенного стекла, в надежде, что он станет заменой коаксиальному проводу. Первый волоконно-оптический кабель связи имел очень большой коэффициент затухания, что было неприемлемым. Исследования продолжались, но оставалось две основных проблемы – что использовать в качестве носителя сигнала и каким должен быть источник света для максимально эффективной передачи большого объема информации с минимальными потерями. Решение нашлось только в 70-х годах прошлого века, когда были изобретены новые лазеры и появились новые материалы в качестве основы для кабеля. 1.1 Преимущества ВОЛС При грамотном проектировании будущей системы (этот этап подразумевает решение архитектурных вопросов, а также выбор подходящего оборудования и способов соединения несущих кабелей) и профессиональном монтаже применение волоконно-оптических линий обеспечивает ряд существенных преимуществ: лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _7 Высокую пропускную способность за счёт высокой несущей частоты. Потенциальная возможность одного оптического волокна – несколько терабит информации за 1 секунду. Волоконно-оптический кабель отличается низким уровнем шума, что положительно сказывается на его пропускной способности и возможности передавать сигналы различной модуляции. Пожарная безопасность (пожароустойчивость). В отличие от других систем связи, ВОЛС может использоваться безо всяких ограничений на предприятиях повышенной опасности, в частности на нефтехимических производствах, благодаря отсутствию искрообразования. Благодаря малому затуханию светового сигнала оптические системы могут объединять рабочие участки на значительных расстояниях (более 100 км) без использования дополнительных ретрансляторов (усилителей). Информационная безопасность. Волоконно-оптическая связь обеспечивает надёжную защиту конфиденциальной от несанкционированного информации. Такая доступа способность оптики и перехвата объясняется отсутствием излучений в радиодиапазоне, а также высокой чувствительностью к колебаниям. В случае попыток прослушки встроенная система контроля может отключить канал и предупредить о подозреваемом взломе. Именно поэтому ВОЛС активно используют современные банки, научные центры, правоохранительные организации и прочие структуры, работающие с секретной информацией. Высокая надёжность и помехоустойчивость системы. Волокно, будучи диэлектрическим проводником, не чувствительно к электромагнитным излучениям, не боится окисления и влаги. Экономичность. Несмотря на то, что создание оптических систем в силу своей сложности дороже, чем традиционных СКС, в общем итоге их владелец получает реальную экономическую выгоду. Оптическое волокно, которое изготавливается из кварца, стоит примерно в 2 раза дешевле медного кабеля, лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _8 дополнительно при строительстве обширных систем можно сэкономить на усилителях. Если при использовании медной пары ретрансляторы нужно ставить через каждые несколько километров, то в ВОЛС это расстояние составляет не менее 100 км. При этом скорость, надёжность и долговечность традиционных СКС значительно уступают оптике. Срок службы волоконно-оптических линий составляет полрядка четверти века. Через 25 лет непрерывного использования в несущей системе увеличивается затухание сигналов. Если сравнивать медный и оптический кабель, то при одной и той же пропускной способности второй будет весить примерно в 4 раза меньше, а его объём даже при использовании защитных оболочек будет меньше, чем у медного, в несколько раз. Перспективы. Использование волоконно-оптических линий связи позволяет легко наращивать вычислительные возможности локальных сетей благодаря установке более быстродействующего активного оборудования, причем без замены коммуникаций. Как уже было сказано выше, волоконно-оптические кабели (ВОК) используются для передачи сигналов вокруг (между) зданий и внутри объектов. При построении вешних коммуникационных магистралей предпочтение отдаётся оптическим кабелям, а внутри зданий (внутренние подсистемы) наравне с ними используется традиционная витая пара. Таким образом, различают ВОК для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки. К отдельному виду относятся соединительные кабели: внутри помещений они используются в качестве соединительных шнуров и коммуникаций горизонтальной разводки – для оснащения отдельных рабочих мест, а снаружи – для объединения зданий. Монтаж волоконно-оптического кабеля осуществляется с помощью специальных инструментов и приборов. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _9 1.2 Типы оптических волокон Оптические волокна, используемые для построения ВОЛС, отличаются по материалу изготовления и по модовой структуре света. Что касается материала, различают полностью стеклянные волокна (со стеклянной сердцевиной и стеклянной оптической оболочкой), полностью пластиковые волокна (с пластиковой сердцевиной и оболочкой) и комбинированные модели (со стеклянной сердцевиной и с пластиковой оболочкой). Самую лучшую пропускную способность обеспечивают стеклянные волокна, более дешёвый пластиковый вариант используют в том случае, если требования к параметрам затухания и пропускной способности не критичны. По типу путей, которые проходит свет в сердцевине волокна, различают одно- и многомодовые волокна (в первом случае распространяется один луч света, во втором – несколько: десятки, сотни и даже тысячи). Одномодовые волокна (SM) отличаются малым диаметром сердцевины, по которой может пройти только один пучок света. Структура оптического волокна представлена на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 Структура оптического волокна Многомодовые волокна (MM) отличаются большим диаметром сердцевины и могут быть со ступенчатым или градиентным профилем. В первом случае пучки света (моды) расходятся по различным траекториям и поэтому приходят к концу световода в различное время. При градиентном профиле временные задержки лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 10 различных лучей практически полностью исчезают, и моды идут плавно благодаря изменению скорости распространения света по волнообразным спиралям. Рисунок 1.2 Кабель в разрезе Все современные ВОК (и одно-, и многомодовые), с помощью которых создаются линии передачи данных, имеют одинаковый внешний диаметр – 125 мкм. Толщина первичного защитного буферного покрытия составляет 250 мкм. Толщина вторичного буферного покрытия составляет 900 мкм (используется для защиты соединительных шнуров и внутренних кабелей). Оболочка многоволоконных кабелей для удобства работы окрашивается в различные цвета (для каждого волокна). Волоконно-оптическая связь является новой технологией передачи информации на значительные расстояния без потери качества сигнала. Информация транслируется по специальному кабелю, а в качестве среды распространения выбраны колебания электромагнитного поля в инфракрасном оптическом диапазоне. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 11 2. ВЫБОР ТРАССЫ ПРОКЛАДКИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ВОЛС При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконнооптического кабеля (ВОК) исходят из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи, поэтому при проектировании особое внимание должно обращено на уменьшение удельного веса расходов по строительству и эксплуатации линий связи, эффективную и надёжную её работу. Для выбора трассы проектируемой ВОЛП на заданном участке в данном курсовом проекте был использован атлас автомобильных дорог. Исходдные данные представлены в таблице 2.1 Таблица 2.1 – Исходные данные Оконечные пункты Превышение λ, мкм N2 n1 относительно длина кабеля,км n 2, % Орёл – Воронеж 1,55 1,461 Строительная 0,185 345 Трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. При выборе трассы необходимо учитены следующие основные требования: - минимальные капитальные затраты на строительство; - возможность максимального применения наиболее эффективных средств индустриализации и механизации строительных работ; - наименьшая протяженность трассы проектируемого кабеля; - наименьшее число препятствий, усложняющих и удорожающих стоимость строительства (реки, автомобильные и железные дороги, подземные сооружения и прочие препятствия); - наименьшие эксплуатационные расходы; - удобство эксплуатационно-технического обслуживания сооружений и лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 12 надежность их работы. Для обеспечения первых четырех требований учтена протяженность трассы, наличие и сложность пересечения рек, железных и шоссейных дорог, трубопроводов, характер местности, почв, грунтовых вод, возможность применения механизированной прокладки, необходимость защиты сооружений связи от электромагнитных влияний и коррозии, возможность и условия доставки грузов (материалов, оборудования) на трассу. Характеристика вариантов трассы представленна в таблице 2.2. Таблица 2.2 – Характеристика вариантов трассы Характеристика трассы Общая протяжённость трассы Способы прокладки кабеля Переходы Метод прокладки Метод прокладки Метод прокладки вдоль автомобильных дорог кабелеукладчиком вдоль грунтовых дорог бездорожье вручную в канализации через судоходные реки; через несудоходные реки через железные дороги через автомобильные дороги. Для обеспечения других требований были учтены жилищно-бытовые условия и возможность размещения обслуживающего персонала, а также создание соответствующих условий для исполнения служебных обязанностей. Для соблюдения указанных требований трасса имеет наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трасса выбрана в полосе отвода автомобильных дорог или вдоль профилированных проселочных дорог, охранных и запретных зонах, а также на автодорожных и железнодорожных мостах, в коллекторах и тоннелях автомобильных и железных дорог. При пересечении водных преград переходы выбраны в тех местах, где река имеет наименьшую ширину, нет скальных и каменистых грунтов, заторов льда и т.д. Рекомендуется при строительстве избегать в месте перехода обрывистых или лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 13 заболоченных берегов, перекатных участков, паромных переправ, стоянок судов, причалов и т.д. Для фиксации трассы волоконно-оптической линии связи замерные столбики устанавливаютя на загородных участках трассы и в сельских населенных пунктах, против каждой муфты, на поворотах, на пересечениях автомобильных и железных дорог, водных препятствий, трубопроводов. Установка замерных столбиков на пахотных землях не допускается. В этом случае замерные столбики должны быть вынесены в сторону дороги за границу пахотной земли и устанавливаются в местах, обеспечивающих их сохранность. В населенных пунктах, где по условиям местности установка столбиков невозможна, устанавливаются указательные знаки на стенах зданий или других постоянных сооружений. При выборе обеспеченность размещения населенных регенерационных пунктов пунктов надежным была источником учтена внешнего электроснабжения от двух независимых источников, наличием в этом районе существующих предприятий связи, радиорелейных станций, имеющих гарантированный источник питания, а также простота в обслуживании данных регенерационных пунктов. Выбор трассы прокладки ВОК на заданном участке был проведен в следующей последовательности: 1. По географическим картам или атласу автомобильных дорог выбраны возможные варианты трассы; 2. Произведено сравнение вариантов по следующим показателям: длина, количество переходов через препятствия, удобство строительства и эксплуатации. Ориентировочный объём прокладки кабеля в канализации взят в пределах 3-4 км на каждый областной центр, расположенный по трассе с населением примерно 500 тыс. жителей. В более крупных и менее крупных населённых пунктах соответственно изменяется и протяжённость канализации. В городах и крупных населённых пунктах ВОК, как правило, лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 14 прокладывается в телефонной кабельной канализации или в коллекторах. При наличии метро кабели могут прокладываться в его тоннелях. В проекте необходимо предусмотреть прокладку ОК в существующей кабельной канализации. На рисунке 2.1 приведен ситуационный план прокладки кабеля Рисунок 2.1 - Ситуационный план трассы г. Воронеж –г. Орел При расчёте необходимого количества прокладываемого ВОК необходимо предусмотреть запас с учётом неровности местности, выкладки кабеля в котлованах, колодцах и др. Норма расхода ВОК на 1 км трассы приведена в таблице 2.3 Таблица 2.3 – Нормы расхода волоконно-оптического кабеля Способ прокладки ОК Количество кабеля на 1 км трассы, км В грунт 1,02 Через водные преграды 1,14 В кабельной канализации 1,057 лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 15 Глубина прокладки подземных ВОК в грунте 1-4 группы должна быть не менее 1,2 м. При пересечениях автомобильных и железных дорог прокладка ВОК проектируется в асбестоцементных трубах с выводом по обе стороны от подошвы насыпи или полевой бровки на длину не менее 1 м. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 16 3 РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОГО КОЛИЧЕСТВА ПЦП Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи. Численность населения в любом областном центре и в области в целом может быть определена на основании статистических данных последней переписи населения. Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения: Ht=H0(1+p/100)t ,чел., (3.1) где: H0 – народонаселение в период переписи населения, чел., р – средний годовой прирост населения в данной местности, %, t – период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения. Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперед по сравнению с текущим временем, следовательно, t=5+(tm-t0) , (3.2) где: tm – год составления проекта; t0 – год, к которому относятся данные H0. Население города Орёл – 303 696 чел. (2021г.) Население города Воронеж – 1 050 602 чел. (2021г.) Р(Воронеж) = -5% Р(Орёл) = +0.57% t=5+(2022-2021) t=6 Орёл:Ht=303 696*(1+(-5)/100)^6 Ht= 303 696 * 0,735 = 223 216,56 чел. Воронеж: Ht= 1 050 602 * (1+0,57/100)^6 Ht= 1 050 602 * 1,035 = 1 087 373,07 чел. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 17 Степень заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями. Практически эти взаимосвязи определяются через коэффициент тяготения f1. Для расчета телефонных каналов используют приближённую формулу: 𝑛тф = 𝑎1 ∗ 𝑓1 ∗ 𝑦 𝑚𝑎 ∗𝑚𝑏 𝑚𝑎 +𝑚𝑏 + 𝛽1 , (3.3) где: 𝑎1 и 𝑓1 – постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются 5%, тогда 𝑎1 =1.3 ; 𝛽1 = 5.6 ; 𝑓 – коэффициент тяготения, 𝑓1 = 0.12 ; у – удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,05 Эрл; 𝑚𝑎 и 𝑚𝑏 – количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0.38, количество абонентов в зоне АМТС m=0.38Ht, (3.4) m(a) = 0,38 * 223 216,56 = 84 822,29 m(b) = 0,38 * 1 087 373,07 = 413 201,77 n(тф) = 1,3 * 0,12 * 0.05 *((84 822,29 * 413 201,77)/(84 822,29 + 413 201,77))+ + 5,6 n(тф) = 1,3 * 0,12 * 0.05 *(35 048 535 224,23/498 024,06) + 5,6 n(тф) = 1,3 * 0,12 * 0.05 * 70 375,18 + 5,6 = 60,5 Таким образом, можно рассчитать количество каналов для телефонной связи между заданными оконечными пунктами, но по кабельной магистрали организуются каналы и других видов связи, а также должны проходить транзитные каналы. Общее число каналов nad определяется суммой: 𝑛𝑎𝑑 = 𝑛𝑡𝑑 + 𝑛𝑡𝑝 + 𝑝𝑤 + 𝑛𝑝𝑑 + 𝑛𝑡𝑟 , (3.5) где: ntp – число двухсторонних каналов для телефонной связи, лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 18 ntg – то же для телеграфной связи, npw – то же для передачи проводного вещания, npd – то же для передачи данных, ntr – транзитные каналы. Так как число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, то целесообразно общее число каналов между оконечными пунктами выразить через телефонные каналы. 𝑛𝑡𝑔 + 𝑛𝑡𝑟 + 𝑛𝑝𝑑 + 𝑛𝑝𝑔 + 𝑛𝑝𝑤 ≈ 𝑛тф , (3.6) Тогда общее число каналов можно рассчитать по формуле: 𝑛𝑎𝑏 = 2 ∗ 𝑛тф , (3.7) n(ab) = 2 * 60,5 = 121 ПЦП лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 19 4 ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ И ТИПА ОК 4.1 Выбор системы передачи По рассчитанному количеству ПЦП выбирается оптический стык STM-4 – 252 ПЦП Системы передачи Синхронной Цифровой Иерархии разработаны специально для ВОЛП и имеют следующие преимущества: высокая скорость передачи STM-1 – 155 Мбит/с, STM-4 – 622 Мбит/с, STM-16 – 2,5 Гбит/с; упрощённая схема построения и развития сети связи; малые габариты и энергопотребление; высокая надёжность сети; полный программный контроль за состоянием сети; гибкая система маршрутизации потоков; высокий уровень стандартизации технологии SDH. Таблица 4.1- Основные технические данные STM-N Рабочая длина волны, нм 1560 Максимальная ширина спектра излучения ППЛ ,нм 7.7нМ Минимальная мощность сигнала на выходе ППЛ pпер. min , дБ 15дБМ Максимальная мощность сигнала на выходе ППЛ pпер.max, дБ 8дБм Минимальная чувствительность фотоприёмника pпр.min , дБ 28бБМ Уровень перегр. фотоприёмника pперегр.max, дБ 8дБМ лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 20 4.2 Выбор типа ОК В соответсвии с заданием курсового проекта необходимо выбрать ВОК, изготавливаемый ЗАО "ОПТЕН". Используя каталог продукции данной фирмы подобран кабель, соответсвующий условиям прокладки трассы. Оптический кабель / Полевой универсальный кабель / Тип ТОМ Рисунок 4.1 Оптический кабель полевой универсальный типа ТОМ Конструкция: 1.Оптическое волокно (от 2 до 32) 2.Трубчатый сердечник 3.Гидрофобный гель 4.Водоблокирующие нити 5.Броня из диэлектрических стержней 6.Наружная оболочка: полиэтиленовая (ТОМ); из материала, не распространяющего горение (ТОМ-Н); из материала, не распространяющего горение и не содержащего галогенов (ТОМ-Г). Технические характеристики: 1. Длительно допустимая растягивающая нагрузка,кН : 1,0 - 9,0 2. Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см: ≥ 1,0 3. Стойкость к изгибам на угол 90° (*): 20 циклов лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 21 4. Стойкость к осевым закручиваниям на угол ± 360° на длине 4м: 10 циклов 5. Стойкость к ударной нагрузке одиночного воздействия, Дж: ≥ 10 6. Рабочий диапазон температур, °С: -50... +70 7. Низшая температура прокладки (монтажа), °С: для кабелей в полиэтиленовой наружной оболочке -30 для кабелей в негорючей наружной оболочке -10 8. Номинальный наружный диаметр, мм: 5,0 - 11,5 9. Максимальная масса, кг/км: 23 - 122 В настоящее время существует большое разнообразие оптических кабелей с одномодовыми волокнами как импортного, так и отечественного производства. Надо отметить, что отечественная промышленность выпускает кабели, практически не уступающие импортным по своим характеристикам. Это достигается использованием при их производстве импортных компонентов, в первую очередь, оптического волокна, от ведущих мировых фирм. Прокладка ОК производится с использованием технологий, виды которых определяются проектом, условиями прокладки, типами используемых ОК, используемым оборудованием и др. Во всех случаях при прокладке не должны превышаться нормируемые нормативно-технической документацией на кабели механические воздействия (в первую очередь усилия растяжения и сжатия), климатические условия (нижняя предельная температура прокладки, как правило, составляет минус 10 °С), допустимые радиусы изгиба ОК (радиус изгиба не должен быть менее 20 наружных диаметров ОК) и тд. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 22 5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВОЛП 5.1 Расчет показателя преломления оптического волокна Основными параметрами ОК являются: - числовая апертура ( 𝑁𝐴 ), характеризующая эффективность ввода (вывода) световой энергии в оптическое волокно и процессы их распространения в ОК; - затухание (α), определяющее дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность; - дисперсия (τ), характеризующая уширение импульсов и пропускную способность ОК. Для выбора оптического кабеля нужно рассчитать его апертуру и нормированную частоту. Числовая апертура характеризует эффективность ввода (вывода) световой энергии в оптическое волокно и процессы их распространения в ОК. Расчет числовой апертуры производится по формуле: 𝑁𝐴 = √𝑛12 − 𝑛22 , (5.1) где: 𝑛1 - показатель преломления сердцевины оптического волокна; 𝑛2 - показатель преломления оболочки волокна. Значение 𝑛2 задано в задании на курсовой проект, значение 𝑛1 определяется с учетом заданного соотношения между 𝑛1 и 𝑛2 (см. таблицу 3.1): 𝑛1 = (1 + 𝑥 100 ) ∗ 𝑛2 , (5.2) где: 𝑥- заданное превышение 𝑛1 над 𝑛2 в процентах. Режим работы оптического волокна оценивается значением обобщенного параметра, называемого нормированной частотой. Расчет нормированной частоты производится по формуле: 𝜗= 2𝜋𝑎 𝛌 ∗ 𝑁𝐴 , (5.3) лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 23 где: a- радиус сердцевины ОВ, мкм; 𝛌 - длина волны, мкм; 𝑁𝐴 числовая апертура. Если 𝜗 < 2,405- режим работы ОВ одномодовый, при 𝜗 > 2,405 - режим работы многомодовый.√ n2 = 1,461 n1 = (1 + x/100)n2 x = 0,185% n1 = (1 + 0,185/100)1,461 n1= 1,464 𝑁𝐴 = √((1,464)^2 – (1,461)^2) = √(2,143 – 2,134) = √0,009 = 0,095 Номинированная частота 𝜗= 𝜗= 2𝜋𝑎 𝛌 2𝜋𝑎 𝛌 ∗ 𝑁𝐴 ∗ 𝑁𝐴 = ((2 * 3,14 * 5) / 1,55) * 0,095 = 1,924 < 1,924 – режим работы ОВ одномодовый 5.2 Расчет затухания оптического волокна Оптическое волокно характеризуется двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия распространяемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между регенерационными пунктами. Затухание в общем понимании обусловлены собственными потерями в оптическом волокне aс и дополнительными потерями, так называемыми кабельными, обусловленными скруткой , а также деформацией и изгибами оптических волокон при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля. Собственные потери волоконных световодов состоят из потерь поглощения (αп) и потерь рассеяния (αр). лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 24 𝑎𝑐 = 𝑎𝑛 + 𝑎𝑝 (5.4) Ослабление за счет потерь поглощения αп связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода и рассчитывается по формуле: 𝑎𝑛 = 8,68 ∗ 𝜋∗𝑛1 ∗t𝑔 𝛿 𝜆 ∗ 103 дБ/км, (5.5) где: 𝑛1 - показатель преломления сердцевины; 𝜆 - длина волны( 1,31*10-9 или 1,55*10-9 ), м; t𝑔 𝛿 - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде 2,4*10-22 . Рассеивание обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны и тепловой флуктуации показателя преломления. Потери на рассеивание рассчитываются по формуле: 𝑎𝑝 = 8∗𝜋3 3∗𝛌4 ∗ (𝑛12 − 1) ∗ 𝐾 ∗ 𝑇 ∗ 𝑍 ∗ 103 ∗ 4,34 дБ/км (5.6) где: 𝑛1 - показатель преломления сердцевины; 𝛌 - длина волны, м; K - постоянная Больцмана, равная 1,38*10-23 Дж/К ; T - температура перехода стекла в твердую фазу, равная 1500°К ; Z - коэффициент сжимаемости, равный 8,1*1011 м2/Н . Таким образом, согласно формуле (5.4) определяется собственное затухание кабеля Дополнительные потери в оптическом волокне обусловлены деформацией оптического волокна в процессе изготовления, скруткой, изгибами волокон и т.д. При этом потери на микроизгибе могут изменяться в пределах (0,01-0,1) дБ, затухание кабеля, выше которого волокно признается несоответствующим эксплуатационным нормам и признается неисправным, с учетом дополнительных потерь равно: 𝑎𝑛 = 𝑎с + 𝑎к (5.7) Кабельные потери в ОК обусловлены потерями на macro и micro изгибах, т.е деформацией ОВ в процессе изготовления, скруткой, изгибами волокон и т.д. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 25 𝑎𝑛 = 𝑎с + 𝑎к = 8,68 * ((3,14 * 1,464 * 2,4 * 10^(-12)) / (1,31 * 10^(-9))) * 10^(3) 𝑎𝑛 = 𝑎с + 𝑎к = 8,68 * ((11,03 * 10^(-12)) / (1,31 * 10^(-9))) * 10^(3) = 8,68 * 8,42 * 10^(-3) * 10^(3) 𝑎𝑛 = 𝑎с + 𝑎к = 73,1 𝑎𝑝 = 8∗𝜋3 3∗𝛌4 ∗ (𝑛12 − 1) ∗ 𝐾 ∗ 𝑇 ∗ 𝑍 ∗ 103 ∗ 4,34 дБ/км = ((8*3,14^(3))/(3*(1,13*10^(-9))^4)*((1,464)^(2)–1*1.38*10^(23)*1500*8,1*10^(11)**10^(3)*4,34 𝑎𝑝 = 8∗𝜋3 3∗𝛌4 ∗ (𝑛12 − 1) ∗ 𝐾 ∗ 𝑇 ∗ 𝑍 ∗ 103 ∗ 4,34 дБ/км = 376 870,17 * 1,38 * 10^(- 23) * 8,1 * 10^(14) = 4 212 654,76 * 10^(-9) = 4,212 * 10^(-3) 𝑎𝑐 = 𝑎𝑛 + 𝑎𝑝 = 73,1 + 4,212 * 10^(-3) = 73,104 Таблица 5.1 – Значения кабельных потерь в дБ для различных вариантов КП Номер варианта КП 𝑎к , дБ 1–5 6–10 11–15 0,03 0,04 0,05 21 – 16– 20 25 0,06 0,07 5.3 Расчет дисперсии оптических волокон В световодах при передаче импульсов после прохождения некоторого расстояния импульсы искажаются, расширяются и наступает момент, когда соседние импульсы перекрывают друг друга. Это явление называется дисперсией. Дисперсия возникает по двум причинам :некогерентность источника излучения и появление спектра Δ𝜆 ,существование большого числа мод. Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 26 на материальную и волноводную. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Второй вид дисперсии носит название модовой, которая отсутствует в одномодовыхсветоводах. В одномодовыхсветоводах проявляется материальная и волноводная дисперсии, которые рассчитываются по формулам : 𝜏𝑚 = Δ𝜆 ∗ 𝑀(𝜆) (5.8) 𝜏𝑏 = Δ𝜆 ∗ 𝐵(𝜆) (5.9) где: Δ𝜆 - ширина спектра источника излучения, при использовании инжекционного лазера составляет нм; 𝑀(𝜆) -удельная дисперсия материала; 𝐵(𝜆) -удельная волновая дисперсия. В одномодовом оптическом волокне результирующая дисперсия определяется хроматической дисперсией по формуле: 𝜏рез = Δ𝜆 ∗ (В(𝜆) + М(𝜆)) (5.10) Значение удельной дисперсии материала М(𝜆) и удельной волноводной дисперсии В(𝜆) определим по таблице 5.2. Таблица 5.2 - Значения М(l) и В(l) Длина 0,6 0,8 1,0 1,2 400 125 40 5 5 1,3 1,4 1,55 1,6 1,8 10 -5 -5 -18 -20 -25 7 8 8 12 14 16 волны λ, мкм М(λ), пс/(км нм) В(λ), 6 пс/(км нм) 𝜏рез = Δ𝜆 ∗ (В(𝜆) + М(𝜆)) = 7,7 * (12 +(-18)) лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 27 𝜏рез = Δ𝜆 ∗ (В(𝜆) + М(𝜆)) = 7,7 – 6 = 1,7 5.4 Расчет длины регенерационного участка с учетом ослабления сигнала На вводе луча в волокно сигнал затухает на величину 𝑎в𝑥 . Часть сигнала также теряется в разъемном соединителе, соединяющем приемник и передатчик с оптическим кабелем, это затухание равно 𝑎𝑝𝑐 . Так как регенерационный участок содержит определенное количество строительных длин, которые соединены между собой неразъемными соединителями, вносящими затухание 𝑎нс , то общее, вносимое ими ослабление определяется количеством этих соединителей. На выводе луча из волокна также имеет место ослабление сигнала, равное авых. Следует также учесть затухание, вносимое самим кабелем: 𝑎𝑥 = 𝑎𝑘 ∗ 𝑙ру ,дБ, ( 5.11) где : 𝑎𝑘 - километрическое затухание (ослабление) кабеля, дБ/км; 𝑙ру - длина усилительного участка, км. С учетом вышесказанного можно записать: Рпр = Рпер − ах ∗ 𝑙ру − 𝑎в𝑥 − 𝑎вых − 2𝑎𝑝𝑐 − ( Рпр = Рпер − ах ∗ 𝑙ру − 𝑎в𝑥 − 𝑎вых − 2𝑎𝑝𝑐 − ( 𝑙𝑝𝑦 𝑙сд 𝑙𝑝𝑦 𝑙сд − 1)𝑎нс ,дБм − 1)𝑎нс (5.12) = 15 Рпр.мин – минимальный уровень сигнала на входе фотоприемника αрс– потери в разъемном соединении, возникающие при подключении приемника и передатчика к оптическому кабелю; Потери в лучших образцах разъемных соединителей (оптических коннекторах) составляет 0,3 – 0,5 дБ на одно соединение. αвх, αвых – потери при вводе и выводе излучения из волокна, дБ. Потери при вводе света в волокно для полупроводникового лазера лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 28 составляют αвых = 1 дБ, при вводе света на фотоприемник – αвх = 1 дБ. αнс – потери в неразъемных соединениях, дБ. Способы сращивания оптических волокон, посредством сварки автоматическими уст ройствами, обеспечивают величину потерь на одном сростке в пределах 0,01 – 0,3дБ. α – коэффициент ослабления оптического волокна, дБ/км; lсд – строительная длина оптического кабеля, 4 км. Энергетический потенциал аппаратуры рассчитывается по формуле П = 𝑃пер − 𝑎вх − 𝑎вых − 𝑃пр.𝑚𝑖𝑛 (5.13) Из технических данных на аппаратуру STM-N имеем: 𝑃пер = -8 𝑃пр.𝑚𝑖𝑛 = -15 Энергетический потенциал для аппаратуры STM-N таким образом составляет: П𝑚𝑎𝑥 = 𝑃пер − 𝑃пр.𝑚𝑖𝑛 ,дБ(6.14) Длину усилительного участка рассчитывается по формуле (при расчете следует учесть, что 𝑎нс = 0,1 - 0,3 дБ, 𝑎рс = 1 - 2 дБ,): 𝑙ру.𝑚𝑎𝑥 = П+𝑎нс −2𝑎рс 𝑎𝑥 ∗𝑙сд +𝑎нс км, (5.15) где : 𝑙сд - строительная длина кабеля, км. Минимальная длина регенерационного участка рассчитывается по формуле: 𝑙ру.𝑚𝑖𝑛 = П𝑚𝑖𝑛 𝑎 𝑙су 𝑎+ нс (5.16) где: Пmin – минимальный энергетический потенциал системы передачи. Рассчитывается по формуле: П𝑚𝑖𝑛 = 𝑃пер.𝑚𝑖𝑛 − 𝑎в𝑥 − 𝑎вых − 𝑃перегрузки, дБ (5.17) где: Рперегрузки - уровень перегрузки, лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 29 5.5 Расчет длины регенерационного участка с учетом дисперсии Длина регенерационного участка с учетом дисперсии рассчитывается по формуле 6.16: 𝑙ру ≤ 0,44 𝐹т ∗ 𝜏рез , км, (5.16) где: 𝐹т тактовая частота системы передачи, Гц зависит от уровня STM в проектируемой сети связи;; 𝜏рез рассчитанное значение результирующей дисперсии оптического кабеля 𝑙𝑚𝑖𝑛 ≥ 𝑙проект.участка ≤ 𝑙𝑝.𝑚𝑎𝑥 П𝑚𝑖𝑛 = 𝑃пер.𝑚𝑖𝑛 − 𝑎в𝑥 − 𝑎вых − 𝑃перегрузки, дБ 𝑙ру.𝑚𝑎𝑥 = 𝑙ру.𝑚𝑎𝑥 = П+𝑎нс −2𝑎рс 𝑎𝑥 ∗𝑙сд +𝑎нс =(-9+0,3-2)/(0,04*4+0,3)*4 П+𝑎нс −2𝑎рс 𝑎𝑥 ∗𝑙сд +𝑎нс = -93 П𝑚𝑎𝑥 = 𝑃пер − 𝑃пр.𝑚𝑖𝑛 𝑙ру.𝑚𝑖𝑛 = 𝑙ру ≤ = 8 - 1 -1 - 15 = -9 = -15 – (-8) = -7 П𝑚𝑖𝑛 𝑎 𝑙су 𝑎+ нс -9/(0,3+(0,3/4)) = -9/3,075 = -2,93 0,44 𝐹т ∗ 𝜏рез 0,44/(622,080*1,7) = 0,44/1057,6 = 4,1 * 10^(-4) 5.6 Расчет параметров надежности ВОЛП Требуемая быстрота и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством работы всех звеньев сети электросвязи: предприятий, линий связи, технических средств. Обобщающим лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 30 показателем работы средств связи является надёжность. Надёжность – комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определённое сочетание этих параметров. Надёжность ОК – свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения. При проектировании должна быть произведена оценка показателей надёжности. В курсовом проекте необходимо рассчитать коэффициент готовности ( 𝐾Г ) и время наработки на отказ ( 𝑇0 ). Коэффициент готовности кабеля (ВОЛП) – вероятность того, что кабель (ВОЛП) окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю. Наработка на отказ – среднее значение времени наработки между двумя последовательными отказами. Время восстановления ОК – продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или нескольких ОВ. Требуемые показатели надёжности для внутризоновой первичной сети (ВзПС) и магистральной первичной сети (СМП) ВВС РФ с максимальной протяжённостью 𝐿м (без резервирования) приведены в таблицах 5.3 и 5.4 в соответствии с РД 45.047-99. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 31 Таблица 5.3 – Показатели надёжности для ВзПС, 𝑳м = 1400 км Показатель Канал надёжности ОЦК на АЛТ перспективной цифровой сети Коэффициент > 0,998 0,99 > 2050 > 350 < 4,24 См. примечание готовности Среднее время между отказами, час Время восстановления, час Таблица 5.4 – Показатели надёжности для СМП, Показатель Канал надёжности = 12 500 км ОЦК на АЛТ перспективной цифровой сети Коэффициент > 0,982 0,92 > 230 > 40 < 4,24 См. готовности Среднее время между отказами, час Время восстановления, час примечание Примечание: для оборудования линейных трактов на ВзПС и СМП должно быть: время восстановления НРП-Твнрп< 2,5 часа (в том числе время подъезда – 2 часа); время восстановления ОРП, ОП-Творп< 0,5 часа; время восстановления ОК-Твок< 10 часов (в том числе время подъезда 3,5 часа). Расчёт параметров надёжности в курсовом проекте будем производить для канала ОЦК на перспективной цифровой сети. Среднее число (плотность) отказов ОК за счёт внешних повреждений на 100 км кабеля в год: μ = 0,34 лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 32 Тогда интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП ( L ) определится как: 𝜆0 = 𝜇∗𝐿 8760∗100 , (5.17) где: L – длина проектируемой магистрали, км; 8760 – количество часов в году. При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии) коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле: 𝜆 ∗(ТВ −0,7𝑡1 ) 𝐾П(𝐿) = 0 1+𝜆0 ∗𝑇В , (5.18) где: ТВ – время восстановления (из табл. 6.3 и 6.4); 𝑇0(𝐿) – среднее время между отказами для проектируемой линии протяжённостью , 𝑡1 – время подъезда (t=2часа). 𝐿 𝑇0(𝐿) = 𝑇0 м , (5.19) 𝐿 где: 𝑇0 и 𝐿м из таблиц 5.3 и 5.4. Тогда 𝐾Г(𝐿) определится по формуле 𝐾Г(𝐿) = 1 − 𝐾𝑛(𝐿) (5.20) 𝜆0 = 𝜇∗𝐿 8760∗100= (0,34*345)/876000 = 1,3 * 20^(-4) 𝜆 ∗(ТВ −0,7𝑡1 ) 𝐾П(𝐿) = 0 1+𝜆0 ∗𝑇В =(1,3 * 10^(-4)*(4-0,7*2))/(1+1,3*10^(-4)*4)= 0,000338/1,00052= 3,4*10^(-4) 𝐿 𝑇0(𝐿) = 𝑇0 м 𝐿 =300*(1400/345) = 1217,4 𝐾Г(𝐿) = 1 − 𝐾𝑛(𝐿) =1-3,4*10^(-4) = 0,99 лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 33 6. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ После расчётов длин регенерационных участков необходимо разработать схему организации связи Топология сети - линейная цепь Размещение ОРП и НРП производится с учётом полученных допустимых длин регенерационных участков, ОРП и НРП следует располагать в населённых пунктах, где они могут быть обеспечены электроэнергией. В случае размещения НРП на трассе в незатопляемых возвышенных местах необходимо предусмотреть организацию дистанционного питания НРП и соответственно выбрать оптический кабель с медными жилами. Длина проектируемого участка, т.е. расстояние между НРП, должно обеспечивать выполнение следующего условия: 𝐿𝑎 𝑚𝑎𝑥 ≥ 𝐿проект.участка ≥ 𝐿𝑎.𝑚𝑖𝑛 Рисунок 6.1 Размещение НРП и ОРП на участках лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 34 Для серийно выпускаемой аппаратуры ЦСП Зоновой и магистральной сетей предусмотрены оконечные пункты (ОП), обслуживаемые регенерационные пункты (ОРП), необслуживаемые регенерационные пункты (НРП). Расстояние между ОП-ОРП или ОРП-ОРП называется секцией дистанционного питания и задаётся в паспортных данных системы передачи. При размещении ОРП следует руководствоваться следующими соображениями: Расстояние ОРП-ОРП не должно превышать максимальной длины секции дистанционного питания; ОРП может располагаться только в населённых пунктах; Расстояние между ОП-НРП, НРП-НРП или ОРП-НРП называется длиной регенерационного участка. НРП рекомендуется размещать внутри секции ОРП-ОРП равномерно так, чтобы длина усилительного участка между НРП была бы равной некоторой номинальной длине, при которой обеспечивается требуемая величина защищенности при всех допустимых значений температуры грунта и неточности коррекции. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 35 7 ПРОКЛАДКА ОК ЧЕРЕЗ ВОДНЫЕ ПРЕГРАДЫ Способы прокладки речных подводных ОК зависят от характера водоема, ширины, глубины, наличия судоходства, времени прокладки, массы кабеля и имеющихся в распоряжении технических средств прокладки. Кабель может быть проложен по мостам, либо в водоем с помощью кабелеукладчика или плавучих средств (баржа, баркас, плот, лодка и т.д.) Трасса кабельного перехода располагается по возможности на прямолинейных участках реки с неразмываемым руслом, отлогими, не подверженными разрушениям берегами, с наименьшей шириной поймы. Для предохранения кабеля от заторов льда переход через судоходные и сплавные реки, как правило, размещается ниже (по течению реки) магистральных автомобильных и железнодорожных мостов. Перед началом работ проводят разбивку трассы. Трассы подводного перехода обозначают реперами. В необходимых случаях перед прокладкой проводится водолазное обследование трассы кабельного перехода. Для защиты от повреждений якорями речного транспорта, при ледоходе движущимися массами льда, затонувшими бревнами, камнями, при чистке и углублении водоемов и т.п. кабели заглубляются в дно. ОК на размываемых берегах, имеющих уклон более 30°, на подъемах и спусках прокладывается вручную зигзагообразно (змейкой) с отклонением от оси направления прокладки на 1,5 м на участке длиной 5 м. На крутых берегах и в скальных грунтах вырубают штробу. В скальных грунтах кабель прокладывают на песчаной подушке с толщиной верхнего и нижнего слоев не менее 15 см. Опыт прокладки традиционных электрических кабелей связи через горные и сплавные реки показывает, что существующая технология (устройство вантовых переходов, значительное заглубление в дно рек с проведением дополнительных мер защиты) применима лишь для высокопрочных конструкций ОК. Прокладка ОК без металлических элементов через отдельные водные преграды вызывает лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 36 определенные трудности. Например, при небольших перемещениях донных грунтов кабель может всплыть. При сильном течении кабель находится под дополнительной нагрузкой и нужно контролировать, чтобы уровень этой нагрузки не превысил допустимый. Поэтому кабель рекомендуется прокладывать в защитном трубопроводе, заглубленном в дно. Полиэтиленовые трубы, а на опасных участках стальные трубы, могут прокладываться (как подземный кабель) на глубине до 1,2 м. Прокладка кабелей через водные преграды осуществляется, как правило, по мостам. Если подход к мосту существенно увеличивает протяженность трассы или мост имеет разводную часть, то оборудуют подводные переходы. Через узкие водоемы кабели прокладывают в трубах или делают воздушно-кабельные переходы. По мостам кабели прокладывают в специальных каналах. При отсутствии каналов кабели прокладываются в асбестоцементных или стальных трубах. Их располагают так, чтобы они не мешали движению транспорта и пешеходов и не подвергались прямому действию солнечных лучей. Трубы должны иметь уклон от середины моста к его концам. Наиболее часто трубы располагаются под фермами мостов или сбоку. По обе стороны от моста трубы заглубляют в грунт до уровня прокладки подземного кабеля. Открытая прокладка кабелей по мостам не допускается. Для защиты ОК в трубах или специальных каналах от вредного действия вибрации применяется рессорная подвеска кабеля. На подводных переходах через крупные реки применяют кабели с круглой проволочной броней. На подводных участках магистральных линий ГТС прокладывают два рабочих кабеля. Емкость каждого из них должна соответствовать половине числа ОВ подземного кабеля. В городах на набережных трубопроводы канализации вводят в береговые колодцы, от которых до выхода в воду закладывают стальные трубы. Они должны заходить в подводную часть перехода на 3 м и заглубляться на 1 м, считая от наинизшего уровня воды. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 37 При прокладке магистральных ОК первичной сети на переходах через внутренние водные пути - судоходные и сплавные реки, водохранилища осуществляется так же резервирование кабельного перехода путем прокладки кабелей по двум створам (верхнему и нижнему), расположенным на расстоянии не менее 300 м друг от друга. При наличии на трассе мостов автомобильных дорог общегосударственного значения допускается прокладка одного из кабелей по мосту. В основном и резервном кабелях включается по 50 % ОВ. Если невозможна бестраншейная прокладка, кабели на переходах через водные преграды прокладываются в предварительно разработанные подводные траншеи. На судоходных реках подводные траншеи в русле при глубине до 0.8 м можно разрабатывать экскаваторами. При больших глубинах экскаваторы устанавливают на понтонах, перемещаемых по створу перехода с помощью тросов лебедками. Весьма эффективным и простым средством разработки траншей для прокладки ОК являются гидромониторы, с помощью которых водолазами размывается грунт. Гидромониторы используются для размывания траншей глубиной до 2 м на водных преградах глубиной 8... 12 м. Разработанные на заданную глубину подводные траншеи должны приниматься по акту комиссией. Акт приемки готовой траншеи является единственным документом, разрешающим прокладку кабелей на водных переходах. На переходах через мелкие несудоходные водоемы глубиной до 3 м, шириной не более 40 м, со скоростью течения не более 1,5 м/с без лесосплава прокладывают бронированные кабели тех марок, которые используют на данной подземной линии. В остальных случаях через водные преграды прокладываются кабели с круглой проволочной броней. Место соединения подводного кабеля с подземным располагают в незатопляемой части на расстоянии 30 м от воды. Через узкие водоемы (каналы, арыки и т.д.) шириной до 1,5 - 2,0 м кабели прокладывают в стальных трубах или на глубину, определяемую проектом. По лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 38 действующим нормам прокладка ОК через судоходные реки, сплавные и несудоходные реки шириной до 300 м, глубиной до 6 м со скоростью течения до 1,5 м/с при ровном рельефе дна может осуществляться с помощью прицепного ножевого кабелеукладчика колонной тракторов. Другими словами кабелеукладчики рекомендуется применять только на мелководье, так как на больших глубинах нельзя проконтролировать процесс прокладки кабеля. Грунты при этом не должны быть выше III категории. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 39 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1.Берлин А.Н. Телекоммуникационные сети и устройства [Электронный ресурс]. — М.: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2019. — 395 c. 2.Галочкин [Электронный В.А. Схемотехника ресурс]: учебное телекоммуникационных пособие. — Самара: устройств Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2021. — 448 c. 3.Зиангирова, Л. Ф. Инфокоммуникационные системы и сети: учебное пособие для СПО / Л. Ф. Зиангирова. — Саратов: Профобразование, Ай Пи Ар Медиа, 2019. — 128 c. — Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/85806.html. 4.Катунин, Г. П. Основы инфокоммуникационных технологий [Электронный ресурс]: учебник / Г. П. Катунин. — Электрон. текстовые данные. — Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2020. — 797 c. — 978-5-4486-0335-8. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/74561.html 5.Кокорева Е.В. Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей. Методы маршрутизации [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие. — Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015. — 22 c. 6.Курицын С.А. Телекоммуникационные технологии и системы: учебник для студентов начального и среднего профессионального образования–М.: Издательский центр «Академия», 2019г. 7.Олифер В.Г. Основы сетей передачи данных [Электронный ресурс]. — М.: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016. — 219 c. 8.Пуговкин А.В. Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей [Электронный ресурс]: учебное пособие. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Эль Контент, 2019. — 156 c. лист 10.02.04.111953.007 ПЗКП Изм. Лист № Документа_ Подпись__Дата _ _ 40
