Название: Проектирование волоконнооптической линии передачи Самара - Казань

Вид работы: курсовая работа

Рубрика: Коммуникации и связь

Размер файла: 293.17 Kb

Скачать файл: referat.me-170986.docx

Краткое описание работы: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ Самара – Казань Курсовая работа Альбом ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ для курсового проектирования по дисциплине: «Физические основы передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи»

Проектирование волоконнооптической линии передачи Самара - Казань

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКОЙ

ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ Самара – Казань

Курсовая работа

Альбом

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ для курсового проектирования по дисциплине: «Физические основы передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи» на тему: «Проектирование волоконно-оптической линии передачи Самара – Казань» ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Вариант 18 1. Население городов Самара – 3266 тыс. человек Казань – 3640 тыс. человек 2. Диаметр сердцевины оптического волокна dc = 47 мкм 3. Показатель преломления сердцевины n1 = 1.460 4. Показатель преломления оболочки n2 = 1,450 5. Длина световой волны l = 1,32 мкм 6. Уровень передачи на выходе регенератора Р0 = +6 дБм 7. Допустимый уровень сигнала на входе регенератора РК min = -58 дБм 8. Затухание неразъемного соединения аН = 0,4 дБ 9. Затухание разъемного соединения аР = 1,8 дБ 10. Строительная длина кабеля lст = 2,2 км 11. Удельное сопротивление грунта rгр = 0,8 кОм м 12. Ток короткого замыкания ЛЭП I = 7 кА 13. Длина участков сближения l1 = 7 км l2 = 5 км l3 = 3 км 14. Ширина сближения по участку а1 = 130 м а2 = 130 м а3 = 60 м a4 = 70 м

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	4
1. Выбор трассы проектируемой ВОЛП	5
2. Определение количества каналов передачи	6
3. Выбор кабеля и системы передачи	8
4. Расчет параметров передачи оптических волокон	10
5. Расчет длины регенерационного участка	15
6. Расчет опасного электромагнитного влияния	16
7. Составление сметы на строительство ВОЛП	19
8. Заключение	20
9. Список литературы	21

ВВЕДЕНИЕ

Самара является центром Самарской области. Город расположен у слияния Саратовского и Куйбышевского водохранилищ. Численность населения, по данным переписи населения в 2002 году, составляет 3266 тысячи человек.

Город Казань – центр республики Татарстан. Центр транспортного узла автомобильных и ж/д дорог, является промышленным центром, с численностью населения 3640 тысяч человек.

Так как, города являются крупными промышленными центрами с большой численностью населения, разных областей, но соседних друг с другом, необходимо организовать магистральную связь между городами, для удовлетворения потребностей в связи населения и для включения их в взаимоувязанную сеть Российской Федерации для связи с другими городами и населенными пунктами РФ.

1. ВЫБОР ТРАССЫ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ВОЛП

Трассу проектируемой ВОЛП проходит вдоль автомобильной дороги Самара – Троицкое – Комсомольское – Казань, что обеспечивает возможность использования автотранспорта в процессе строительства и эксплуатации ВОЛП. Трасса располагается с левой стороны от дороги, обуславливает наименьшее число препятствий.

В таблице 1 приведена характеристика трассы, а на рисунке 1, показана ситуационная схема трассы проектируемой ВОЛП.

Таблица 1.- Характеристика трассы

Количество
Всего	В том числе
	ОП1 – ОРП2	ОРП2 – ОРП3	ОРП3 – ОП4
1. Протяжённость, км	630	199	230	201
2. Местность, км открытая лесная заболоченная	491 92 47	175 12 12	191 33 6	125 47 29
3. Переходы через дороги автомобильные железнодорожные	16 11	1 4	7 1	8 6
4. Переходы через реки судоходные несудоходные	1 8	1 1	– 3	– 4

1. Профилированный сердечник

2. Силовой элемент

3. Оптическое волокно

4. Внутренняя пластмассовая оболочка

5. Наружная полиэтиленовая оболочка

6. Стальные изолированные проволоки

7. Медные изолированные жилы для ДП

Рисунок 2.- Конструкция кабеля ОМЗКГ

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ

4.1 Построение оптического линейного тракта

Рисунок 3. – Структурная схема оптического линейного тракта

ЦСП – на передаче, преобразуют исходные аналоговые электрические информационные сигналы в цифровые электрические информационные сигналы и формируют групповой цифровой поток;

ПК – преобразователь кода на передаче , преобразует двухполярный код ЦСП в однополярный код ВОСП;

ПОМ – передающий оптический модуль , преобразует электрические импульсы в световые и вводит их в оптическое волокно (ОВ);

ОВ – среда распространения световых сигналов;

ОК – оптический кабель , совокупность нескольких ОВ заключенных в общую герметичную оболочку;

РП – регенерационный пункт, восстанавливает амплитуду, форму, длительность световых импульсов прошедших по ОВ;

ПрОМ – приемный оптический модуль , преобразует световые импульсы в электрические и восстанавливает их амплитуду, форму, длительность;

ПК – на приеме, преобразует однополярный код ВОСП в биполярный код ЦСП;

ЦСП – на приеме, разделяет групповой цифровой поток по каналам (временная селекция) и преобразует цифровые электрические информационные сигналы в аналоговые электрические информационные сигналы;

ЭОП – электронно-оптический преобразователь , преобразует электрические импульсы в световые, путем модуляции интенсивности излучения источника;

В качестве источников света используются лазерные диоды (LD) и светоизлучающие диоды (SID).

ОЭП – оптоэлектронный преобразователь , преобразует световые импульсы в электрические. В качестве ОЭП используют лавинные фотодиоды (LFD) и фотодиоды p-i-n проводимостью (PINFD);

СУ – согласующие устройства , обеспечивает ввод световых импульсов в ОВ с минимальными потерями. В качестве СУ используют оптические разъемные соединители, типа FC, SC, ST;

Р – регенератор , распознает во входящем сигнале импульс (электрический) и регенерирует его первоначальными значениями амплитуды формы, длительности;

СС-ТМ – оборудование служебной связи (СС) и телемеханики (ТМ) , предназначены для обслуживания оптического линейного тракта в процессе его эксплуатации.

4.2 Расчет числовой апертуры и числа направляющих мод

Рисунок 4. – Апертура ОВ

θ_А –Апертурный угол. Плоский угол θ_А с вершиной на торце ОВ образованный продольной осью сердцевины ОВ и световым лучом, для которого внутри сердцевины выполняется режим полного внутреннего отражения, называется апертурным углом.

Телесный угол с вершиной на торце сердцевины ОВ соответствующей плоскому апертурному углу, называется апертурой ОВ.

Апертура ОВ выделяет совокупность световых лучей, для которых в сердцевине ОВ выполняется режим полного внутреннего отражения. (φ_П >θ_В ), т.е. которые будут распространятся по сердцевине ОВ.

Световые лучи (луч 2), падающие вне апертуры, будут преломляться из сердцевины в оболочку. φ_П <θ_В , следовательно, распространятся по сердцевине ОВ не будут.

В зависимости от условий ввода световой энергии в ОВ и отчисленного значения рабочей длины волны, в ОВ существует три типа световых волн:

НВ – Направляемая волна, переносящая световую энергию по сердцевине ОВ. Обуславливает передачу световых сигналов по ОВ;

ВВ – Вытекаемая волна, переносящая световую энергию по оболочке ОВ;

ИВ – Излучаемая волна, переносящая световую энергию из ОВ в окружающее пространство.

Все три типа световых волн показаны на рисунке 5.

Рисунок 5. – Типы световых волн в ОВ

Направляемая волна возбуждает в сердцевине ОВ большое число световых мод, у которых одинаковая длина волны λ, но разные траектории распространения.

При пересечении траектории распространения световых мод происходит их интерференция (сложение или вычитание).

В результате интерференции число мод по мере распространения в сердцевине ОВ уменьшается.

Через определенные расстояния от начала ОВ, называемые «длиной связи мод », интерференция направляемых мод прекращается и число направляемых волн в сердцевине ОВ стабилизируется (установившийся режим).

Числовая апертура NA определится по формуле (5):

(5)

где n₁ = 1,455 – показатель преломления сердцевины ОВ

n₂ = 1,445 – показатель преломления оболочки ОВ

Нормированная частота V определяется по формуле (6):

(6)

где d₁ = 47 мкм

λ =1,32 мкм

Число мод определится по формуле (7):

(7)

Число мод рассчитывается лишь только для многомодового волокна, в моем случае волокно одномодовое.

4.3 Расчет затухания ОВ

Затухание сигнала в оптическом волокне обусловлено собственными потерями α_С и дополнительными потерями α_К , обусловленный изгибами ОВ в кабеле: α_ОВ = α_С + α_К .

Собственные потери α_С состоят из трех составляющих: затухание за счет поглощения атомами сердцевины ОВ α_n , затухание α_ПР и затухание рассеяния α_Р от неоднородности сердцевины, α_С = α_n + α_ПР + α_Р .

Затухание поглощения атомами кварца определяется в основном величиной тангенсом угла диэлектрических потерь (tgδ≈10^-12 ), величиной α_n реально можно пренебречь.

Затухание α_ПР обусловлено резонансом собственных механических колебаний атомов примесей на длинах волн 1,3 и 1,4 мкм, поэтому на расчетной длине волны λ_Р =1,31мкм. α_ПР можно пренебречь. Таким образом, ОВ можно определить из выражения α_ОВ = α_Р + α_К .

α_Р , дБ/км – определится по формуле (8):

(8)

Кабельные потери α_К в реальных условиях составляет 0,3 – 0,5 дБ/км [2].

Тогда затухание α_ОВ составит: α_ОВ = 0,459+0,5=0,955≈0,959 дБ/км.

4.4 Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности ОВ

В одномодовом волокне дисперсия τ_ОВ Сек/км обусловлена рассеяниями во времени частотных составляющих и определяется по формуле (9):

(9)

где м – ширина спектра излучения источника

- удельная волновая дисперсия в пика секундах на один нанометр ширины спектра излучения и на один километр длины волокна

- удельная материальная дисперсия

коэффициент широкополосности определится
по формуле (10):

(10)

5. РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА

Длина регенерационного участка ВОЛП ограничивается по причине затухания и улучшения световых импульсов при их распространении по ОВ, поэтому длину регенерационного участка рассчитывают по дисперсии и затуханию в соответствии с методикой [2].

Длина регенерационного участка рассчитывают l_РУ , км по дисперсии определится по формуле (11):

(11)

где f_T = 140 МГц – тактовая частота

Длина регенерационного участка по затуханию определится
по формуле (12):

(12)

где

Следовательно длина регенерационного участка не должна
превышать 53.5 км.

Число регенерационных участков n_РУ для каждой секции ОП-ОРП определится по формуле (13):

(13)

Для секции ОП1-ОРП2 разместится четыре регенерационных участка длиной 49,75км, для секции ОРП2 – ОРП3 разместится пять регенерационных участков длиной 46 км, а для секции ОРП3 – ОП4 разместится четыре регенерационных участка длиной 50,25 км.

6. РАСЧЕТ ОПАСНОГО МАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ

Рисунок 6. – Схема взаимного расположения ЛЭП и ЛС на участке сближения

Кабель ОМЗКГ содержит стальные проволоки в качестве броневого покрова, поэтому необходимо произвести расчет опасного магнитного влияния на участке сближения ВОЛП с высоковольтной ЛП. Расчет ведется по методике [2] с целью определения необходимости защиты кабеля от магнитного влияния.

Рисунок 7. – Схема магнитного влияния ЛЭП на провод ЛС

Коэффициент вихревых токов k определяется по формуле (14):

(14)

где f = 50 Гц

Средняя ширина сближения по участкам а_{с i} , м определится
по формуле (15):

(15)

Коэффициент взаимной индукции m, Гн/км определится
по формуле (16):

(16)

Продольная ЭДС на трех участках сближения Е₂ ,В определится
по формуле (17):

(17)

где - ток короткого замыкания ЛЭП

S_T =0,5 – коэффициент экранирования защитного троса

S_K =0,95 – коэффициент экранирования оптического кабеля

Допустимая величина продольной ЭДС Е₀ , В определится
по формуле (18):

(18)

где - электрическая прочность изоляции

- напряжение дистанционного питания НРП

Так как наводимая продольная ЭДС Е₂ много превышает Е₀ , то прокладка кабеля ОМЗКГ вдоль ЛЭП на большие расстояния и близкие участки сближения, запрещается. Необходимо рассматривать перенос трассы ВОЛП от ЛЭП.

7. СОСТАВЛЕНИЕ СМЕТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЛП

Таблица 7. – Смета на строительство проектируемой ВОЛП

Наименование работ и материалов	Единицы измерения	Кол-во на всю линию	Стоимость материалов и работ, руб.		Заработная плата, руб
			На ед. измерения	На всю линию	На ед. измерения	На всю линию
1	2	3	4	5	6	7
1. Кабель	км	630	12600	7938000	-	-
2. Прокладка кабеля вручную	км	44,1	630	27783	580	25578
3. Прокладка кабеля кабелеуклад чиком	км	567	66	37422	17,1	9695,7
4. Строитель ство каб. канализации	км	18,9	1020	19278	300	5670
5. Протягивание кабеля в канализации	км	18,9	137	2589,3	74,2	1402,38
6. Устройство переходов через шоссейные и ж.д. дороги	Один переход	27	275	7425	139	3753
7. Устройство переходов через реки шириной до 100 м до 200 м	Один переход	9	80,6	725,4	21	567
8. Монтаж, измерение и герметизация муфт	км	10	288	2880	102	1020
Итого С1				8036102,7
Заработная плата С2				47686,08
Накладные расходы на заработную плату 0,87С2				41486,89
Итого С3 = (С1 +1,87С2 )				8125000
Плановое накопление 0,08С3				650000
Всего по смете = 1,08С3				8775000

Расчет стоимости канала-километра С, руб./кан.·км производится
по формуле (19):

(19)

руб./кан.·км

– себестоимость руб./кан.·км для общего числа каналов

руб./кан.·км

– для 6680 каналов задействованных на первом этапе.

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для организации 6402 каналов между городами Самара и Казань проектом предусматривается:

1) Прокладка кабеля ОМЗКГ, содержащего восемь волокон;

2) Использование четырёх систем передачи ИКМ-1920;

3) На первом этапе задействовать 6420 ТЧ, а 260 каналов ТЧ оставить на резерв для дальнейшего развития;

4) Установка ОРП не предусмотрена;

5) Разместить по трассе ВОЛП десять НРП (необслуживаемых регенерационных пунктов).

9. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Свирская К.В., Н.Ф. Туркина «Атлас автомобильных дорог России».
М.:

2. Ионов А.Д. «Проектирование кабельных линий связи». Учебное пособие. Новосибирск, 1995. 59с.

3. Гроднев И.И., Мурадян А.Г. «Волоконно – оптические системы передачи». Справочник. – М.: Радио и связь, 1993. – 264с.