Линии связи

Лазер-источник монохромного когерентного оптического излучения. Модуляторустройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. Фотоприемник — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала. Оптический кабель, светонесущими элементами которого является оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из разных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои. Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей. Оптический кроссустройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования. В соответствии с исходными данными выбираем тип оборудования ВОЛС и число оптических волокон. Результаты расчетов по выбору оборудования сведем в таблицу 8. Таблица 9- Результаты расчетов.

Тип мультиплексора.

ФирмаТип оборудования.

Требуемое количество мультиплексоров.

Требуемое число ОВвсего.

В том числевсего.

В том числе.

Для магистр. и дорожной связи.

Для коммерческих нужд Для магистр. и дорожной связи.

Для коммерческих нужд SТM-1ООО Профитт1640FOX551010SТM-4ООО Профитт1650SM3366.

Итого:

На основе данных об аппаратуре составим структурную схему ВОЛС. Рисунок 7 — структурная схема ВОЛСДля организации линии связи между пунктами, А и Б необходимо два оптоволокна (ОВ), по одному передаются сигналы из точки, А в точку Б по второму — в обратную сторону. На в оконечных пунктах имеются передающий и приемный оптические модули (ПОМ и ПРОМ). Первый преобразует электрический сигнал в оптический, второй — наоборот. Основными элементами приемо-передающих модулей являются источники и приемники оптического излучения. Длинна волны излучения как правило соответствует минимуму полных потерь в оптоволокне. Через примерно равные промежутки в линейном тракте размещены линейные регенераторы (ЛР), а при использовании волнового уплотнения — оптические усилители.

2.3 Выбор оптического кабеля связи и распределение ОВ в кабеле.

В соответствии с исходными данными выбираем стандарт G.655 для «одномодового» волокна со смещенной дисперсией, имеющего малую ненулевую дисперсию на 1,55 мкм и допустимого для работы на 1,31 мкм. Выберем волокно AllWave с типом волокна NZDSF+. ОВ имеет следующие параметры: рабочие окна прозрачности 1285−1620нм, затухание при 1550 нм — <0.3дБ/км, дисперсия поляризованной моды (РМD) — <0.5 пс/км, дисперсия РМD для протяженной линии — 0,05 пс/км-½, Ограничение по РМD на скорость передачи — 40 Гбит/с, групповой показатель преломления при 1550 нм — 1,467.Из таблицы 7 общее число ОВ необходимо для организации магистральной и дорожной связи и для коммерческих нужд — 16, так же предусмотрим 6 ОВ для оперативно-технологической связи и 4 ОВ — в качестве резервных. Следовательно, в кабеле необходимо иметь минимум 28 ОВ. Если взять количество волокон в модуле 4, то нам нужно иметь 7 ОМ в кабеле. Выбранный кабель будет иметь маркировку ОКМС-А-8(2)Сп-32(5).Расшифровка маркировки кабеля: ОКМС — оптический кабель магистральный самонесущий, внешняя оболочка — полиэтиленовая (в обозначении не указывается); защитные покровы, А — обмотка из арамидных нитей; внутренняя оболочка — полиэтиленовая (в обозначении не указывается); число оптических модулей в кабеле — 6, номинальный наружный диаметр соответственно оптического и заполняющего модуля — 2 мм; центральный силовой элемент кабеля Сп — стеклопластиковый пруток; число оптических волокон — 28, волокна однотипные; тип оптического волокна — G.

655.Рис.7- Распределения ОВ в кабеле Цвета оптических модулей по номерам: 1 — синий, 2 — оранжевый, 3 — зеленый, 4 — коричневый, 5 — серый, 6 — красный. В каждом модуле цвета волокон: — 1 — синий, 2 — зеленый, 3 — желтый, 4 — красный. Таблица9- Распределения ОВ в кабеле Номер волокна в кабеле.

Номер модуля, цвет маркировки.

Марка оптических волокон.

Номер волокна в модуле.

Примечание1,21 — синийAllWave1,2SТМ-13,43,4SТМ-45,62 — оранжевыйAllWave1,2SТМ-17,83,4SТМ-49,103 — зеленыйAllWave1,2SТМ-111,123,4SТМ-413,144 — коричневыйAllWave1,2ОТС15,163,4ОТС17,185 — серыйAllWave1,2ОТС19,203,4резерв21,226 — красныйAllWave1,2резерв23,243,4резерв2.

4 Расчет параметров световодов.

Расчет затухания световодов. Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае (10)где — коэффициент затухания в инфракрасной области (для заданных длин волн не рассчитывается).αпр-потериот посторонних примесей рассеяния на микроизгибах — равногде Сми- постоянная потерь на микроизгибах, для =1,55 мкм Сми=0,810−7;NA — числовая апертура, для выбранного типа волокна -0,13.αп- затухание поглощения, дБ/км: (11)где n — групповой показатель преломления равный 1,467; - длина волны, 1,55мкм;tg=0,410−11 — тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.αр — потерина рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевским и определяются по формуле, дБ/км, (12)где — длина волны, 1,55мкм;Rр -коэффициент рассеяния, зависит от материала ОВ, Rр=0,8(мкм4дБ)/км.αр=0,8/1,554=0,14 дБ/км.αп=3,14×1,467×0,410−11/1,55=0,1дБ/км.αпр=0,8×10−7/0,136=0,016 дБ/км.αс=0,14+0,12+0,01=0,25дБ/км.

2.5 Расчет дисперсии световодов. Дисперсия D [(пс/(нмкм)] на длине волны 1550 нм для 4 окна прозрачности может быть рассчитана, используя линейную интерполяцию и граничные значения указанного параметра: (13)где и значения дисперсии на границах окна равны 7 и 3соответственно; правая граница соответственно четвертого окна прозрачности, 1620 нм; ширина соответствующего окна прозрачности, 335 нм. Результаты расчета показателей; ;; и сведем в таблицу10. Таблица 10 — Результаты расчета показателей.

Параметр, дБ/км, дБ/км, дБ/км, дБ/км, пс/(нмкмзначение 0,140,10,0160,256,162.

6 Расчет длин регенерационных участков и размещение НРП по трассе кабеля.

В соответствии с исходными данными определяем тип используемых секций. Так как в проекте используются волокна стандарта G.655 для аппаратуры SТМ-1 и SТМ-4, то используемым типом секций будетL-1.2 иL-4.

2. соответственно. Максимально допустимые потери на данную секцию составляет28дБ и 29,5 дБсоответственно. Теперь необходимо определить два максимальных значения собственного затухания оптического волокна: с1 — на длине волны 1,31 мкм и с2 — на длине волны 1,55 мкм. Для длинны 1,55 волны рассчитанное с1=0,25 дБ/км, для выбранного типа волокна данные максимального затухания для длинны волны 1,55 мкмсоставляют 0,3дБ/км. Выбираем большее значение, соответственно с1=0,3дБ/км.Для длинны волны 1,33 мкмданные максимального затухания составляют с2= 0,41 дБ/км.Рассчитаем с2 длядлинны волны 1,33 мкм.αр=0,8/1,314=0,27дБ/км.αп=3,14×1,466×0,410−11/1,31=0,12дБ/км.αпр=10−7/0,136=0,02дБ/км.αс=0,27+0,12+0,02=0,41дБ/км.Соответственно с2 = 0,41 дБ/км.

1.В соответствии с полученными данными А=28дБ/км и с=0,3дБ/км рассчитаем максимально возможную длину соответствующих регенерационных участков lру, км (14)где, А — максимально допустимые потери на участок 28 дБ;р — затухание разъемного соединения, равное 0,3−0,5 дБ;п — количество разъемных соединителей, п=2;Аз- эксплуатационный запас на затухание кабеля с учетом будущих изменений его конфигурации, Ах=4−6 дБ;с, — километрическое затухание одномодового ОВ на расчетной длине волны 0,3 дБ; - увеличение затухания ОВ при температуре воздуха ниже -40С, не превышает 0,05 дБ;нр — затухание неразъемного (сварного) соединения, нр не должно превышать 0,1 дБ;Lсд — строительная длина кабеля 9 км;m — количество промежуточных вводов магистрального кабеля на регенерационном участке (предварительно m=2).

2. В соответствии с полученными данными А=29дБ/км и с=0,41 дБ/км рассчитаем максимально возможную длину соответствующих регенерационных участков lру, км.

Таблица 11Тип секцииL-1.2L-4.2lру, км72,658,8Следующим шагом, используя расстояния между станциями разместим НРП на участке О-Х, исходя из следующих условий:

количество НРП должно быть минимальным;

стремиться располагать НРП на станциях;

для любого регенерационного участка учитываем длину участка по кабелю, то есть провисание кабеля на опорах и изгибы трассы (4−5% от расстояния между станциями, на которых предполагается разместить НРП);При расстоянии между узлами сети SDН, не превышающем 40 км, передача ведется на длине волны 1,31 мкм, следовательно длина регенераторного участка по кабелю не должна превышать наименьшую из длин для секций на длине волны 1,33 мкм то есть 58,1 км (с учетом провисаний и изгибов — 55км).; на участках свыше 40 км — на длине волны 1,55 мкм следовательно длина регенераторного участка по кабелю не должна превышать наименьшую из длин для секций на длине волны 1,55 мкм то есть72,6 км (с учетом провисаний и изгибов -69,6км).Если последнее условие не выполняется, то регенераторный участок делится на несколько частей в соответствие со значением, при этом НРП ставятся на перегоне и на ограничивающих его станциях. На основе полученных данных изобразим схему трассы ВОЛС с размещенными на ней НРП, а также с указанием длин регенерационных участков по трассе и по кабелю. Схема 5 — Схема трассы ВОЛСКак видно из схемы у нас получилось 5 НРП. Пронумеруем их условно слева направо с первого по пятый. Первый и четвертый НРП размещены на станциях, остальные из соображений уменьшения числа НРП размещены на перегонах. На схеме указаны соответствующие расстояния между НРП. Так как в нашем случае применяется оборудованиеSTM-1 и STM-4, тип волокна стандарта G.655 и, соответственно, тип интерфейса L-1.2,L-4.2, то ОВ со смещенной дисперсией в нашей ВОЛС не будет. Рассчитаем затухание, дБ для каждого регенерационного участка и эксплуатационный запас по затуханию, дБ. Результаты расчетов сведем в таблицу. Расчет производим по формуле подставляя вместо длину расчетного участка, и таким образом вычисляя затухание участка. Таблица12 — Параметры регенерационных участков.

Наименование участка.

Система передачи.

Длина участка, км.

Длина волны, нм.

Тип интерфейса.

Затухание участка, дБЭнергетичес-кий потенциал аппаратуры, дБЭксплуатации-онный запас по затуханию, дБ по проекту12 345 678.

Станция «О» — станция «П» SТМ-154 1550L-1.224,6283,4Станция «П» — НРП-2SТМ-150 1550L-1.227,5281,5НРП-2 — НРП-3SТМ-432 1330L-4.221,829,57,7НРП-3 — станция «У"SТМ-439 1330L-4.220,829,58,7Станция «У» — НРП-5 SТМ-442 1330L-4.22 829,51,5НРП-5 — станция «Х"SТМ-156 1550L-1.227 281,5Заключение.

Таким образом в результате выполнения проекта мы спроектировали кабельную и оптоволоконную линии связи на заданных участках железной дороги. В результате произведенных расчетов получены неоценимые практические навыки в расчетах кабельных и волоконно-оптических линий связи, сделаны выводы о достоинствах и недостатках данных линий связи. Получены знания по основным параметрам этих линий, об используемой аппаратуре и типах кабелей, о необходимом вспомогательном оборудовании, о расчетов переходных влияний линий связи и тяговой сети.

Список литературы

Виноградов В. В., Кустышев С. Е., Прокофьев В. А. Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учебник для вузов ж.-д. трансп. — М.: Маршрут, 2002 — 416 с. ГОСТ Р 54 938−2012.

Национальный стандарт Российской Федерации. Железнодорожная электросвязь. Правила защиты проводной связи от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог постоянного и переменного тока. — М.: Стандартинформ, 2012. — 21 с. Слепов Н. Н. Современные технологии цифровых сетей связи. — М.: Радио и связь, 2000.

Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, утвержденные приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 21.

12.2010 г. № 286.