Оснащение участка железной дороги аппаратурой многоканальной связи с использованием волоконно-оптического кабеля

В настоящее время связь проникла во все сферы человеческой деятельности и является одним из наиболее быстро развивающихся элементов инфраструктуры общества.

Телекоммуникационные технологии очень широко применяются на железнодорожном транспорте. Для повышения эффективности и качества работы железнодорожного транспорта необходима современная система управления всеми технологическими процессами.

Существующая сеть связи обеспечивает управление железнодорожным транспортом, но ее ресурсы практически исчерпаны. Основная часть оборудования морально и физически устарела и не удовлетворяет все возрастающим потребностям в обмене информацией. Существующая сеть, хотя и имеет широко развитую структуру и большую протяженность, но не имеет единой системы управления.

По этим причинам сейчас проводится реорганизация системы управления и технической оснащенности железнодорожного транспорта устройствами и линиями связи. Идет широкое внедрение на железнодорожном транспорте современных телекоммуникационных технологий: цифровых систем передачи синхронной иерархии, цифровых систем коммутации, технологий коммутации данных, систем подвижной связи.

Внедрение цифровых систем передачи, волоконно-оптических систем передачи, ликвидация отделенческого уровня управления и создание единого диспетчерского центра управления (ДЦУ) в управлениях дорог обеспечивает передачу информационных потоков с заданными показателями качества и надежности, позволяет оперативно устранять любые возникающие неисправности. канал магистраль оптический кабель Для оснащения железнодорожного транспорта современными устройствами и линиями связи необходимо произвести глубокий анализ существующей сети связи на предмет оснащенности линиями связи, ВЧ-системами, предусмотреть возможность резервирования звеньев сети связи.

Курсовой проект предусматривает оснащение участка железной дороги аппаратурой многоканальной связи с использованием волоконно-оптического кабеля. Целью данного проекта является организация связи между дорожными и отделенческими узлами магистрали, что включает в себя технико-экономическое обоснование выбираемых вариантов организации многоканальных систем по участкам, распределение по участкам аппаратуры оконечных и усилительных пунктов. Для этого необходимо рассчитать затухание участков и усиление усилителей в заданном температурном режиме. Построение диаграммы уровней подтвердит правильность размещения аппаратуры регенерационных пунктов. Так же необходимо определить состав аппаратуры и количество стоек в ЛАЗе.

1. Схема организации связи на заданном участке

1.1 Характеристика заданного участка магистрали и определение расстояний между станциями

По заданию из общей сети железной дороги, приведенной на рисунке 1.1, имеем участок магистрали 1−7, представленный на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1 — Схема сети железной дороги и заданного участка

Рисунок 1.2 — Схема участка железной дороги 1−7

На заданной схеме магистрали железной дороги расположены два дорожных узла ДУ1 и ДУ2 (при управлениях дорог). В каждый из них включено по одному (или более) региональных узла (РУ): принадлежность узла к дорожному отражена на схеме следующим образом — в дорожный узел ДУ1 включены узлы РУ'1 и РУ'2, а в дорожный узел ДУ2 — узлы РУ" 1 и РУ" 2. Дорожный узел ДУ1 является также главным узлом (ГУ), на котором непосредственно размещается ОАО РЖД. Граница дорог и принадлежность РУ дороге могут быть изменены по согласованию с преподавателем.

По заданию расстояния между узлами ДУ — РУ и РУ — РУ:

— участок 1: ДУ2 — РУ2 — 380 км;

— участок 7: РУ2 — ДУ1 — 400 км.

Схема участка магистрали с учетом размещения станционных узлов связи приведена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 — Схема участка магистрали с учетом размещения станционных узлов связи Граница отделений обозначена одной волнистой линией, граница дорог — двумя.

На участке 7 находятся четыре СУ расположенные друг от друга и от региональных узлов на расстояниях: ДУ1 — СУ2 — 80 км, СУ2 — СУ3 — 80 км, СУ3 — СУ4 — 80 км, СУ4 — СУ5- 80 км и СУ5 — РУ2- 80 км. Между СУ5 и РУ2 проходит граница дорог, которая и является границей отделения.

На участке 1 находятся четыре СУ: РУ2 — СУ7 — 70 км, СУ7 — СУ8 — 80 км, СУ8 — СУ9 — 80 км, СУ9 — СУ10- 80 км и СУ10 — ДУ2- 70 км. Между СУ8 и СУ9 проходит граница отделения.

1.2 Определение количества каналов различных видов связи между узлами магистрали

При определении потребности в каналах и цепях на различных участках магистрали необходимо предусмотреть возможность организации всех видов связи различного уровня (магистрального, дорожного и регионального) и на случай повреждения каналов основного направления предусмотреть обходной путь связи между узлами.

Рекомендуемое количество каналов между узлами различного уровня представлено в таблице 1.1. Выбираем фактическое количество каналов необходимых для различных видов связи на том или ином участке, предусмотрев запас числа каналов на развитие (15−20%), на использование в аварийных ситуациях, а также на аренду.

Таблица 1.1 — Рекомендуемое количество каналов между узлами различного уровня

Необходимо помнить, что для организации телеграфных (ТЛГ) каналов и каналов передачи данных (ПД) может использоваться аппаратура вторичного уплотнения. Число каналов ТЧ, используемых для этих целей, зависит от скорости передачи данных в каналах ТЛГ, ПД.

Таблица 1.2 — Число каналов ТЛГ на один канал ТЧ при заданной скорости передачи

В соответствии с таблицей 1.1, для проектируемого участка железной дороги будем иметь следующее распределение каналов (фактическое количество каналов, необходимых для различных видов связи на том или ином участке, выбираем, предусмотрев запас числа каналов на развитие (15−20%), а также на аренду):

NОАО-ДУ2 = 40 ТЧ (ТЛФ) + 4 ТЧ (20 ТЛГ по 200 Бод)+ 10 ТЧ (ПД) + 5 ТЧ (ФАКС) = 59 (71) каналов;

NДУ1-ДУ2 = 10 ТЧ (ТЛФ) + 2 ТЧ (10 ТЛГ по 200 Бод)+ 7 ТЧ (ПД) + 3 ТЧ (ФАКС) = 27 (33) каналов;

NДУ-РУ = 7 ТЧ (ТЛФ) + 2 ТЧ (8 ТЛГ по 200 Бод)+ 5 ТЧ (ПД) + 3 ТЧ (ФАКС) = 17 (21) каналов;

NРУ-РУ = 7 ТЧ (ТЛФ) + 1 ТЧ (6 ТЛГ по 200 Бод)+ 3 ТЧ (ПД) + 2 ТЧ (ФАКС) = 13 (16) каналов;

NРУ-СУ = 6 ТЧ (ТЛФ) + 1 ТЧ (4 ТЛГ по 200 Бод)+ 3 ТЧ (ПД) + 1 ТЧ (ФАКС) = 11 (14) каналов;

NСУ-СУ = 4 ТЧ (ТЛФ) + 1 ТЧ (3 ТЛГ по 200 Бод)+ 2 ТЧ (ПД) + 1 ТЧ (ФАКС) = 8 (10) каналов;

1.3 Составление таблицы (схемы) распределения каналов между пунктами

Схема разрабатывается на основании схемы участка магистрали с учетом размещения станционных узлов связи.

Схема распределения каналов приведена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Схема распределения каналов

2. Выбор оптимального варианта организации связи

2.1 Характеристика линий связи. Выбор перспективной линии связи

При выборе системы связи по кабельным линиям необходимо помнить, что на железнодорожном транспорте в настоящее время нашли применение три системы организации сети связи: однокабельная, двухкабельная и трехкабельная. За основную принята двухкабельная, используемая для организации связи на главных направлениях магистралей железных дорог. В настоящий момент формируется сеть волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Основной параметр, влияющий на длину регенерационных участков цифровых систем передачи по медным высокочастотным симметричным и коаксиальным кабелям — это его затухание, которое увеличивается с увеличением частоты передаваемых сигналов. Переход к цифровым системам передачи привел к значительному расширению спектра многоканальных систем передачи. Поэтому использование цифровых систем передачи типа ИКМ-120 или ИКМ 480 на существующих симметричных кабелях нерационально, так как требует установки регенераторов на расстояниях порядка 3−4 км.

Достоинства ВОЛС:

1. Широкая полоса пропускания, обусловленная использованием оптической несущей до 100 ГГц, что позволяет получить более высокую скорость передачи и, следовательно, большее число каналов различного назначения по одному ОВ.

2. Возможность получения ОВ с малой величиной коэффициента затухания, что обеспечивает расстояние между ретрансляторами не менее 100…150 км.

3. Производство оптических кабелей (ОК) с малыми габаритными размерами и массой при высокой информационной пропускной способности.

4. Постоянное и непрерывное снижение стоимости оптических кабелей и совершенствование технологии их производства.

5. Высокая защищенность от внешних электромагнитных воздействий и переходных помех. Оптическое волокно это диэлектрик и оно не восприимчиво к внешним электромагнитным воздействиям, порождаемым линиями электропередачи, промышленными электрои радиоустановками. Отсутствуют взаимные влияния между ОВ многоволоконного оптического кабеля.

6. Высокая скрытность связи (утечка информации): ответвление сигнала возможно только при непосредственном подсоединении к отдельному волокну. Защищенность оптических сетей от несанкционированного доступа.

7. Гибкость в реализации требуемой полосы пропускания: ОВ различных типов позволяют заменить электрические кабели в цифровых системах передачи всех уровней иерархии.

8. Возможность постоянного совершенствования ВОСП по мере появления новых источников оптического излучения, оптических волокон, фотоприемников и усилителей оптического излучения с улучшенными характеристиками или при повышении требований к их характеристикам при полном сохранении совместимости с другими системами передачи.

9. Соответствующим образом спроектированные ВОЛС относительно невосприимчивы к неблагоприятным температурным условиям и влажности и могут быть использованы для подводных линий передач.

10. Надежная техника безопасности (безвредность во взрывоопасных средах, отсутствие искрения и короткого замыкания), возможность обеспечения полной электрической изоляции.

Создание на основе ВОК цифровых волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) обеспечивает высокое эксплуатационно-технические характеристики, значительно превосходящие характеристики всех существующих систем передачи информации.

ВОСП включают в свой состав типовое оборудование каналои группообразование, единое для всех цифровых систем, а также оборудование цифрового волоконно-оптического линейного тракта (ЦВОЛС), обеспечивающее передачу цифровых сигналов от одной оконечной станции к другой.

Типовое оборудование канало — и группообразования обеспечивает формирование первичного группового сигнала, соответствующего 30 телефонным каналам (скорость передачи 2,048 Мбит/с), вторичного группового сигнала, соответствующего 120 телефонных каналам (8,448 Мбит/с), третичного группового сигнала, соответствующего 480 телефонных каналом (34,468 Мбит/с), четверичного группового сигнала, соответствующего 1920 телефонным каналом (139,264 Мбит/с).

В качестве источников света в ВОСП используют светоизлучающие диоды (СД) и полупроводниковые лазеры (ПЛ). вырабатывают колебания с частотой Гц.

Современные СД позволяют передавать цифровой поток со скоростью передачи 100 Мбит/с на длине волны 0,82…0,85 мкм. ПЛ в отличие от СД является источником когерентного излучения, что позволяет более эффективно вводить энергию в световод, ПЛ работают на длинах волн 1,3…1,55 мкм и позволяют передавать цифровой поток со скоростью более 1000 Мбит/с.

2.2 Аппаратура уплотнения, используемая на участках. Сравнительная оценка, выбор

Вторичная цифровая система передачи ИКМ-120 предназначена для организации 120 телефонных каналов и передачи дискретной информации методом ИКМ с временным разделением каналов на местных и внутренних сетях. Вместо 30 телефонных каналов можно организовать каналы звукового вещания высшего класса. Выполнено на интегральных микросхемах.

Система сети двухкабельная однополосная.

Электрические характеристики:

скорость передачи информации в линейном тракте — 8448 кбит/с;

пропускная способность цифрового канала 64 кбит/с;

Одной из особенностей сети связи железнодорожного транспорта является необходимость выделения каналов на промежуточных станциях (ПС). Для этого из передаваемого по линейному тракту вторичного или более высокоскоростного потока на ПС должен выделяться первичный ЦП, который может быть с помощью АЦО преобразован до тонального спектра частот.

Необходимость выделения каналов из цифрового потока — характерная черта не только сети связи МПС. Выделение группы каналов требуется зачастую и в узлах связи общегосударственной сети. Для этого разработана специальная аппаратура выделения (АВ), включающая в себя комплекты выделения цифровых потоков (КВЦП). В КВЦП происходит выделение одного из четырех первичных потоков каждого направления передачи и ввода на освободившиеся позиции в групповом вторичном ЦП первичного потока, сформированного в аппаратуре промежуточной станции.

Такое выделение из вторичного цифрового потока можно осуществить с помощью оборудования АВ 8/2.

В этом случае используется стойка вторичного временного группообразования СВВГ, на которой устанавливаются два комплекта вторичного временного группообразования КВВГ, а в случае необходимости преобразования первичного потока в каналы ТЧ, стойка аналого-цифрового преобразования САЦО с двумя комплектами АЦО.

Вторичный поток, поступающий из оборудования линейного тракта в комплект вторичного временного группообразования КВВГ, разделяется на четыре первичных потока, для трех из них организуется цифровой транзит, а четвертый поступает на АЦО.

Если на данной промежуточной станции нужно выделить меньше 30 каналов, то для части каналов организуется переприем по тональной частоте.

При таком способе выделения оборудования ИКМ-120 используется неэффективно, так как его нужно вдвое больше, чем для оконечной станции. Транзитные первичные потоки в блоках асинхронного сопряжения дважды (при приеме и передаче) преобразуются по скорости. Это приводит к увеличению временных флуктуаций передаваемого сигнала, что снижает качество передачи информации за счет дополнительных ошибок приемников команд согласования скоростей и сбоев системы цикловой синхронизации.

Транзитные каналы выделяемого первичного потока, для которых организован переприем по ТЧ, претерпевают не только двойное преобразование по скорости, но и дважды проходят через АЦО. Преобразование цифрового сигнала в аналоговый и, после переприема по тональной частоте, обратное преобразование из аналогового в цифровой приводит к увеличению искажений квантования и шумов, изменению частотных характеристик каналов. Схема выделения представлена на рисунке 1.

Рисунок 2.1 — Выделение потока в аппаратуре АВ 8/2

3. Построение схем связи

Количество каналов на каждом участке больше 120, но не превышает 240. Из этого можно сделать вывод, что на каждом участке должно проходить как минимум два потока Е2, организованные двумя системами ИКМ-120.

На основании предварительного расчета количества каналов определяем количество потоков между узлами связи различного уровня.

Каналы, которые начинаются и заканчиваются в одних и тех же узлах связи могут объединятся в один поток. Каналы ОАО-ДУ2 и ДУ1- ДУ2, в примере на рисунке 1.4, могут рассматриваться при расчете количества потоков вместе. То же можно сказать о каналах СУ2-РУ1 и СУ1-СУ2 (рисунок 1.4).

Количество каналов между ОАО и ДУ2, а также между ДУ1 и ДУ2 равно 104. В одном потоке Е1 30 каналов, поэтому количество потоков оределяем:

104 / 30= 3,5 потока Округляя до большего целого, получаем количество потоков Е1 между цифровыми системами передачи, установленными в ОАО и ДУ — 4 потока Е1.

Аналогично расчитывается количество потоков между всеми узлами по ранее составленой схеме распределения каналов Составляем таблицу количества потоков между узлами. (таблица 3.1)

Таблица 3.1 — Количество потоков между узлами

На основании этой таблицы построим схему выделения потоков (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 — Схема выделения потоков

Теперь необходимо рассмотреть количество выделяемых потоков на каждой станции. Аппаратура выделения системы ИКМ-120 АВ8/2 позволяет выделить 30 каналов. На каждом участке должны быть каналы двух систем передачи ИКМ-120 для данного примера. Если на станции нужно выделить более 60 каналов или более двух потоков Е1, то на этой станции нужно устанавливать оконечные комплекты аппаратуры ИКМ-120.

На станциях ДУ1 иДУ2 выделяются все каналы, поэтому на этих узлах связи устанавливаются оконечные комплекты всех систем, организующих каналы до этих станций. Для приведенного примера, на ДУ1 и ДУ2 устанавливаем два комплекта оконечного оборудования ИКМ-120, принадлежащие системам многоканальной связи с разными номерами.

Далее анализируем количество выделяемых каналов или потоков на всех узлах. Большое количество каналов также выделяется на региональных узлах РУ.

Для данного примера максимальное количество выделяемых каналов в РУ2 -75. Поэтому в РУ2 ставим оконечную аппаратуру ИКМ-120.

Рисунок 3.2 Размещение оконечных комплектов аппаратуры ИКМ-120 для рассматриваемого примера

Каждой системе многоканальной связи необходимо дать уникальный номер и расписать распределение каналов в каждой. В нашем примере использованы 3 системы ИКМ-120. Первая система имеет номер 1 и установлена между узлами ДУ1 и ДУ2. Вторая система имеет номер 2 и установлена между узлами ДУ1 и РУ2. Третья система имеет номер 3 и установлена между узлами РУ2 и ДУ2.

Далее необходимо разместить каналы в системах передачи и расставить аппаратуру выделения системы ИКМ-120 АВ8/2. Необходимо разместить каналы так, чтобы каналы, объединенные в один поток заняли соответствующее место 120 каналах каждой системы ИКМ-120.

Рисунок 3.3 — Выделение одного из потоков Е1 из Е2 в аппаратуре ИКМ-120

Каналы с 1 по30 — первый поток Е1, с 31 по60 — второй поток Е1, с 61 по90 — третий поток Е1, с 91 по 120 — четвертый поток Е1.

Аппаратура выделения может выделить один из 4-х потоков (рисунок 3.3).

Сначала распределим потоки (каналы) магистрального уровня — каналы между узлами ГУ-ДУ и ДУ-ДУ. В приведенном примере эти каналы занимают 4 потока Е1. Разместим каналы ГУ-ДУ2 и ДУ1-ДУ2 в первой системе ИКМ-120 с номером 1(каналы с 1 по 104).

Организуем потоки между всеми смежными станциями по 1-му потоку Е1 систем 2 и 3. Выделение потока на каждой станции организуется аппаратурой выделения АВ8/2.

В системе ИКМ-120 номер 3 размещаем каналы ДУ2-РУ2 и РУ2-РУ3 в 1 и 2 потоках.

Каналы РУ1-РУ2 занимают каналы 1−16 в системе 2.

Каналы ДУ1-РУ2 занимают каналы 1−21 в системе 3.

Каналы РУ2-РУ3 занимают каналы 22−37 в системе 3.

Как видно на рисунке 3.3, один поток Е1 организуется между всеми смежными станциями.

Каналы СУ3-РУ1 занимают каналы 31−44 в системе 2.

Каналы СУ4-РУ1 занимают каналы 45−58 в системе 2.

Каналы СУ5-РУ1 занимают каналы 61−74 в системе 2.

Каналы СУ3-РУ1 занимают каналы 31−44 в системе 2.

Каналы СУ8-РУ2 занимают каналы 61−74 в системе 3.

Каналы СУ9-РУ3 занимают каналы 75−88 в системе 3.

Каналы СУ-СУ занимают каналы 91−100 в системах 2 и 3.

Каналы СУ2-РУ1, СУ7-РУ2, СУ10-РУ3 занимают каналы 101−114 в системах 2 и 3.

Распределение каналов в системе 1 ИКМ-120 для рассматриваемого примера будет выглядеть так: Система 1:

Каналы (1−71) (ОАО-ДУ2),

Каналы (72−104) (ДУ1-ДУ2).

Система 2:

Каналы (1−16) (РУ1-РУ2).

Каналы (91−100) (СУ1-СУ2), (101−114) (РУ1-СУ2),

Каналы (91−100) (СУ2-СУ3), (31−44) (РУ1-СУ3),

Каналы (91−100) (СУ3-СУ4), (45−58) (РУ1-СУ4),

Каналы (91−100) (СУ4-СУ5), (61−74) (РУ1-СУ5),

Каналы (91−100) (СУ5-СУ6).

Система 3:

Каналы (1−21) (ДУ1-РУ2).

Каналы (22−37) (РУ1-РУ2).

Каналы (91−100) (СУ6-СУ7), (101−114) (РУ2-СУ7),

Каналы (91−100) (СУ7-СУ8), (61−74) (РУ2-СУ8),

Каналы (91−100) (СУ8-СУ9),

Каналы (91−100) (СУ9-СУ10), (75−88) (РУ3-СУ9),

Каналы (91−100) (СУ10-СУ11).

Схема размещение аппаратуры участка многоканальной связи с использованием аппаратуры ИКМ-120 представлена на схеме МКС 1205.07.01 Э1

4. Расчет магистрали

4.1 Определение максимальной длины участка регенерации по ВОЛС

По мере распространения оптического сигнала по линии происходит снижение уровня мощности и усиление влияния дисперсии. Таким образом, длина регенерационного участка Lp ограничивается либо ослаблением, либо уширением, то есть изменением длительности импульсов в линии.

Снижение уровня мощности является определяющим в одномодовых волокнах, поэтому дисперсией при расчете максимальной длины регенерационного участка для одномодовых волокон можно пренебречь.

Первое расчетное условие можно получить, если удовлетворяется условие превышения мощности полезного сигнала минимальной допустимой мощности РПр. min, при которой обеспечивается необходимая достоверность передачи сигнала

(4.1)

где РПер — уровень мощности генератора излучения, дБ;

н.с, р. с — потери в разъемных и не разъемных соединениях, дБ;

— коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км;

Э — эксплуатационный запас, дБ;

LС.Д — строительная длина ВОК.

Соотношение (4.1) позволяет вычислить максимальную длину регенерационного участка при условии обеспечения допустимого ослабления

(4.2)

Энергетический потенциал системы передачи — это разница между уровнем передачи и минимально допустимым уровнем на приеме (РПерРПр min). Затухание на участке регенерации определяется по формуле

(4.3)

Запас по затуханию на участке регенерации определяется выражением

(4.4)

Необходимо провести расчет затуханий на всех участках магистрали и свести в таблицу со столбцами: участок магистрали, например ДУ1-СУ2, длина участка, количество неразъемных соединений, затухание и запас по затуханию на разной длине волны. На основании этой таблице необходимо сделать вывод о необходимости установки промежуточных регенераторов и построить диаграмму уровней.

При проектировании в примере используется одномодовый магистральный оптический кабель марки ОКМС-А-6(2,4)СП-24(2), который приведен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 — Магистральный оптический кабель марки ОКМС-А-6(2,4)СП-24(2)

1 — центральный силовой элемент (стеклопластик);

2 — оптический модуль (ПБТ);

3 — стандартное одномодовое окрашенное оптическое волокно;

4 — внутримодульный гидрофобный заполнитель;

5 — межмодульный гидрофобный заполнитель;

6 — бандажная лента и нити;

7 — внутренняя оболочка (полиэтилен, ПА-12);

8 — упрочняющие нити (арамид);

9 — внешняя оболочка (полиэтилен).

ВОК марки ОКМС предназначен для подвески на опорах контактной сети и линий автоблокировки железных дорог, на опорах линий электропередачи до 110 кВ и ВЛС.

Технические характеристики кабеля.

Число оптических волокон в кабеле, шт… от 6 до 96

Модулей в кабеле, шт…6;8

Оптических волокон в одном модуле, шт…2−4-6−8-10−12

Тип одномодовых оптических волокон по рекомендации ITU. T…G.652

То же по рекомендации ITU. T…G.655

Коэффициент затухания, дБ/км, не более, нормируемый на длине волны

=1310 нм…0,36

=1550 нм…0,22

Хроматическая дисперсия, пс/нмкм, не более, в диапазоне длин волн

(1285−1330) нм…3,5

(1525−1575) нм…18

Номинальный наружный диаметр кабеля, мм… от 12,5 до 17

Температура эксплуатации, С… от -60 до +70

Температура монтажа, С… не ниже -10

Строительная длина, км, не менее…4

Проведем расчет максимальной длины регенерационного участка для аппаратуры SMA-4 и оптического кабеля ОКМС-А-6(2,4)СП-24(2). Расчет произведем на двух длинах волн оптического генератора 1,5мкм и 1,3мкм. Исходные данные для расчета максимальной длины регенерационных участков аппаратуры SMA-4 и оптического кабеля приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Параметры аппаратуры и линии связи

Согласно формуле для допустимой длины регенерационного участка Lр (4.2) определим максимальную длину регенерационного участка Lмах при = 1,5 мкм:

Получили длину участка регенерации больше максимального расстояния между смежными станциями км, поэтому регенераторов в данной сети связи не будет.

Для проекта выбираем кабель ОКМС-А-6(2,4)СП-24(2) с километрическим затуханием дБ/км при длине волны нм и строительной длиной км.

4.2 Построение диаграммы уровней по ВОЛС

Для построения диаграммы уровней необходимо провести расчет затухания на каждом участке, имеющем разную длину на двух длинах волны. Затухание на участке регенерации определим по формуле 4.3. Составим таблицу регенерационных участков с указанием затухания на них.

Проведем расчет для участка 80 км на длине волны = 1,55 мкм. Количество неразъемных соединений на участке nн.с. = (80/4−1) =19.

(дБ).

Для участка длиной 70км:

nн.с. = (70/4−1) =17.

(дБ).

Диаграмма уровней передачи на участках приведена на рисунке 4.2.

При помощи диаграммы уровней передачи показываем изменение уровней сигнала в различных точках тракта канала. Отразили на диаграмме уровень сигнала на выходе аппаратуры, затухание на разъемном соединении и затем с учетом затухания на неразъемных соединителях и разъемном соединении на входе аппаратуры показали изменение уровня затухания (в соответствии с приведенным расчетом) на данном участке.

Рисунок 4.2 — Диаграмма уровней передачи на участках

5. Проектирование ЛАЗа заданного узла связи

5.1 Определение количества и состава стоек в ЛАЗе

экологический компетенция подросток образование

Линейно-аппаратный зал (ЛАЗ) оборудуют в домах связи, узлах связи для размещения в нем аппаратуры многоканальной и оперативно-технологической связи. Объединение всей аппаратуры в одном помещении позволяет оперативно производить переключение и обслуживание каналов, производить профилактические работы и измерения.

Аппаратура в ЛАЗе устанавливается рядами, соединение стоек между собой осуществляется по кабельростам сверху и по желобам в полу внизу. В первом ряду размещают вводно-кабельные стойки ВКС-Н, ВКС-В, предназначенные для включения вводимых в ЛАЗ цепей кабелей, уплотненных аналоговыми системами передачи в диапазоне до 252 кГц. На стойке размещаются кабельные боксы и платы вводно-кабельного оборудования с линейными трансформаторами, разрядниками и коммутационные гнезда.

Проводка электропитания выполняется шинами вдоль главного прохода, размещаемыми на кабельростах, а в рядах стативов — кабелем.

Ввод в ЛАЗ цепей воздушных линий связи, подверженных поражению грозовыми разрядами, осуществляется через вводную стойку ВС. На стойке устанавливаются разрядники, предохранители, коммутационные гнезда.

Рядом с ВКС или ВС устанавливается испытательная стойка ИС или упрощенная вводно-испытательная ВИС. Они предназначены для переключения, отключения каналов или физических цепей по двухили четырехпроводным схемам для проведения испытаний и периодического контроля каналов.

Для подключения каналов или двухпроводных телефонных цепей от АТС используется испытательно-транзитная стойка ИСТ-М. Через нее осуществляется передача каналов в другие службы ЛАЗа или дома связи.

Для переключения каналов ТЧ между отдельными стойками в ЛАЗе используется промежуточная стойка переключателей ПСП.

В других рядах устанавливаются стойки дифсистем и тонального вызова. В отдельном ряду размещают аппаратуру вторичного уплотнения.

Аппаратуру цифровых систем передачи размещают в отдельном ряду вблизи вводно-кабельных стоек.

Взаимоотношение стоек внутри систем должно соответствовать типовым схемам прохождения цепей и выбирается с учетом минимальных длин межстоечного монтажа.

Аппаратура электропитания САРН устанавливается непосредственно в рядах с питаемой аппаратурой. Ширина проходов должна обеспечивать удобство эксплуатации аппаратуры, возможность последующего демонтажа оборудования.

При проектировании сети связи участка с использованием систем передачи по ВОЛС в лазе может быть установлен оптический кросс. Количество стоек, в которых размещается аппаратура цифровых систем передачи по волс и мультиплексоры должно соответствовать разработанной схеме организации цифровой сети связи участка дороги.

5.2 Составление схем прохождения цепей в помещении ЛАЗа

Схемы прохождения цепей в ЛАЗе отображают взаимное соединение отдельных стоек, необходимых для создания различных каналов связи с транзитными соединениями, обеспечивая при этом нормальную эксплуатацию цепей и каналов.

На рисунке 5.1 представлена схема прохождения 5-го канала в ЛАЗе на станции РУ2.

Рисунок 5.1 — Схема прохождения канала в ЛАЗе на станции РУ2

Оптический кабель выводится на оптический кросс и затем на ВОСП, в данном примере — на МЦП 155. Далее через электрические интерфейсы потоки Е1 выводятся на аппаратуру канальных мультиплексоров. В качестве такой аппаратуры в данном примере использована ИКМ-30.

Стойка оконечного оборудования (СОО) аппаратуры ИКМ-30 сочетает функции стойки оконечного линейного тракта (СОЛТ) и стойки аналого-цифрового оборудования (САЦО). Причем на стойке размещается до трех комплектов АЦО и комплект оконечного линейного тракта. Каналы через стойку ПСП выводятся на аппаратуру вторичных сетей связи (АТС. ТТ, связи совещаний, ОТС).

На рисунке 5.2 изображена схема размещения аппаратуры в ЛАЗе на станции ДУ2.

Cхема связи участка по ВОЛС представлена на чертеже МКС 1205.07.02 Э1.

Рисунок 5.2 — Схема размещения аппаратуры в ЛАЗе на станции ДУ2.

6. Разработка мероприятий по охране труда и технике безопасности при строительстве, монтаже и эксплуатации устройств многоканальной связи

6.1 Строительство ВОЛС

Особенности прокладки ОКС заключаются в меньших допустимых значениях механических нагрузок на кабель. При нарушении допустимых значений тяговых усилий в процессе прокладки ОКС, увеличении затухания или дисперсии оптических волокон (ОВ) на строительных длинах, а также некачественном соединении ОВ в муфтах, значения параметров передачи регенерационных участков ВОЛС не будут соответствовать нормам. Поэтому при организации строительства ВОЛС необходимо четкое метрологическое обеспечение процесса прокладки и монтажа ОКС и контроль параметров передачи ОВ.

ОКС прокладывается с помощью обычной кабелеукладочной техники с использованием технологий, предназначенных для прокладки электрических кабелей. При ручных работах кабель прокладывается способом «петли». При прокладке ОКС строительной длины с обоих его концов необходимо предусмотреть запас кабеля длиной 8…10 м. Его сворачивают в бухту и укладывают в приямок.

Прокладку и монтаж кабелей допускается проводить при температуре не ниже -10°С. Кабель должен выдержать усилие на растяжение не менее 2000 Н/см и на сжатие не менее 1000 Н/см.

При получении кабеля на заводе-изготовителе выполняют входной контроль каждого ОВ с помощью рефлектометров.

После получения кабеля с завода представители строительной организации в присутствии представителя заказчика выявляют состояние кабеля с помощью сварочного агрегата (КСС-111) и оптического тестера (ОМКЗ-76); места конкретных повреждений кабеля определяются рефлектометром (ОГК-12). Проверка производится с двух концов строительной длины ОКС.

Контроль осуществляется на всех этапах строительства.

Оптический кабель может прокладываться с помощью кабелеукладчика (бестраншейная прокладка). В этом случае ножом кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель и кабель укладывается на ее дно. При этом механические нагрузки достаточно высоки, так как кабель на пути от барабана до выхода из кабеля направляющей кассеты подвергается воздействиям продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а также вибрационному воздействию в случае применения вибрационных кабелеукладчиков. Глубина прокладки 0,9…1,2 м.

Траншейный способ прокладки оптических кабелей в грунт аналогичен прокладке электрических кабелей. Ширина траншей наверху 0,3 м, на дне 0,1…0,2 м. Глубина прокладки кабеля 1,2 м.

Кабель прокладывают с барабанов, установленных на кабельные транспортеры или автомашины, оборудованные козлами-домкратами. Но мере движения транспорта (автомашины) и вращения барабана кабель сматывают и укладывают непосредственно в траншею или вдоль нее по бровке, а затем в траншею.

Засыпка траншеи осуществляется специальными траншее засыпщиками, бульдозерами или вручную.

Чисто диэлектрические ОКС без металлических оболочек могут прокладываться в пластмассовой трубе. Достоинством таких кабелей является стойкость против электромагнитных воздействий (грозы, высоковольтных линий и т. д.). Но они уязвимы для грызунов и менее механически прочны.

Размещение оптического кабеля в пластмассовом трубопроводе позволяет повысить механическую прочность и влагостойкость кабеля и защитить его от грызунов.

Полиэтиленовый трубопровод можно прокладывать имеющимися в настоящее время в строительно-монтажном поезде кабелеукладчиками. При этом прокладку трубопровода для ОКС можно совместить при необходимости с одновременной прокладкой кабелей автоматики, телемеханики и связи.

6.2 Монтаж оптических кабелей

Монтаж подразделяется на постоянный (стационарный) и временный (разъемный). Постоянный монтаж выполняется на стационарных кабельных линиях, прокладываемых на длительное время, а временный на линиях, где приходится неоднократно соединять и разъединять строительные длины кабелей.

Соединители оптических волокон представляют собой арматуру, предназначенную для юстировки и фиксации соединяемых волокон, а также для механической защиты сростка.

Основными требованиями к ним являются: простота конструкций, малые переходные потери, устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям, надежность. Дополнительно к разъемным соединителям предъявляется требование неизменности параметров при повторной стыковке.

Для неразъемного соединения оптических волокон применяются соединительные трубки, квадратные трубки, роликовые соединения, металлические наконечники, пластины с канавками, электродуговая сварка.

Разъемные соединения волокон осуществляются с помощью, штекерного разъемного соединителя.

Для монтажа муфт, разделки кабеля и сварки оптических волокон применяется сварочный агрегат типа КСС-111 с комплектом инструмента для разделки концов.

Место сварки защищается с помощью термоусаживающей гильзы, представленной на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 — Защитная термоусаживающая гильза

1 — оптическое волокно; 2 — стальной стержень длиной 55 мм; 3 — полиэтиленовая термоусаживающая трубка; 4 — ацетатэтиленовая трубка.

Станционный волоконно-оптический кабель соединяется с линейным с помощью устройства соединения станционного и линейного кабеля (УССЛК). УССЛК устанавливают в линейно-аппаратный цех (ЛАЦ) на расстояние не более нескольких метров от аппаратуры.

Для обеспечения противопожарной безопасности линейный кабель, проходящий в здании, необходимо обматывать сверху полиэтиленовой оболочки поливинилхлоридной лентой.

Приступать к монтажу в домах связи разрешается только после приемки под монтаж специальными комиссиями с участием представителя заказчика. Доставленное в помещение оборудование следует немедленно устанавливать на место и закреплять. Никакие временные способы укрепления не допускаются.

Аппаратные, аккумуляторные, зарядно-разрядные и кроссовые помещения домов связи относятся к категории помещений с повышенной электроопасностью, поэтому при их монтаже необходимо применять электроинструмент, работающий под напряжением не выше 36 В, и переносные светильники (напряжением не выше 12 В) с защитными сетками.

На участках железных дорог, электрифицированных на переменном токе, находят применения только кабельные линии связи. По цепи этих проводов со стороны монтажного провода наводятся по отношению к земле опасные напряжения, достигающие нескольких сотен вольт.

Перечисленные обстоятельства вызывают необходимость строгого соблюдения мер предосторожности для исключения несчастных случаев с работниками, обслуживающими устройства связи.

6.3 Техника безопасности при эксплуатации устройств многоканальной связи

Вся аппаратура должна эксплуатироваться и по возможности испытываться и проверятся с установленными на свои места чехлами и кожухами. Чистка аппаратуры под чехлами, выправка монтажа и проверка крепления должны проводиться при отключенном напряжении питания. При необходимости проведении измерений питающих напряжений с помощью переносного вольтметра необходимо использовать шнуры, снабженные металлическими наконечниками и изолирующими рукоятками.

Запрещается вместо сгоревших предохранителей ставить временные перемычки из проводов. Замена сгоревших предохранителей в цепях питания должна производиться при отключенном напряжении.

На участках электрификации переменного тока осмотр аппаратуры должен производиться при обязательном отключении проводов и при использовании диэлектрических перчаток и резинового коврика. При этом работники должны соблюдать особую осторожность.

При опробовании смонтированных устройств связи подключать установку к питающим цепям допускается лишь после того, как все работающие будут оповещены под расписку о подачи напряжения.

Все электрические измерения необходимо производить приборами с изолированными проводами и наконечниками для подключения аппаратуры и оборудования. При подключении линейных цепей требуется предварительно проверить специальным прибором-указателем напряжения (индикатором) отсутствия на них напряжения. Подключать линейные цепи во время грозы запрещается.

При каждом периодическом осмотре промежуточного пункта следует проверять целостность провода заземления и его крепление к корпусу аппаратуры.

В технических помещениях с постоянным и временным дежурством должна быть аптечка с набором бинтов и медикаментов. Обслуживающий персонал должен уметь пользоваться этими средствами и знать приемы освобождения пострадавшего от тока.

7. Расчет количества аппаратуры, необходимого для реорганизации сети связи участка

Посредством сметного расчета определяют размеры денежных средств, необходимых для строительства магистрали связи.

Сметная стоимость складывается из прямых затрат, накладных расходов и плановых накоплений.

К прямым затратам относятся расходы, связанные непосредственно с процессом строительства (на заработную плату рабочих основного производства, стоимость материалов и т. д.).

Накладные расходы связаны с организацией, управлением и обслуживанием строительства (административно-хозяйственные расходы, расходы по обслуживанию рабочих, по организации и производству работ и др.).

Плановые накопления идут для расширения общественных фондов государства.

Для МПС величина накладных расходов установлена в размере 17% от суммы прямых затрат, а плановые накопления в размере 6% от суммы прямых затрат и накладных расходов.

К строительным работам относятся следующие виды работ: сооружение зданий и их реконструкция, установка опор, всякого рода землянке работы, в том числе и рытье траншей для прокладки кабеля. Все остальные работы относятся к монтажным работам.

Составим спецификацию на оборудование связи, устанавливаемое в помещении ЛАЗ в соответствии с разработанной схемой связи участка по ВОЛС.

Перечень аппаратуры, устанавливаемой на каждой станции участка, приведен в таблице 1 (с учетом, что в одну СОО помещаем 3 комплекта ИКМ-30).

Таблица 7.1 — Количество аппаратуры для оборудования сети связи участка дороги

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была организована магистраль многоканальной связи на заданном участке дороги; рассчитано потребное число каналов (потоков) между узлами связи заданного участка; разработаны варианты схем организации связи и выбран оптимальный вариант; по требуемому числу организуемых каналов была определена необходимая аппаратура, осуществлено размещение обслуживаемых регенерационных пунктов по участку.

Произведен электрический расчет магистрали, по результатам которого была построена диаграмма уровней по ВОЛС.

По результатам определения состава аппаратуры и количества стоек построен план размещения аппаратуры в ЛАЗ заданного узла связи, составлена схема прохождения цепей в помещении ЛАЗа.

Был произведен расчет количества аппаратуры, необходимого для реорганизации сети связи участка дороги.

1. Расчет магистрали многоканальной связи: Методические указания к выполнению курсового проекта. — Ростов-н/Д: РГУПС, (Электронная версия).

2. Акопова И. С., Моченов А. Д., Ячменов А. А. Проектирование цифровой сети оперативно-технологической связи. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию. РГУПС, Ростов-на-Дону, 2008. — 99 с.

3. Шмытинский В. В., Глушко В. П., Казанский Н. А.: Многоканальная связь на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж-д. транспорта. — М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008.

4. Крухмалев В. В., Гордиенко В. Н., Моченов А. Д.: Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов, — М.: Горячая линия — Телеком, 2007.

5. Крухмалев В. В., Моченов А. Д.: Синхронные телекоммуникационные системы и транспортные сети: Учебное пособие для вузов, РГУПС, 2009.