WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«Курсовая работа Проектирование волоконно-оптической линии связи Вариант 23 Москва 2009 Содержание 1. Введение 2. ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Кафедра линий связи

Курсовая работа

Проектирование волоконно-оптической линии связи

Вариант 23

Москва 2009

Содержание

1. Введение

2. Задание

3. Расчет нагрузки

4. Выбор системы передачи

5. Выбор трассы линии

6. Выбор типа кабеля

7. Расчет параметров кабеля и длины регенерационного участка

8. Выбор метода прокладки и определение механических усилий

9. Упрощенный расчет грозозащиты магистральных оптических кабелей

10. Заключение

11. Список использованной литературы



1. Введение Волоконная оптика в настоящее время получила широкое развитие и находит применение в различных областях науки и производства (связь, радиоэлектроника, энергетика, термоядерный синтез, медицина, космос, машиностроение, летающие объекты, вычислительные комплексы и т. д.). Темпы роста волоконной оптики и оптоэлектроники на мировом рынке опережают все другие отрасли техники и составляют 40 % в год. В ряде стран (Англия, Япония, Франция, Италия и др.) при строительстве сооружений связи используются в основном оптические кабели (ОК). О масштабах развития волоконнооптических систем передачи (ВОСП) свидетельствуют объемы производства оптических волокон в США. За последнее время ими изготовлено около 10 млн. км волокна. Такое количество позволило бы сделать 250 витков вокруг всего земного шара.

Первые работы по освоению оптического диапазона волн для целей связи относятся к началу 60-х годов. В качестве тракта передачи использовались приземные слои атмосферы и световоды с периодической коррекцией расходимости и направления луча с помощью системы линз и зеркал. Открытые (атмосферные) линии оказались подверженными влиянию метеорологических условий и не обеспечивали необходимой надежности связи.

Линзовые световоды с дискретной коррекцией оказались весьма дорогостоящими, требовали тщательной юстировки линз и сложных устройств автоматического управления лучом. Они не нашли практического применения на сетях связи.

Создание высоконадежных оптических кабельных систем связи стало возможным в результате разработки в начале 70-х годов оптических волокон с малыми потерями. Такие волокна в значительной мере стимулировали разработку специализированного оборудования и элементов линейного тракта ВОСП.

Область возможных применений волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) весьма широка — от линии городской и сельской связи и бортовых комплексов (самолеты, ракеты, корабли) до систем связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.

В России и странах СНГ активно ведется строительство ВОЛС различного назначения:

городских, зоновых, магистральных. В 86 городах (Москва, Нижний Новгород, С.Петербург, Новосибирск, Тбилиси, Киев, Баку, Ташкент, Минск, Кишинев и др.) действуют оптические соединительные линии между АТС с цифровыми системами передачи ИКМ-120.

Построен ряд зоновых линий внутриобластного назначения, например: Санкт-Петербург— Сосновый бор, Уфа—Стерлитамак, Тула—Щекино, Воронеж—Павловск, Рязань— Мосолово, Майкоп—Краснодар, Клин—Солнечногорск, Ростов—Азов, Курская область, Минск—Смолевичи, Рига—Юрмала и др. Построена одномодовая магистраль СанктПетербург—Минск протяженностью 1000 км на большое число каналов.

2. Задание

1. Рассчитать нагрузку, полагая, что кроме чисто телефонной нагрузки имеются: передача данных, интернет и обмен телевизионными программами, причем число каналов передачи данных nпд=1,2 nтф, число каналов интернета nинт=5 nтф, а 2 телевизионных канала занимают полосу, эквивалентную n = 3200 телефонным каналам.

2. Выбрать систему передачи.

3. Выбрать трассу передачи из нескольких вариантов и обосновать этот выбор.

4. Выбрать тип кабеля, учитывая нагрузку, систему передачи, условия трассы и тип грунта.

5. Подсчитать затухание и дисперсию при заданных длинах волн.

6. Определить длину регенерационного участка при первой заданной длине волны.

7. Определить механические усилия при прокладке кабелеукладчиком, учитывая вес, строительную длину кабеля и заданный коэффициент трения. Сравнить с нормой (допустимой величиной).

8. Для кабеля с металлическими покровами:

- определить вероятное число повреждений кабеля от ударов молнии при заданных параметрах грозодеятельности в соответствии с «Руководством по защите оптических кабелей от ударов молнии» и выбрать защиту, если это необходимо;

Для кабеля без металла во внешних покровах:

- определить угол поворота плоскости поляризации света в волокне во время удара молнии при заданных величинах I, а и.

–  –  –

где — удельное сопротивление грунта;





f — коэффициент трения;

q — количество ударов молнии в 1 км2 площади за грозовой сезон (в год) для данной местности;

а — расстояние точки удара молнии в землю от кабеля (по поверхности земли);

Т — суммарная продолжительность гроз в часах в данной местности.

I — ток молнии в амперах.

–  –  –

Число каналов, связывающих 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 может быть определена на основании данных последней переписи населения. По данным переписи 2002 года население города Курган составляет 346 000 человек, а города Омск — 1134 000 человек. При проектировании будем учитывать прирост населения.

Количество населения в заданном пункте и тяготеющих к нему окрестностях с учетом среднего прироста населения равно:

–  –  –

где Н0 — население в период переписи;

Р — средний годовой прирост населения, 2-3 %;

t — время между годом планирования и годом переписи.

Приняв средний годовой прирост населения за 2 % и год перспективного планирования как 2014 год (на 5 лет вперед по сравнению с текущим временем), получаем:

- численность населения Омска составляет Ht = 1 438 187 человек;

- численность населения Кургана составляет Ht = 438 810 человек.

Количество абонентов определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая коэффициент оснащенности телефонными аппаратами равным 0.5, количество абонентов в каждой зоне равно

–  –  –

Соответственно, в Омске mа = 719 094 абонента, в Кургане mb = 219 405 абонентов.

Расчет числа телефонных каналов производится по приближенной формуле (3):

–  –  –

где ma и mb – количество абонентов в каждой зоне; y – удельная нагрузка, создаваемая одним абонентом, у = 0.05 Эрл; = 1.3, = 5.6 и f1 = 0.05 — постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности, заданным потерям и коэффициенту тяготения.

Получаем nтф = 551.965 552 канала.

Кроме телефонных каналов по кабельной линии организуют каналы и других видов связи.

В нормальных условиях общее число каналов nоб равно:

–  –  –

где nпд — число каналов передачи данных;

nинт — число каналов интернета;

nтв — число телевизионных каналов;

n nтф - число каналов для телеграфной связи, проводного вещания, транзитных каналов и т.д.

Потребности в передаче данных в настоящее время растут быстрее потребности в телефонных каналах и nпд может быть принято 1,2 nтф. Рост потребности в интернет-связях очень велик и может быть принят nинт = 5nтф. Также при проектировании предусмотрим два двусторонних телевизионных канала, которыми обмениваются соседние области.

Учитывая, что один ТВ-канал занимает 1600 телефонных каналов, получаем общее число каналов:

–  –  –

Согласно рекомендациям фирмы Corning при резком обострении ситуации, например, во время стихийных бедствий и чрезвычайных обстоятельств, потребность в каналах связи резко возрастает, поэтому необходимо учесть резервирование и возрастание потребности, вследствие чего рассчитанную величину следует увеличить по крайней мере в 2 раза.

Окончательно получим:

–  –  –

Систему передачи будем выбирать на основе рассчитанного требуемого числа каналов nоб.

Для обеспечения передачи 12 253 каналов выберем 2 отечественные системы передачи для междугородней связи «Сопка-5» на 7680 каналов со скоростью 560 Мбит/с. Тогда из 15 360 каналов связи 3107 будут резервными.

–  –  –

Прокладка кабеля должна осуществляться вдоль автомобильных дорог, соединяющих заданные города (Омск и Курган).

Рассмотрим два маршрута, определенные с помощью информационной системы АвтоТрансИнфо как самый быстрый и самый короткий:

–  –  –

Описание этого маршрута, полученное с помощью системы АвтоТрансИнфо, представлено ниже:

Еще один возможный маршрут и его описание:

Рисунок 2. Маршрут №2.

Оба маршрута пролегают по равнинной местности вдоль автомобильных дорог примерно в одинаковых ландшафтных условиях. Выбираем первый маршрут, так как он проходит через наибольшее количество населенных пунктов, вдоль трассы 1Р402, а значит, является более удобным для строительства и эксплуатации волоконно-оптической линии связи.

–  –  –

Предполагается использование двух систем передачи «Сопка-5», следовательно, количество волокон в кабеле должно быть равно 4.

С помощью справочника «Волоконно-оптические системы передачи и кабели», учитывая тип грунта на трассе и используемую систему передачи «Сопка-5», выбираем для проектируемой линии связи кабель типа ОКЛБ-01-0,3/3,5-4.

Ниже представлено краткое описание и характеристики этого кабеля:

Рисунок 3. Кабель ОКЛБ.

Предназначен для магистральных, зоновых и городских сетей связи. Прокладывается в кабельной канализации, трубах, блоках, в грунтах всех категорий, в т.ч. с высокой коррозийной агрессивностью, в том числе зараженных грызунами, кроме подверженных мерзлотным деформациям, а так же через болота, озера, не сплавные и не судоходные реки глубиной до 2-х метров. При наружной оболочке в негорючем исполнении прокладывается в коллекторах, на мостах и блоках. Для кабеля ОКЛБ-01-0,3/3,5-4 коэффициент затухания составляет не более 0,3 дБ/км, дисперсия — не более 3,5 пс/(нм км), наружный диаметр мм, расчетная масса 1 км - 404,0 кг.

7. Расчет параметров кабеля и длины регенерационного участка Проверку и расчет параметров кабеля при заданных длинах волн будем проводить по примеру, приведенному в Справочнике «Волоконно-оптические системы передачи и кабели».

Для расчетов примем:

сердцевина 2а = 10 мкм;

оболочка 2b = 125 мкм;

показатели преломления n1 = 1.5, n2 = 1.49;

длины волн — из варианта задания;

длина линии l = 753 км;

Pnm = 2.405 – для одномодовой передачи;

тангенс угла диэлектрических потерь в световоде tg = 210-11;

коэффициент рассеяния Kp = 1.310-24;

волновое сопротивление Z0 = 376.7 Ом.

7.1 Относительное значение показателей преломления:

–  –  –

где Pпер = 2 дБ м — уровень передачи на выходе генератора, Pпрmin = -54 дБ м – минимально допустимый уровень приема на входе генератора, н=0.5 дБ, р=1.1 дБ - затухание в неразъемных и разъемных соединениях соответственно, lсд = 2 км — строительная длина оптического кабеля.

Получаем:

l р =78.45 км.

Из двух полученных длин регенерационного участка выбираем меньшую:

l р =78.45 км.

8. Выбор метода прокладки и определение механических усилий При строительстве магистральной волоконно-оптической линии связи возможны следующие варианты прокладки кабеля:

8.1 Прокладка ОК в грунт кабелеукладчиком.

Этот способ является основным благодаря высокой производительности и эффективности.

Он широко применяется на трассах с различными рельефами местности и разными грунтами.

Для прокладки используются кабелеукладчики с активными и пассивными рабочими органами. С помощью ножевого кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно на заданную глубину залегания (0.9 … 1.2 м). При этом на кабель действуют механические нагрузки. Кабель на пути от барабана до выхода из кабеленаправляющей кассеты подвергается воздействию продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а в случаях применения вибрационных кабелеукладчиков — вибрационному воздействию. В зависимости от рельефа местности и характера грунтов, конструкции и технического состояния кабелеукладчиков, а также режимов работы механические нагрузки на кабель могут изменяться в широких пределах.

В России для прокладки различных кабелей связи вне населенных пунктов в грунтах соответствующих категорий применяются вибрационные кабелеукладчики КНВ-1 и КНВпроизводства Опытного механического завода Межгорсвязьстроя. В 1995 г. здесь были разработаны и внедрены в производство кабелеукладчики КВГ-1 и КВГ-2, которые в отличие от КНВ, где вибратоp приводится в действие с помощью механического привода, имеют гидравлический привод. Кроме того, рабочий навесной орган КВГ-2 может смещаться от оси движения базового механизма, что крайне важно при работах в стесненных условиях.

Кабелеукладчики КВГ по своим техническим возможностям не уступают зарубежным аналогам и имеют вибратор трехвальный, двухкамерный, одна из камер которого содержит одноступенчатый понижающий редуктор и приводные шестерни дебалансов, а другая — дебалансы, обеспечивающие необходимое возмущающее усилие. Рабочий орган устанавливается непосредственно на корпус вибратора, поэтому колебательная масса минимальна, что повышает амплитуду вибрации и, соответственно, аффект разработки грунта. Дополнительный тяговой машиной является трактор Т-170МБГ, оборудованный тем же, что и кабелеукладчик, ходоуменьшителем, или специально оборудованный бульдозер.

Для предотвращения превышения допустимых нагрузок на ОК при его прокладке необходимо обеспечить:

– принудительное вращение барабана в момент начала движения кабелеукладчика и синхронизированную его размотку;

– ограничение боковых давлений на кабель за счет применения различного рода мероприятий и конструкций, снижающих трение;

– допускаемый радиус изгиба ОК от барабана до укладки на дно щели на всем участке подачи кабеля через кассету;

– исключение случаев засорения кассеты кабелеукладочного ножа и остановок вращения барабана при движении кабелеукладчика.

8.2 Прокладка в защитной пластмассовой трубе с задувкой.

Способ прокладки ОК с использованием защитного трубопровода весьма эффективен в тех случаях, когда на трассе имеются многочисленные преграды, расположенные близко друг от друга, затруднен доступ, а также в грунтах с твердыми включениями и в районах с повышенным влиянием внешних электромагнитных полей (районах повышенной грозодеятельности, сближения с ЛЭП, с электрифицированными железными дорогами и т. д.), где ОК с металлическими элементами могут повреждаться в результате действия наводимых на этих элементах токов и напряжений. Одним из способов защиты ОК является применение защитного трубопровода.

Защитная полиэтиленовая труба (ЗПТ) – современная альтернатива традиционной асбестоцементной трубе кабельной канализации. ЗПТ может быть использована как для увеличения емкости традиционной кабельной канализации с одновременным приданием ей новых характеристик (путем прокладки ее в каналы существующей кабельной канализации), так и для прокладки непосредственно в грунт, фактически выполняя функции междугородной кабельной канализации. ЗПТ представляет собой трубу 25-63 мм (строительная длина в среднем 2 км) из полиэтилена высокой плотности с имеющимся на внутренней поверхности антифрикционным покрытием, что обеспечивает снижение коэффициента трения примерно вдвое по сравнению с поверхностью из обычных композиций полиэтилена, нормируемый срок службы ЗПТ составляет не менее 50 лет.

Прокладка ЗПТ осуществляется по обычной технологии прокладки кабелей связи (кабелеукладчиками, в траншею, затягиванием в каналы существующей кабельной канализации). Применение ЗПТ при сооружении волоконно-оптических линий передачи позволяет, однократно выполнив прокладку нескольких каналов ЗПТ, эффективно затем ее использовать, проводя последующую прокладку оптического кабеля в резервные каналы ЗПТ или же производя по мере необходимости замену оптического кабеля без необходимости проведения земляных работ. Прокладка оптического кабеля в ЗПТ, как правило, осуществляется методом пневмопрокладки с использованием специализированного оборудования, обеспечивающим возможность "задувки" в ЗПТ максимальных строительных длин оптического кабеля (величиной 4…6 км), без необходимости их разрезания и перемотки на участках пересечения с подземными сооружениями.

8.3 Подвеска ОК на ЛЭП или контактной сети железной дороги.

Требования к сооружениям и технологии подвески ОК на несущих тросах по столбам и стоечным опорам на крышах зданий, а также к самонесущим кабелям не отличаются от установленных требований для электрических кабелей связи. Для воздушной подвески используют ОК, предназначенные для прокладки в земле, которые прикрепляются к имеющимся воздушным линиям связи тросом, либо ОК с самонесущим тросом. При подвеске следует учитывать прочность ОК при растяжении, длину пролета, стрелу провеса, механическую нагрузку (статическую и динамическую), колебания температуры, конструкцию опоры, способ натяжения ОК, конструкцию крепления к несущему тросу (если трос не встроен в кабель), защиту от грызунов, заземление, величину натяжения ОК при прокладке, способ выравнивания стрелы провеса, изменение натяжения ОК.

Исходя из вышесказанного и учитывая выбранную трассу (трасса проходит вдоль автомагистрали), выбираем метод прокладки кабеля в защитной пластмассовой трубе с задувкой. Для задувки кабелей в ЗПТ используются воздушные компрессоры, устройства подачи кабеля в трубы и устройства перемотки кабелей. В таблице 1 указан перечень машин и механизмов для выполнения этих технологических операций.

Таблица 1. Машины и механизмы для задувки строительной длины оптического кабеля в три секции ЗПТ

–  –  –

9. Упрощенный расчет грозозащиты магистральных оптических кабелей (ОКЛБ)

9.1 Определим категорию молниестойкости по удельному сопротивлению грунта:

–  –  –

9.2 Исходя из данных, представленных на сайте http://www.simbexpert.ru/?snips/snip/44553/ («Руководство по защите оптических кабелей от ударов молний»), выбранный при проектировании кабель ОКЛБ-01 обладает IV категорией молниестойкости.

9.3 Определим вероятное число повреждений ОК с металлическими элементами в конструкции n по таблице 6 Руководства при указанном в задании удельном сопротивлении грунта и по категории молниестойкости:

n = 0.431 В полученное значение n вносится поправка, определяемая величиной грозодеятельности в данной местности q:

–  –  –

n1 = 0.6681.

9.4 Сравним полученную величину n1 с нормой допустимого числа повреждений магистральных кабелей от ударов молнии n0 = 0.1 (при удельном сопротивлении грунта =530Омм500 Омм ):

n1 n0 в 6.681 раз.

9.5 Так как n1 n0, необходимо обеспечить дополнительную грозозащиту рассматриваемого магистрального оптического кабеля.

–  –  –

В курсовой работе были представлены основные этапы проектирования волоконнооптической линии связи между городами Курган и Омск: расчет нагрузки, выбор системы передачи, трассы передачи, типа кабеля, метода прокладки, расчет параметров кабеля, длины регенерационного участка, а также упрощенный расчет грозозащиты для выбранного кабеля.

Очевидно, что для создания рабочего проекта магистральной линии связи необходимо произвести более точные расчеты и учесть большее количество факторов; однако курсовая работа позволяет получить представление о порядке выполнения подобных проектов. В нашей стране еще в 1993 году было принято решение использовать только волоконнооптические кабели на магистральных линиях связи, в 1996 — на внутризоновых. В настоящее время ВОЛС активно используются и на локальных компьютерных сетях, в сетях кабельного телевидения. Таким образом, навыки расчета ВОЛС являются необходимыми для качественного выполнения современных проектов в отрасли связи.

–  –  –

1. И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов и др. «Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник» - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.: ил.



2. В.А. Андреев, В.А. Бурдин, Б.В. Попов, А.И. Польников; Под ред. Б.В. Попова «Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи» - М.: Радио и связь, 1995. - 200 с.: ил.

3. И.И. Гроднев, Н.Д. Курбатов «Линии связи: Учебник для вузов». - 4-е изд., перераб. и доп.

- М.: Связь, 1980. - 440 с.: ил.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0_ %D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8_%D0%BF%D0%BE_ %D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE %D1%81%D1%82%D0%B8_%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%B5%D0%BB %D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F (список городов России с населением более ста тысяч жителей)

5. http://www.ati.su/Default.aspx (АвтоТрансИнфо)

6. http://ruslana.vin.ua/index?tov_elektr-3_rus (кабельно-проводниковая продукция)

7. Конспект лекций по курсу НСЭиСЗ.

8. Панкратов В.Г., Морозов Б.Н. «Задания и методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Линии связи» - М.: 2002

9. http://www.simbexpert.ru/?snips/snip/44553/ (руководство по защите оптических кабелей от ударов молний)

10. http://www.rusoptika.ru/index.php/2008-12-24-07-54-33/2009-01-19-10-31-31.html (прокладка ОК в ЗПТ)

11. http://www.mgss.ru/index.html (Межгорсвязьстрой) 12 http://www.fot-company.ru/book/b2-9-2-1.html (компания «Волоконно-оптическая техника»)





Похожие работы:

«УДК 37(476) СТРАТЕГИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА С.В. Абламейко1, Ю.И. Воротницкий1, Н.И. Листопад2 белорусский государственный университет, Минск; Главный информационно-аналитический центр Министерства образования Республики Беларусь, Минск Рассмотрены основные направления информатизации национальной системы образования в условиях развития информационного общества. Исследованы проблемы обеспечения информационной...»

«УПРАВЛЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИЕЙ: ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ И ПРОЦЕССНЫЙ ПОДХОДЫ Трубицина К.А., студентка Орловского филиала Финансового университета, 2 курс, направление «Бизнес-информатика». Орел, Россия Научный руководитель: Агеев Александр Владимирович, к.э.н., доцент, доцент кафедры «Математика и информатика» Орловского филиала Финансового университета. Орел, Россия MANAGEMENT ORGANIZATION: FUNCTIONAL AND PROCESS APPROACH Trubitsina K.A. the student of the Orel branch Financial University 2 course, the...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики Л.А. Сафонова, Г.Н. Смоловик Интеграция России в мировое информационное пространство: проблемы и перспективы Новосибирск 2005 УДК 654.1 (075.8) Проф. к.э.н. Л.А.Сафонова, Г.Н.Смоловик: Монография / СибГУТИ. Новосибирск, 2005. – 143 с. В монографии рассмотрены основные проблемы, стоящие перед телекоммуникационным...»





 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.