Скачать .docx |
Курсовая работа: Проектирование волоконнооптической линии передачи Самара - Казань
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКОЙ
ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ Самара – Казань
Курсовая работа
Альбом
|
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
|
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
|
θА –Апертурный угол. Плоский угол θА 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. (φП >θВ ), т.е. которые будут распространятся по сердцевине ОВ.
Световые лучи (луч 2), падающие вне апертуры, будут преломляться из сердцевины в оболочку. φП <θВ , 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 αС и дополнительными потерями αК , обусловленный изгибами ОВ в кабеле: αОВ = αС + αК .
Собственные потери αС состоят из трех составляющих: затухание за счет поглощения атомами сердцевины ОВ αn , затухание αПР и затухание рассеяния αР от неоднородности сердцевины, αС = αn + αПР + αР .
Затухание поглощения атомами кварца определяется в основном величиной тангенсом угла диэлектрических потерь (tgδ≈10-12 ), величиной αn реально можно пренебречь.
Затухание αПР обусловлено резонансом собственных механических колебаний атомов примесей на длинах волн 1,3 и 1,4 мкм, поэтому на расчетной длине волны λР =1,31мкм. αПР можно пренебречь. Таким образом, ОВ можно определить из выражения αОВ = αР + αК .
αР , дБ/км – определится по формуле (8):
(8)
Кабельные потери αК в реальных условиях составляет 0,3 – 0,5 дБ/км [2].
Тогда затухание αОВ составит: αОВ = 0,459+0,5=0,955≈0,959 дБ/км.
4.4 Расчет дисперсии и коэффициента широкополосности ОВ
В одномодовом волокне дисперсия τОВ 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 lРУ , км по дисперсии определится по формуле (11):
(11)
где fT = 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 nРУ 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 ас
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
ST =0,5 – коэффициент экранирования защитного троса
SK =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 |
Кол-во |
Стоимость материалов и |
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 |
км |
44,1 |
630 |
27783 |
580 |
25578 |
3. Прокладка |
км |
567 |
66 |
37422 |
17,1 |
9695,7 |
4. Строитель |
км |
18,9 |
1020 |
19278 |
300 |
5670 |
5. Протягивание |
км |
18,9 |
137 |
2589,3 |
74,2 |
1402,38 |
6. Устройство |
Один |
27 |
275 |
7425 |
139 |
3753 |
7. Устройство |
Один |
9 |
80,6 |
725,4 |
21 |
567 |
8. Монтаж, |
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.