Проект магистральной ВОЛП на участке г. Омск – г. Тюмень

Возможны несколько вариантов  проектирования трассы. Рассмотрим маршрут  вдоль автомобильной дороги и  вдоль железной дороги (прокладка кабеля будет производиться в грунт).

Варианты прокладки кабеля:

1. Справа от автомобильной дороги Р-402 в направлении Омск-Тюмень.
2. Слева от автомобильной дороги Р-402 в направлении Омск-Тюмень.

Таблица 1.1. Характеристика вариантов трассы

Характеристика трассы	Ед. измер.	Количество единиц по вариантам
		вариант № 1	вариант № 2
1.0бшая протяженность трассы: вдоль автомобильных дорог; вдоль грунтовых дорог, бездорожье.	Км	610	610
2. Количество переходов: через судоходные реки; через несудоходные реки; через железные дороги; через автомобильные дороги.	1 пер	- 3 5 50	- 14 8 62
3. Число обслуживаемых  регенерационных пунктов	1 пункт	2

 

Как видно из таблицы 1.1, наиболее оптимальным вариантом является прокладка кабеля по первому варианту, так как имеет наименьшее количество переходов через автомобильные дороги, железнодорожные пути, а также через несудоходные реки.  Данный вариант проходит вдоль автомобильной дороге, что упрощает доступ ремонтной бригаде в случае каких-либо неполадок.

Карта с вариантами прокладки кабеля находится в приложении к данному курсовому проекту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет необходимого числа каналов

 

Число каналов, связывающих заданные оконечные  пункты, в основном зависит от численности  населения в этих пунктах и  от степени заинтересованности отдельных  групп населения во взаимосвязи.

Численность населения в области в целом  может быть определена на основании  статистических данных последней переписи населения. Количество населения в  заданной области с учетом среднего прироста населения:

 

, чел.,

 

где:

 –  народонаселение в  период переписи населения, чел.;

 – средний годовой прирост  населения в данной местности, %, (по  статистическим данным это  величина составляет примерно 2%)

t – период, определяемый как разность между  назначенным годом перспективного  проектирования и годом проведения  переписи населения.

 

Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет  вперед по сравнению с текущим  временем, следовательно:

,

 

где:

  – год составления проекта;

  – год,  к которому относятся данные .

Для Омской области (а):   лет;

Для Тюменской области (б):   лет;

Соответственно: чел.;

 чел.;

Степень заинтересованности отдельных групп  населения во взаимосвязи зависит  от политических, экономических, культурных и социально-бытовых отношений  между группами населения, районами и областями. Практически эти  взаимосвязи определяются через  коэффициент тяготения  . В курсовом проекте следует принять .

Кроме того, телефонные каналы в междугородней  связи имеют превалирующее значение, то  необходимо определить сначала  количество телефонных каналов между  заданными оконечными пунктами. Для  расчета телефонных каналов используют приближённую формулу:

,

где:

- постоянные коэффициенты, соответствующие  фиксированной доступности и  заданным потерям; обычно потери  задаются 5%, тогда  ;

;

 –  коэффициент тяготения,  ;

 – удельная нагрузка, т.е.  средняя нагрузка, создаваемая одним  абонентом,  ;

 – количество абонентов,  обслуживаемых той или иной  оконечной АМТС, определяется в  зависимости от численности населения,  проживающего в зоне обслуживания.

 

 

Принимаем:

m=0,38 Ht

Тогда соответственно:

  – количество аб.;

  – количество аб.;

                                                                     

 каналов.

 

Но по кабельной магистрали организуют каналы и других видов связи, а также  должны проходить и транзитные каналы. Общее число каналов между  двумя междугородными станциями  заданных пунктов:

 

,

где: 

 – число двухсторонних  каналов для телефонной связи;

  – то же для телеграфной  связи; 

  – то же для передачи  проводного вещания;

   – то же для передачи  данных;

   – то же для передачи  газет; 

  – транзитные каналы.

 

Поскольку число каналов для организации  связи различного назначения может  быть выражено через число телефонных каналов, целесообразно общее число  каналов между заданными пунктами выразить через телефонные каналы. Для курсового проекта можно  принять:

Тогда общее  число каналов рассчитывают по упрощенной формуле: 

 

Таким образом, получаем, что количество потоков E1 будет равно:

 

Возьмем:

=250Е1;

=0,4*2 ;

=0,5*2 .

В результате получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет параметров оптического волокна

 

Зная значения показателей преломления  сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую апертуру (числовая апертура – синус  входной угловой апертуры):

 

n₁ – показатель преломления сердцевины ОВ;

n₂ – показатель преломления оболочки ОВ.

 – нормированная разность  абсолютных показателей преломления

 

 

 

Отсюда найдем значение входной  угловой апертуры (входная угловая  апертура – максимально возможный  угол ввода лучей на торец световода):

Значение нормированной частоты  рассчитывается по формуле:

a – радиус сердцевины ОВ;

l - длина волны, мкм.

Определим число мод: так как данное значение нормированной частоты не превышает значения 2,405, следовательно, будет одномодовый режим распространения.

 

Расчет затухания

 

Собственное затухание волоконного  световода рассчитывается по формуле:

a_с=a_п+a_р.

где a_{п –} затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

дБ/км,                                                       

tgd - тангенс диэлектрических потерь материала сердцевины ОВ.

l - длина волны, км.

 

, дБ/км.

 

a_р – затухание рассеивания обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления:

 

 

k= 1,38×10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана ;

Т=1500 К – температура затвердевания  стекла при вытяжке;

k= 8,1×10^-11 м²/Н – коэффициент сжимаемости;

 

= 0,12563, дБ/км

     

Дополнительные кабельные затухания                      

Дополнительное затухание, обусловленное  кабельными потерями (кабельное затухание  – обусловлено условиями прокладки  и эксплуатации оптических кабелей), состоит из суммы 7 составляющих:

a_к=Sa_i          i=1¸7

где

a₁ – возникает вследствие приложения к ОВ термомеханических воздействий в процессе изготовления кабеля;

a₂ – вследствие зависимости коэффициента преломления материала ОВ;

a₃ – вызывается микроизгибами ОВ;

a₄ – вызывается вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка);

a₅ – вызывается вследствие кручения ОВ относительно его оси (осевые напряжения скручивания;

a₆ – возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ;

a₇ – возникает вследствие потерь в защитной оболочке.

  aк = 0,2, дБ / км.

 

Расчетное суммарное затухание  будет:

         a=a_с+a_к ,  дБ/км     

 

a=a_с+a_к=0,02614 + 0,12563 + 0,2 = 0,35177 дБ/км            

                                                             

Расчет дисперсии 

 

Дисперсия – рассеивание во времени  спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении  его по ОВ.

Дисперсия определяется разностью  квадратов длительностей импульсов  на входе и выходе ОВ:

,

где значения и определяются на уровне половины амплитуды импульсов.

Дисперсия не только ограничивает частотный  диапазон ОВ, но и снижает дальность  передачи сигналов. Она в общем  случае обусловлена тремя основными  факторами:

• Различием скоростей распространения направляемых мод;
• Направляющими свойствами оптического волокна;
• Параметрами материала из которого изготовлено ОВ.

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической  дисперсии.

                                                     

В свою очередь хроматическая дисперсия  состоит из материальной, волноводной  и профильной дисперсии.

Материальная  дисперсия обусловлена тем, что  показатель преломления сердцевины изменяется с длиной волны.

 

       t_мат=Dl×М(l); пс/км                                                          

М(l) – удельная дисперсия материала, .

Dl -  ширина спектра источника излучения, нм.

Dl=0,1¸3 нм для ППЛ;

Dl=10¸40 нм для СИД.

Примем Dl=1 нм;

Для l=1,55 мкм М(l)= -18

t_мат= пс/км.

волноводная дисперсия – обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны:

       t_вв=Dl×В(l); пс/км                                       

В(l) = 12 – удельная внутримодовая дисперсия

       t_вв =   пс/км.

профильная дисперсия  проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

 

        t_пр=Dl×П(l); пс/км                                          

      П(l) = 5,5 – удельная профильная дисперсия.

        t_пр = пс/км.

Результирующая дисперсия будет:

, пс/км.

, пс/км

Поскольку взято одномодовое  волокно, то модовая дисперсия в  нем отсутствует.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор системы передачи

С учетом того, что передаваемый поток обслуживается мультиплексорами уровня не ниже STM – 16, и, что на данном участке предусмотрены резервные и транзитные пути, выбираем мультиплексоры уровня STM – 16 - ADM 16/1 WaveStar™.

ADM 16/1 WaveStar™ может быть  использован для следующих целей  :

•Оконечный мультиплексор

•Мультиплексор с функцией широковещания

•Конкатенация полезных нагрузок

•Мультиплексор ввода-вывода

•Концентратор

•Сопряжение кольцевых сетей

•Дублированное соединение узлов (DNI; Dual Node Interworking)

•Небольшая система кросс-коммутации

•Линейный регенератор

Такой широкий диапазон пропускной способности сигналов обуславливает  возможность использования этой системы ADM 16/1 Wave Star в качестве важного  элемента при создании эффективных  и гибких сетей . Хотя ADM 16/1 WaveStar разработан для приложений STM-16.