Проектирование волоконно-оптических линий связи

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Ноября 2015 в 17:42, курсовая работа

Описание работы

Основные достижения и возможности ВОСП связаны с появлением полупроводниковых лазеров и волоконных световодов с небольшим затуханием.
Первые лазеры( л=0,85 мкм) для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) имели невысокую эффективность, так как работали в первом окне прозрачности волокна. Первые волоконные световоды (многомодовые со ступенчатым профилем показателя преломления) из-за большой межмодовой дисперсии имели полосу пропускания не более 20 МГцкм. Многомодовые волоконные световоды с градиентным профилем показателя преломления обеспечили увеличение полосы пропускания до 160 МГцкм.

Файлы: 1 файл

курсовой баха.docx

— 181.16 Кб (Скачать файл)

Для Павлодара:

, аб

Для Семипалатинска :

, аб

Количество телефонных каналов:

 

 

Таким образом, мы определили число каналов для телефонной связи между заданными оконечными пунктами, 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

 

                           nаб=nтф+nтг+nпв+nпд+nпг+nтр ,                                         (3.4)

где

nтф – число двухсторонних каналов для телефонной связи;

nтг – то же для телеграфной связи;

nпв – то же для передачи проводного вещания;

nпд – то же для передачи данных;

nпг – то же для передачи газет;

nтр – транзитные каналы.

 

Поскольку число каналов для организации связи различного назначения может быть выражено через число телефонных каналов, т.е. каналов ТЧ, например: 1 ТГ кан. = 1/24 ТФ кан.; 1 ПВ кан. = 3 ТФ кан. и т.д., целесообразно общее число каналов между заданными пунктами выразить через телефонные каналы. Для курсового проекта можно принимаем

 

                                                                    (3.5)

Тогда общее число каналов рассчитываем по упрощенной формуле

                                                                                                (3.6)

где

  – число двухсторонних телефонных каналов.

 

1 телефонный канал эквивалентен  скорости 64 кбит/с, и скорость передачи  равна :

                                                                                       (3.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Выбор волоконно-оптического  кабеля

 

Выбор оптического кабеля (ОК) обуславливается условием прокладки ОК, типом волокна, а также числом волокон. В нашем случае кабель прокладывается в грунт, а также предусмотрены переходы через реки.

Характерными особенностями конструкции оптического кабеля должны быть:

  • малые размеры и масса;
  • большая строительная длина (4 - 6 км и более);
  • малая величина километрического затухания;
  • отсутствие необходимости содержания оптического кабеля под избыточным воздушным давлением;
  • стойкость к электромагнитным (гроза, ЛЭП и др.) воздействиям.

 

Кабель ДПС

Конструкция

Кабель ДПС содержит центральный оптический модуль (ЦОМ), Поверх ЦОМ наложена алюминиевая лента с полимерным покрытием.

Свободное пространство в оптическом модуле заполнено гидрофобным заполнителем.

Кабель имеет внутреннюю оболочку из полиэтилена и наружную. Наружная оболочка выполняется в трех вариантах: полиэтиленовая (ДПС, СПС, ДАС, САС), из материала, не распространяющего горение (ДПН, СПН) и из не содержащего галогены материала, не распространяющего горение (ДПГ, СПГ). Кабель защищен броней из стальных оцинкованных проволок.

Назначение

Предназначены для прокладки в кабельной канализации, трубах, коллекторах, ручным или механизированным способами. Изготавливаются с центральным силовым элементом из стального троса или диэлектрического стеклопрутка. Как правило, используется на городских магистральных линиях связи.

Характеристики

Параметр

Значение

Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН

7,0 … 80,0

Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см

> 1,0

Стойкость к изгибам на угол 90° (*)

20 циклов

Стойкость к осевым закручиваниям на угол ±360° на длине 4м

10 циклов

Стойкость к ударной нагрузке одиночного воздействия, Дж

20

Рабочий диапазон температур, C°

-60 … +70 -40 … +60

Низшая температура монтажа, C°

-30 -10

Номинальный наружный диаметр, мм

13,5 … 24,0

Максимальная масса, кг/км

300 … 1100

Электрическое сопротивление наружной оболочки, МОм

> 2000


Маркировки ДПС: ДКП-03,ОПС, ОАС,ОМЗКГМ,ОКЛК,ДПС, ДПН, ДПГ, СПС, СПН, СПГ, ДАС, САС,ИКБ-М, ИКБ2-М, ОМЗКГМ, ДАС, ОГД, ОПУ, ОКЛК, ДАУ, ДПУ, ДКП, СКП, ДКПа, СКПа, ДКН, СКН, ОКБ, ОКБН, ОКБ-М, ОКП

 

 

 

 

 

 

 

 

Защита от влаги: водоблокирующая лента, наложенная продольно на сердечник кабеля. Промежуточная оболочка полиэтиленовая, толщиной не менее 1 мм.

Броня: повив круглых оцинкованных стальных проволок с заполнением гидрофобным компаундом.

Защитная оболочка: светостабилизированный полиэтилен, номинальной толщиной не менее 2,2 мм, пустоты в повиве бронепроволок заполнены гидрофобным компаундом.

Оптическое волокно, используемое в оптических кабелях связи, обладает емкостью полмиллиона телефонных разговоров или 600 ТВ цифровых каналов одновременно. Секрет такой емкости в чистоте кварцевого стекла, используемого для оптического волокна. Волокно состоит из сердечника, образованного легированным кварцевым стеклом, окруженного отражающей оболочкой из чистого кварцевого стекла. Слои акрилата защищают волокно и предохраняют от проникновения влаги и агрессивных химических соединений. Чистота и различные оптические свойства отражающей оболочки и сердечника позволяют направлять свет по волокну на расстояние, превышающее 300 км без усиления.

С развитием магистральных и локальных волоконно оптических сетей связи было освоено производство нескольких дополнительных типов одномодовых оптических волокон, отличающихся величиной затухания, его распределением по спектру и дисперсией. Распространение света в волоконном световоде характеризуется множеством параметров, самыми важными из которых являются потери на распространение и дисперсия в заданном спектральном диапазоне.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчет суммарных  потерь в оптическом тракте

 

Оптическая линия связи соединяет оптические интерфейсы. В состав оптической кабельной системы входят все компоненты, обеспечивающие оптическое соединение передатчика одного интерфейса с приемником другого:

  • оптический кабель;

  • соединительные шнуры;

  • оптические переключатели;

  • разъемные соединители;

  • неразъемные соединители.

При прохождении каждого из этих элементов оптический сигнал испытывает определенные потери. На компенсацию потерь в оптическом кабеле расходуется только часть энергетического потенциала приемопередатчиков оптических трансиверов. Оставшийся резерв распределяется на потери в неразъемных соединителях, коннекторах промежуточных и оконечных оптических кроссов, энергетический запас и т.д.

Таблица 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Расчет участка  регенерации

 

При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (La) и длина участка регенерации по широкополосности (LB), так как причины, ограничивающие предельные значения La и LB независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величины длины участка регенерации по затуханию:

La макс – максимальная проектная длина участка регенерации;

La мин – минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки величин длин участка регенерации используем следующие выражения:

 

                    , км                                                     (3.8)

                         , км                                                            (3.9)

                              , км                                                           (3.10)

где Амакс, Амин (дБ) – максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 10-10

aок= 0,22(дБ/км) – километрическое затухание выбранного ОК;

aнс= 0,03(дБ) – среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

Lстр – среднее значение строительной длины на участке регенерации для выбранного кабеля (км);

aрс= 0,2(дБ) – затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;

n – число разъемных оптических соединителей на участке регенерации, равно 2:1 на передаче и 1 на приёме;

t = 18 – суммарная дисперсия одномодового ОВ в выбранном ОК;

Dl= 1(нм) – ширина спектра источника излучения;

В = 311(Мбит/с) – широкополосность цифровых сигналов, передаваемых по оптическому тракту;

М (дБ) – системный запас ВОЛП по кабелю на участке регенерации, исходя из наихудших условий зададимся значением 6 дБ.

Максимальное значение перекрываемого затухания определяем:

 

                                Амакс = pпер.max – pпр.min, дБ;                                        (3.11)

где pпер.max – максимальная мощность оптического излучения передатчика, она равна (-3)дБм

p пр.min– гарантированная чувствительность приемника, она равна

(-32.5)дБм

                                Амакс = -3-(-32,5)=29,5 дБ;

Минимальное значение перекрываемого затухания определяется:

                                 Амин = pпер.max – pпер.max , дБ;                                     (3.12)

 где 

pпер.max – максимальная мощность оптического излучения передатчика, она равна (-3) дБм;

pперегр.max– уровень перегрузки приемника, он равен (-8) дБм.

Амин = -3-(-8)=5 дБ;

 

 

 

 

 

Так как в результате расчётов было получено LВ>Laмакс с учетом требуемой способности ВОЛП (В) на перспективу развития, то оборудование и кабель выбраны правильно.

Произведём размещение регенерационных пунктов. Расстояние между не превышают максимального и минимального допустимого расстояния между регенерационными пунктами, то есть на трассе между оконечными пунктами и ОРП достаточно установить по одному необслуживаемому регенерационному пункту (НРП).

 

 

 

 

 

 

3.5 Расчет основных  характеристик оптического волокна

 

Простейшее оптические волокна (ОВ) представляет собой круглый диэлектрический (стекло или прозрачный полимер) стержень, называемый сердцевиной, окружённый диэлектрической оболочкой. Показатель преломления материала сердцевины , всегда больше показателя преломления оболочки .

Показатель преломления оболочки обычно постоянен, а показатель преломления сердцевины в общем случае является функцией поперечной координаты. Эту функцию называют профилем показателя преломления.

Если показатель преломления сердцевины от центра к краю изменяется плавно, то такие ОВ называют ОВ с градиентным профилем показателя преломления или градиентным.

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую апертуру:

                                  ;                                                    (3.13)

 

где:

n1=1,49 – показатель преломления сердцевины ОВ;

n2=1,486– показатель преломления оболочки ОВ.

 

Отсюда найдем значение апертурного угла:

 

                                          (3.14)

arcsin(0,2301)=13,302 град

 

В зависимости от числа распространяющихся на рабочей частоте мод ОВ имеют два режима работы: одномодовые и многомодовые. В настоящее время принято при длинах волн равным 0,85 – 1,55 мкм применять ОВ с диаметром сердцевины 8 - 10 мкм для одномодовой передачи.

Значение нормированной частоты рассчитываем по формуле:

                                      ;                                                       (3.15)

 

где: 

  – радиус сердцевины  ОВ;

λ=1,55 мкм –длина волны.

 

Определим число мод для ступенчатого ОВ:

                                                 ;                                                   (3.16)

 

Определим число мод для градиентного ОВ:

                                                                                                     (3.17)

 

Определим критическую частоту ОВ:

                                                                                              (3.18)

 

где:   

 – скорость  света;

λ=1,55 мкм –длина волны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор типа  кабеля и описание его конструкции

 

Оптический кабель (ОК) может быть проложен по опорам железных дорог, на линиях электропередачи, в силовых кабелях, в канализационных и водопроводных трубах, по руслу рек и дну озер, вдоль автомобильных дорог. Подразделяют оптические кабели по таким признакам, как: назначение и условия применения; способ прокладки; конструктивные и технологические особенности; число ОВ и электрических жил (табл.3.2).

Информация о работе Проектирование волоконно-оптических линий связи