Проектирование междугородной магистрали между Москвой и Смоленском с использованием оптического кабеля

Государственный комитет Российской Федерации

 по связи  и информатизации

 

Московский технический университет

связи и информатики

 

Кафедра линий связи

 

 

 

 

 

 

Вариант №84.

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

"Проектирование междугородной  магистрали между Москвой и  Смоленском с использованием

оптического кабеля "

 

 

 

 

Выполнила:

Серегина Е.В.

Студ. билет №1МС96084

Группа №МС9602

Проверил:

Морозов Б.Н.

 

 

 

 

 

Москва 1999

Оглавление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание.

 

При проектировании зоновой линии связи с использованием оптического кабеля (ОК) необходимо:

1. Выбрать и обосновать трассу зоновой линии связи между заданными пунктами, а также определить необходимое число каналов между ними;
2. выбрать систему передачи и определить требуемое число оптических волокон (ОВ) в ОК;
3. разобрать конструкцию и вычертить поперечный разрез ОК с указанием его марки;
4. описать принципы построения трактов волоконно-оптических линий связи (ВОЛС);
5. рассчитать параметры передачи многомодового градиентного ОВ:

а) числовую апертуру,

б) коэффициент  затухания (ослабления),

в) дисперсию  и пропускную способность.

6. определить длину регенерационного участка и привести схему размещения линейных регенераторов на проектируемой линии;
7. рассчитать надежность магистрали;
8. составить смету на строительство линейной части по укрупненным показателям и определить стоимость канало-километра линейных сооружений проектируемой оптической линии.

    

 

 

 

 

 

 

Исходные данные.

 

 

 

Трасса Москва – Смоленск.

 

Исходные данные к расчету параметров передачи ОВ:

    

n1	l, мкм	dc, мкм
1.470	1.24	49

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные к расчету длины регенерационного участка.

        

Рпер, дБ×м	, дБ×м	ан, дБ	ар, дБ
+5	-57	0.3	1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор трассы зоновой линии связи и определение числа каналов.

 

Трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы, можно свести к трем основным: минимальные капитальные затраты на строительство; минимальные эксплуатационные расходы; удобство обслуживания.

Для обеспечения первого требования учитывают протяженность трассы, наличие и сложность пересечения рек, железных и шоссейных дорог, трубопроводов, характер местности, почв, грунтовых вод, возможность применения механизированной прокладки, необходимость защиты сооружений связи от электромагнитных влияний и коррозии, возможность и условия доставки грузов (материалов, оборудования) на трассу.

Для обеспечения  второго и третьего требований учитывают  жилищно-бытовые условия и возможность  размещения обслуживающего персонала, а также создание соответствующих  условий для исполнения служебных  обязанностей.

Для соблюдения указанных требований траса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий, усложняющих  и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода автомобильных дорог или вдоль профилированных проселочных дорог. Допускается спрямление трассы кабеля, если прокладка вдоль автомобильной дороги значительно удлиняет трассу.

При пересечении водных преград переходы выбирают в тех  местах, где река имеет наименьшую ширину, нет скальных и каменистых грунтов, заторов льда и т.д. Следует избегать в месте перехода обрывистых или заболоченных берегов, перекатных участков, паромных переправ, стоянок судов, причалов и т.д.

 

 

Возможны несколько  вариантов проектирования трассы. Рассмотрим маршрут вдоль автомобильной дороги и вдоль железной дороги.

 

1. Вдоль автомобильной дороги: Одинцово – Кубинка – Дорохово – Можайск – Бородино – Уваровка – Вязьма – Истомино – Ярцево – Каменка – Липуны – Смоленск.

 

2. Вдоль железной дороги: Одинцово – Голицыно – Кубинка – Дорохово – Можайск – Уваровка – Гагарин – Туманово – Вязьма – Семлево – Издешково – Сафоново – Ярцево – Кардымово – Смоленск.

 

К достоинствам обоих маршрутов можно отнести  удобство доставки грузов, хорошие  жилищно-бытовые условия, а также возможность размещения обслуживающего персонала и создание соответствующих условий для исполнения служебных обязанностей.

 

 

 

Составим сравнительную  таблицу:

 

Параметр	Вариант 1	Вариант 2
Длина трассы, км	378	467
Количество  пересечений рек	10	10
Количество  пересечений железных/автомобильных  дорог	9	11

 

На основе сравнения  можно сделать вывод о предпочтении первого варианта трассы (вдоль автомобильной  дороги).

 

 

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 любом областном  центре и в области в целом  может быть определена на основании  статистических данных последней переписи населения. Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения

, чел.,

где – народонаселение в период переписи населения, чел.,

      р – средний годовой прирост населения в данной местности, %,

      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 .

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 .

Учитывая это, а также  то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородней связи  имеют превалирующее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используют приближённую формулу:

,

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

 – коэффициент тяготения,  ;

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

 и  – количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0.3, количество абонентов в зоне АМТС

.

 

Общее число каналов по упрощенной формуле

,

где – число двухсторонних телефонных каналов;

      – число двухсторонних телевизионных каналов.

 

 

2. Выбор системы передачи и определение требуемого числа оптических волокон (ОВ) в оптическом кабеле (ОК).

 

Для организации связи будем  использовать систему с аппаратурой  ИКМ-480 на 480 каналов.

Требуемое число  ОВ в ОК выбирают на основе рассчитанного числа каналов для телефонной связи и выбранной системы передачи. Следует учесть, что двустороннюю связь осуществляют по двум ОВ: по одному ОВ передаются сигналы в прямом направлении (Москва – Смоленск), а по другому – в обратном (Смоленск – Москва). В обоих направлениях сигналы передаются на одной и той же оптической несущей частоте.

При использовании  одной несущей частоты получают следующее число ОВ: для организации 410 телефонных каналов требуется два ОВ (одно для передачи в сторону А – Б и одно в обратную сторону Б – А).

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Разработка конструкции и вычерчивание поперечного разреза ОК.

 

При разработке конструкции ОК следует  учитывать ряд требований:

• кабель должен быть надежно защищен от наружных механических воздействий;
• при изгибе кабеля или при его растягивании в процессе прокладки ОВ должны оставаться неповрежденными по всему сечению кабеля;
• в конструкции должны быть, как минимум, две медные жилы, по которым к регенераторам подается дистанционное электропитание по системе "провод – провод", в отдельных случаях оно может подаваться по системе "провод – металлическая оболочка".

На практике обычно используют концентрическую  конструкцию ОК. Она характеризуется  осесимметричным расположением  оптических модулей (ОМ) в сердечнике кабеля, которые образуют один или несколько повивов. ОМ – это конструктивный элемент, состоящий из одного или нескольких ОВ и армирующих элементов, расположенных в общей оболочке, причем каждое ОВ является самостоятельной передающей средой. Помимо ОМ в конструкцию ОК обязательно входят силовые армирующие элементы, демифирующие слои и наружное покрытие.

Оптическое  волокно снаружи покрывают тонкой лаковой пленкой и однослойным или двухслойным полимером, отсюда внешний диаметр волокна 0.5-1 мм. ОВ свободно без натяжения располагается внутри полой пластмассовой трубки, заполненной мягкими синтетическими волокнами.

Силовой элемент обычно располагают в центре конструкции кабеля. Его изготавливают из прочного полимера или стали. Для упрочнения конструкции силовые элементы дополнительно могут располагаться и среди ОВ в повивах. В зависимости от заданного числа ОВ в ОК расположение силовых элементов будет различным в разных повивах.

Наружное  покрытие обеспечивает защиту сердечника кабеля от механических и климатических воздействий. Его обычно изготавливают в виде полиэтиленовой оболочки толщиной 0,5-2,5 мм.

 

Конструкция ОК типа ОКЗ-1-(0,7-1,5) – 4/4:

1 – оболочка оптического модуля, 1-2,5 мм; 2 – оптическое волокно; 125 мкм; 3 – силовые элементы (жилы); 4 – изоляция жилы; 5 – центральный силовой элемент; 6 – оболочка центрального силового элемента толщиной 0,5 мм, 1,7-3,9 мм; 7 – обмоточная лента толщиной 0,5 мм; 8 – оболочка из полиэтилена толщиной 1,5 мм; 9 – армирующий элемент (изолированные стальные проволоки) 1,5 мм; 10 – обмоточная лента толщиной 0,5 мм; 11 – наружная оболочка из полиэтилена толщиной 2 мм; 12 – защитное покрытие ОВ     0,5-1 мм.

4. Принципы построения трактов волоконно-оптической линии связи.

В направлении А – Б  групповой сигнал с выхода передающей части аппаратуры ИКМ подается на преобразователь кода (ПК), где осуществляется преобразование двоичного кода в  линейный сигнал ВОЛС. Такое преобразование необходимо, когда применяется стандартная аппаратура ИКМ, в которой используется двоичный код, содержащий импульсы положительной и отрицательной полярности и паузы. Этот двухполярный сигнал преобразуется в однополярный, содержащий только положительные импульсы и паузы.

Усилительный  сигнал подается на электронно-оптический преобразователь (ЭОП), в качестве которого обычно используют полупроводниковый  лазер (ПЛ) или светодиод (СД). Излучаемая лазером или светодиодом мощность, т.е. соответственно интенсивность света, примерно пропорциональны протекающему току сигнала. Согласующее устройство (СУ) предназначено для эффективного ввода излучения в ОВ.