Проектирование волоконно-оптической линии передачи

Содержание

 

Рецензия 2

Введение 3

1. Цель и задачи курсового проекта по проектированию кабельной линии связи 5

2. Выбор трассы кабельной линии связи 6

2.1. Основные критерии выбора трассы кабельной линии связи 6

3. Выбор конструкции электрического кабеля связи 8

3.1. Определение конструкции кабеля и способа организации связи 8

3.2. Уточнение конструкции коаксиального ЭКС реконструируемой линии 8

4. Расчёт параметров передачи кабельных цепей реконструируемой линии 9

4.1. Общие положения по расчёту параметров передачи кабельных цепей 9

4.2. Расчёт параметров передачи коаксиальных кабелей 10

4.3. Размещение регенерационных пунктов по трассе кабельной линии 14

5. Расчёт параметров взаимных влияний между цепями 15

5.1. Общие положения 15

5.2. Расчёт параметров взаимных влияний между цепями коаксиального кабеля 15

6. Защита электрических кабелей связи от влияния внешних электромагнитных полей 17

6.1. Основные положения 17

6.2. Расчёт опасных магнитных влияний 18

6.3. Нормы опасного магнитного влияния 22

6.4. Расчёт и защита кабелей связи от ударов молнии 23

6.5. Расчёт надёжности проектируемой кабельной магистрали 26

7. Проектирование волоконно-оптической линии передачи 28

7.1. Выбор и обоснование ВОСП 28

7.2. Выбор и обоснование типа оптического волокна (ОВ) 29

7.3. Выбор и обоснование типа оптического кабеля (ОК) 30

7.4. Выбор и обоснование схем организации связи 31

7.5. Размещение ретрансляторов по трассе магистрали 31

7.6. Обеспечение доступа абонентов к цифровым каналам связи 33

8. План организации работ по строительству и монтажу проектируемой линии 35

8.1. Общие положения 35

Заключение 38

Литература 39

Введение

 

Наряду с перспективными волоконно-оптическими линиями передачи (ВОЛП) на магистральных и внутризоновых  сетях связи Казахстана в настоящее время широко используются симметричные и коаксиальные электрические кабели связи (ЭК), срок службы которых исчисляется десятками лет. Поэтому важной задачей является реконструкция кабельных линий связи, построенных на базе ЭК с целью повышения эффективности использования и замены устаревших аналоговых систем передачи (АСП) на цифровые системы передачи (ЦСП), а также их сочетание с ВОЛП на этапе проектирования и строительства современных сетей связи.

Одним из основных направлений  развития Взаимоувязанной сети связи (В) является широкое внедрение ВОЛП с использованием кольцевых структур построения сети и многоканальных телекоммуникационных систем на базе плезиохронной (PDH) и синхронной (SDH) цифровой иерархии. Это требует глубоких теоретических знаний, овладения навыками проектирования, реконструкции, строительства и эксплуатации линейных сооружений связи, являющихся наиболее дорогостоящими и трудоемкими элементами сети связи.

При подготовке специалистов многоканальных телекоммуникационных систем важное место занимают вопросы выбора наиболее целесообразных технико-экономических вариантов реконструкции и проектирования линий связи, многофакторный подход к проектированию для получения максимального эффекта при минимуме затрат.

Это наиболее полно  реализуется при сопоставлении  в процессе проектирования традиционных электрических кабелей и перспективных оптических кабелей связи.

 

1. Цель и задачи курсового проекта по проектированию кабельной линии связи

Основной целью курсового  проекта по проектированию кабельной  линии связи является закрепление  и углубление знаний, полученных при  изучении направляющих систем; электросвязи, решение конкретных задач по реконструкции подземных кабельных линий на базе традиционных медножильных кабелей связи и проектированию перспективных ВОЛП. Исходные данные к контрольной работе составлены таким образом, что необходимо произвести реконструкцию существующей линии на базе ЭКС с заменой системы передачи (СП) и выполнить проектирование вновь строящейся линии с использованием оптических кабелей связи (ОКС). Эта ВОЛП будет являться составным элементом новой телекоммуникационной сети на базе РОН и ЗОН.

В исходных данных три населенных пункта. Между первыми двумя - существующая линия на базе ЭКС, между вторым и третьим - проектируемая ВОЛП.

В процессе контрольной работы необходимо решить следующие задачи:

1. В соответствии с исходными данными определить конструкцию и марку ЭКС, используемого в реконструируемой линии, вычертить его поперечный разрез в масштабе с указанием типа и марки ЭКС.
2. Рассчитать параметры передачи ЭКС в диапазоне частот ЦСП, выбранной для реконструкции. Определить длину регенерационного участка (РУ) этой ЦСП на линии.
3. Определить трассу реконструируемой кабельной линии между заданными  населенными   пунктами  и  произвести  размещение  необслуживаемых (НРП) и обслуживаемых (ОРП) ре генерационных пунктов для вновь устанавливаемой ЦСП. При этом необходимо задействовать точки установки усилительных пунктов предыдущей СП на реконструируемой линии.
4. Рассчитать параметры взаимного влияния в диапазоне частот вновь устанавливаемой ЦСП, принять необходимые меры по обеспечению заданных норм.
5. В соответствии с индивидуальным заданием рассчитать опасное магнитное влияние ЛЭП на ЭКС, дать рекомендации по повышению эффективности защиты.
7. Выбрать и обосновать наиболее целесообразный вариант трассы ВОЛП между заданными пунктами, предусмотреть возможность подвески ОКС на отдельных участках трассы с целью снижения затрат на строительство.
8. Выбрать и обосновать применение схемы организации связи, оптического волокна (ОВ), конструкции ОКС, волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), исходя из заданного числа каналов и расстояния между оконечными пунктами. Вычертить поперечный разрез ОКС в масштабе с указанием типа и марки кабеля.
9. Рассчитать длину РУ по энергетическим характеристикам ВОСП, затуханию ОКС и дисперсии.
10. Произвести размещение НРП и ОРП по трассе ВОЛП.
11. Рассчитать показатели надежности кабельной магистрали.
12. Составить план организации работ по строительству ВОЛП и ведомость расхода основных материалов и оборудования при строительстве. 
    

2. Выбор трассы кабельной линии связи

1. Основные критерии выбора трассы кабельной линии связи

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

Для обеспечения первого  требования учитывают протяженность  трассы, количество пересечений рек, шоссейных и железных дорог, возможность  применения механизированной прокладки, а так же возможность снижения затрат на защиту линии связи от опасных и мешающих влияний со стороны высоковольтных линий и коррозии. Для обеспечения второго и третьего требований учитывают варианты прохождения трассы, возможность обеспечения хороших жилищно-бытовых условий для обслуживающего персонала.

Для соблюдения указанных  требований трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий. За пределами населенных пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода автомобильных дорог. Допускается спрямление трассы кабеля, если прокладка вдоль автомобильной дороги значительно удлиняет трассу. Причем для ОКС допускается подвеска на опорах ЭЖД и ЛЭП. При выборе варианта трассы используется карта местности между заданными пунктами, обычно это атлас автомобильных дорог России III. На территории городов кабель прокладывается в телефонную канализацию, причем стремятся к максимальному использованию существующей канализацию и резервных каналов. Ориентировочный объем прокладки кабеля в канализации устанавливается в пределах 3-4 км на каждый город с населением до 500 тыс. жителей, расположенный по трассе. Из общей протяженности канализации 40-50 % принимается как существующая. От всей протяженности трассы 5-10 % предусматривается на прокладку кабеля вручную, а остальная часть прокладывается кабелеукладчиком.

Между первым и вторым населенным пунктом согласно табл. 2.1. методических указаний производится реконструкция линии, между вторым и третьим - проектирование ВОЛП.

Согласно варианту номер 89 трасса реконструируемой и проектируемой линии: Череповец – Тихвин – Санкт-Петербург.

В таблице 1 приводится сравнение  и обоснование выбранного варианта из трех рассматриваемых. Основные показатели сравниваемых вариантов ВОЛП сводятся в таблицу 1.

 

 

 

 

 

 

 Таблица 1.

Характеристика трассы	Единицы измерения	Количество единиц по вариантам
			вариант №1	вариант №2	вариант №3
1 .Общая протяженность  трассы:	км	276	322	306
- вдоль шоссейных дорог		—	322	120
- вдоль железных дорог		276	—	186
- вдоль грунтовых дорог		—	—	—
- по бездорожью		—	—	—
2. Способы прокладки кабеля:	км
- кабелеукладчиком		257	301	286
- вручную		3	5	4
- в канализации		16	16	16
- подвеска		—	—	—
3. Количество переходов:
- через судоходные и сплавные реки	1 пер.	—	—	—
- через несудоходные реки		3	3	3
- через шоссейные дороги		1	4	3
4. Число обслуживаемых  регенерационных пунктов	1 пункт	1	1	1

 

 

 

Рисунок 1. Варианты трасс  КЛС Череповец-Тихвин.

Как наиболее удобный и  экономически выгодный, выбираем вариант 1.

3. Выбор конструкции электрического кабеля связи

1. Определение конструкции кабеля и способа организации связи

Конструкция ЭКС реконструируемой линии определяется индивидуальным заданием, исходя из заданного числа  каналов и задействованной СП согласно табл. 2, в которой устанавливается не только тип кабеля (коаксиальный или симметричный), но также его емкость, диаметр проводников, материал и конструкция изоляция жил и оболочки кабеля. В КП необходимо определить, пользуясь учебником / 2 / или справочником / 3 / конструктивные размеры поясной изоляции, оболочки и внешних покровов наиболее близких по конструкции кабелей, выпускаемых промышленностью. Необходимо учесть, что в грунт прокладывается ЭКС с ленточной броней, под воду - с круглопроволочной броней, в канализацию - без брони.

Таблица 2.

№ вар.	СП до реконструкции	СП после реконструкции	Число каналов после реконструкции  ЭКС	Тип и ёмкость ЭКС	Диаметр жил СК или внутр. пров-ка коакс. пары, мм
17	К-300	ИКМ-480х2	900	КК 4КП	1,2
№ вар.	Тип изоляции ЭКС	Толщина сплошной изоляции или лент корд. изоляции, мм		Материал оболочки ЭКС
17	ТП	-	-	Pb

 

2. Уточнение конструкции коаксиального ЭКС реконструируемой линии

Расчёт конструкции коаксиального  кабеля во многом аналогичен расчёту  симметричного кабеля. По заданному  значению диаметра внутреннего проводника и изоляции коаксиальной пары (КП) прежде всего определяют внутренний диаметр внешнего проводника, исходя из нормируемого значения волнового сопротивления          Z_в = 75 Ом:

                                                             (3.1)

где     - значение эквивалентной относительной диэлектрической проницаемости изоляции, определяемое по табл. 4.5;

           d - диаметр внутреннего проводника, мм;

         D - внутренний диаметр внешнего проводника, мм.

Отсюда D определится из выражения:

                                                               (3.2)

 

Наружный диаметр КП определяется по формуле:                               (3.3)

где    t - толщина внешнего проводника, берётся из справочника для ближайшего по конструкции коаксиального стандартного кабеля (для кабеля МКТС-4 1,2/4,6 толщина внешнего проводника t=0,1 мм).

 

Диаметр сердечника кабеля, состоящего из четырёх КП одинакового  размера, будет равен:

 

                                                           (3.4)

В кабеле, содержащем четыре одинаковых КП, размещается пять симметричных групп.

В проекте используются, как правило, кабели небронированные - для прокладки в канализации, бронированные стальными лентами - для прокладки непосредственно  в грунте и бронированные круглыми проволоками - для прокладки через судоходные и сплавные реки.

Выбираем малогабаритный кабель типа МКТС-4. Внутренний проводник  этого кабеля - медный, диаметром 1,2 мм. Изоляция - воздушно-полиэтиленовая, баллонного типа. Внешний проводник  медный, с продольным швом, толщиной 0,1 мм. Экран - из двух стальных лент толщиной по 0,1 мм. Четыре коаксиальные пары скручивают вместе с пятью сигнальными парами Диаметром 0,5 мм и покрывают поясной изоляцией. Снаружи располагается свинцовая оболочка и соответствующий броневой покров.

 

Рисунок 2.  Малогабаритный коаксиальный кабель МКТС-4 - поперечный разрез.

1-свинцовая оболочка; 2-поясная  изоляция; 3-бронепроволока; 4-подушка; 5-две бронеленты;

 

Кабель МКТ-4 применяется  для 300-канальной системы высокочастотной связи (К-300) в диапазоне 60—1300 кГц. Система питания — дистанционная. Необслуживаемые пункты устанавливаются через 6 км, обслуживаемые — через 120 км. Система связи — четырехпроводная, одноголосная. Аппаратура дает усиление до 44 дБ.

4. Расчёт параметров передачи кабельных цепей реконструируемой линии

1. Общие положения по расчёту параметров передачи кабельных цепей

Параметры передачи кабельных  цепей рассчитываются с целью  оценки электрических свойств используемого  в проекте кабеля и для последующего размещения регенерационных пунктов  по трассе кабельной линии.