Шпаргалка по "Транспорту"

Дисперсия реальных световодов отличается от дисперсии объемной среды наличием волноводной структуры, изменяющей эффективный показатель преломления моды. В результате появляется особая волноводная составляющая дисперсии, которая складывается определенным способом с дисперсией материала, формируя результирующую дисперсию. Вклад волноводной дисперсии зависит от радиуса сердцевины, разности показателей преломления сердцевины и оболочки и числа оболочек. Для описания дисперсии в световоде с учетом ее волноводной составляющей вместо параметра β₂ используется дисперсионный параметр D:

D= -2πcβ2/λ².

Действие волноводной составляющей дисперсии сдвигает длину волны  нулевой дисперсии той величины λ_оd = 1312 нм. Этот факт используется при выборе длины волны источника (1310 нм)  для работы с одномодовыми ОВ. Используя несколько слоев оболочки и тем самым изменяя параметры волноводного тракта, можно сдвинуть длину волны нулевой дисперсии в диапазон 1500 – 1600  нм. Для этого оказалось достаточным использовать две оболочки – этот тип оптоволокна получил название – оптоволокна со сдвигом дисперсии.

44. Дисперсия материала.

материальная дисперсия представляет собой расширение импульса при прохождении  электромагнитной волны в большом  объеме стекла.

Определяется зависимостью показателя преломления от длины волны и  это означает, что различные длины  волн распространяются с различной  скоростью. Материальная дисперсия  обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.

материальная дисперсия, или дисперсия материала, зависит (для прозрачного материала) от частоты ω (или длины волны λ) и материала оптоволокна, в качестве которого, как правило, используется кварцевое стекло. Дисперсия определяется электромагнитным взаимодействием волны со связанными электронами материала среды, которое носит, как правило, нелинейный (резонансный) характер и только вдали от резонансов может быть описано с приемлемой точностью, например, уравнением Селлмейера:

n²(ω)=1+åRj *ωj²/(ωj² –ω²),   где ωj – резонансные частоты, Rj – величина j-го резонанса, а суммирование по j для объемного кварцевого стекла ведется по первым трем резонансам.

Возникновение дисперсии в материале  световода даже для одномодовых волокон обусловлено тем, что оптический источник, возбуждающий вход (светоизлучающий диод СИД или лазерный диод ЛД), формирует световые импульсы, имеющие непрерывный волновой спектр определенной ширины. Различные спектральные компоненты импульса распространяются с разными скоростями и приходят в определенную точку (фазу формирования огибающей импульса) в разное время, приводя к уширению импульса на выходе и, при определенных условиях, к искажению его формы.

Для описания дисперсии в световоде используется разложение постоянной распространения моды β в ряд Тейлора в окрестности несущей частоты ω_о. Из описанного ясно, что для уменьшения материальной дисперсии нужно, с одной стороны, переходить при выборе источников от оптических источников типа СИД к ЛД, а при выборе волокна от ММ к ОМ волокну. С другой стороны, необходимо переходить от источников с длинами волн порядка 850 нм к длинам волн порядка 1310 нм для использования эффекта нулевой дисперсии.

45. Определение длины  регенерационного участка.

По мере распространения оптического  сигнала по линии происходит снижение уровня мощности и увеличения дисперсии  его составляющих во времени. Таким образом, длина регенерационного участка ограничивается либо ослаблением, либо уширением импульсов в линии.

Первое расчетное соотношение  можно получить, если потребовать  превышение мощности полезного сигнала  минимальной допустимой мощности при которой обеспечивается необходимая достоверность передачи сигнала. Т. е. 

  ,  (8)

где - уровень мощности генератора излучения (дБ);

- потери при вводе и выводе  лазерного излучения в волокно  (дБ);

- потери соответственно в  разъёмных и неразъёмных соединениях  (дБ);

- коэффициент затухания оптического  волокна (дБ/км);

  - строительная длина волоконно-оптического кабеля.

Соотношение (8) позволяет вычислить  длину регенерационного участка  при условии обеспечения допустимого  ослабления

Для безискаженного приема ИКМ в условиях дисперсии достаточно выполнить требование

где - тактовая частота линейного сигнала;    - длительность импульса.

Отсюда длина регенерационного участка     

Длина регенерационного участка выбирается из условия одновременного выполнения соотношений. При этом может оказаться, что одно из этих неравенств выполняется  с запасом. Тогда возможно ослабление требований на аппаратуру или кабель соответственно по одному или другому  параметрам, что возможно удешевит тем самым систему связи.

46. Структурная схема  канала передачи.

Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) являются цифровыми системами  передачи, использующими ОВ в качестве среды передачи

представлены основные устройства, общие для цифровых ВОСП различного назначения, обеспечивающие формирование, передачу и прием передаваемого по линейному тракту сигнала (оборудование управления и контроля также не включены в блок-схему).

 Схема состоит из следующих  блоков:

1 — блок преобразования входного  сигнала в ИКМ-последовательность (каналообразующий блок), выполняющий все необходимые преобразования: дискретизацию, квантование, линейную (или нелинейную, если нужно) кодификацию и помехоустойчивое кодирование;

2 — блок временного группообразования  компонентных сигналов (фреймов/трибов) PDH требуемого уровня иерархии;

3 — интерфейсный блок компонентных (трибных) сигналов, поступающих на временное мультиплексирование SDH, осуществляющий все необходимые функции, в том числе ввода/вывода, локальной кросс-коммутации и т.д.;

4 — блок мультиплексирования  SDH, осушествляющий логическое формирование модуля STM-N требуемого уровня в данной иерархии;

5 — оптический интерфейсный  блок, преобразующий логическую  импульсную последовательность  в физическую последовательность STM-N (выполняет все необходимые  преобразования по формированию  заголовков: секционного, мультиплексного  и путевого (трактового), а также  интерфейсное кодирование);

6 — передающий блок, осуществляющий  все необходимые преобразования, в том числе модуляцию источника  несущего излучения (лазера) и  линейное кодирование;

7 — блок волнового мультиплексирования  WDM, необязательный блок, формирующий  многоканальную волновую последовательность, если в этом есть необходимость;

8 — мощный оптический усилитель  (бустер) МУ, необязательный блок, осуществляющий  усиление оптической цифровой  последовательности до уровня, требуемого  для создания необходимого общего  бюджета мощности;

9 — оптический линейный усилитель  ЛУ, необязательный блок (один или  несколько), осуществляющий оптическое  усиление сигнала на участке  (одном или нескольких) перекрытия (пролета или регенерации);

10 — оптический предусилитель, необязательный блок, осуществляющий усиление входного сигнала на приемном конце и используемый при необходимости дополнительного усиления;

11 — демультиплексор WDM, если в схеме ВОСП используется волновое мультиплексирование;

12 — оптический приемник, блок  осуществляющий прием сигнала,  т.е. реализующий функции, обратные  передатчику, плюс дополнительные  функции, например фильтрацию  оптических несущих, если используется технология WDM;

13 — оптический интерфейсный  блок, преобразующий физическую  последовательность, эквивалентную  модулю STM-N в логическую импульсную  последовательность (выполняет все  необходимые обратные по отношению  к блоку 5 преобразования по  декодированию интерфейсного кода  и интерпретации заголовков: секционного,  мультиплексного и путевого (трактового));

14 — блок демультиплексирования  SDH, осуществляющий логическую декомпозицию  импульсной последовательности  модуля STM-N и выделение компонентных  сигналов (трибов) требуемого уровня иерархии PDH (т.е. преобразования, обратные осуществляемым в блоке 4);

15 — интерфейсный блок компонентных (трибных) сигналов, осуществляющий все необходимые функции и преобразования, обратные осуществляемым в блоке 3;

16 — блок разборки группового  сигнала (фрейма/триба) PDH принятого  уровня иерархии до требуемого, например Е1, и выделение нужного тайм-слота (т.е. преобразования, обратные осуществляемым в блоке 2);

17 — блок преобразования ИКМ-последовательности в выходной сигнал, выполняющий все необходимые обратные преобразования: помехоустойчивое декодирование и восстановление дискретизированного, квантованного и кодифицированного сигнала (т.е. преобразования, обратные осуществляемым в блоке 1).

 При дуплексной передаче  необходимо иметь двойной комплект  оборудования для осуществления  операций приема-передачи на обоих  концах.

47. Структурная схема ВОСС.

   ЦСП – источник импульсного сигнала

 ПК – преобразователь кодов  – формирует требуемую последовательность  импульсов и осуществляет согласование  уровней по Р между ЦСП и оптическими элементами ВОСП.

ПОМ – передающий оптический модуль - предназначен для преобразования электрических сигналов в оптические

СД – светодиод

СУ – согласующие устройство – обеспечивает максимальную эффективность  ввода или вывода.

Р – регенератор

ПрОМ – приемно-оптический модуль – в нем оптический сигнал через СУ поступает на фтотдиод, где преобразуется в электрический и через ПК подается на ЦСК.

ФД - фотодиод

  Основными элементами приемопередающих модулей являются источник излучения с длиной волны, соответствующей одному из минимумов полных потерь в оптическом волокне, и приемник излучения. Оба модуля содержат электронные схемы для преобразования электрических сигналов и стабилизации режимов работы и разъемные соединители. Линейный тракт содержит оптический кабель связи (ОК), в который через примерно равные промежутки включены линейные регенераторы.

 

48. Высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки.

Высоковольтная цепь (ВВ) предназначена для энергоснабжения устройств автоматической блокировки  на перегонах и других устройств автоматики и телемеханики на тех станциях,  которые не имеют источников энергии. В некоторых случаях эта ВВ цепь используется также и для энергоснабжения других линейных потребителей энергии.

Сигнальные провода обеспечивают взаимодействие устройств автоматики и телемеханики,  расположенных  в разных пунктах вдоль железной дороги.

ВВ цепи автоблокировки, как правило, не имеют разветвлений. По всей их длине через 1 - 2,5 км подключаются устройства, потребляющие (в большинстве своем) мощности по 1,5 кВА - 5 кВА. С точки зрения электроснабжения автоблокировку и другие устройства автоматики и телемеханики относят к наиболее ответственной, 1-ой группе потребителей, т.к. перерыв в подаче энергии к ним вызывает нарушение графика движения поездов. Поэтому осуществляется резервирование на всех уровнях.

Электроснабжение автоблокировки должно быть организовано так, чтобы  её действие не прерывалось при большинстве  повреждений или ремонте ВВ линии.

Устойчивость работы всех устройств  автоматики и телемеханики должна обеспечиваться также ограничением допустимых пределов изменения напряжения в ВВ цепи по её длине и во времени, а также пределов отклонения частоты тока от установленной.

ВВ цепь должна оказывать возможно меньшие и опасные влияния на соседние линии связи. На участках с электротягой переменного тока ВВ цепь и сигнальные провода должны быть в свою очередь защищены от влияния тяговой сети.

Типы ВВСЛАБ ВВСЛАБ, как правило, строятся  воздушными. Они делятся на типы, различающиеся длиной пролёта, диаметром опор и другими данными,  определяющими прочность линии. Однако,  учитывая большую важность ВВСЛАБ и наличие на ней высоковольтной цепи, в отличие от линии связи, не существует воздушных высоковольтно-сигнальных линий облегчённого типа.

Тип линии	толщина стенки льда, м	длина пролёта,  м
Н	10	50
У	15	40
ОУ	20	95

Провода вв.стальные    6  и  5 мм,

провода сигнальные    -  4 мм.

49. Схема включения резерва  и схема питания сигнальной  точки автоблокировки.

В случае отсутствия второй высоковольтной цепи на железнодорожном участке применяется резервирование линейных трансформаторов по схеме рис., а. Они устанавливаются на соседних опорах и в сочетании с разъединителями позволяют отключать один трансформатор и участок высоковольтной цепи для ремонта или устранения повреждений. Иногда для тех же целей выполняют резервное питание по цепи низкого (220 В) напряжения, подвешенной на сигнальной траверсе от соседней сигнальной точки (рис., б). В обоих случаях переход от основного питания к резервному осуществляется автоматически

 

 

 

50. Виды кабельных линий.

Кабельные линии обладают большей  эксплуатационной надежностью по сравнению с воздушными, так как они подвержены меньшим вредным воздействиям окружающей среды (атмосферные осадки, ветровые нагрузки и др.), и большей защищенностью их от опасных и мешающих влияний электромагнитных полей различных линий электропередачи, включая и контактную сеть электрифицированных железных дорог. Кабельные линии экономичнее воздушных по затратам на строительство и эксплуатационным расходам, отнесенным к одному канало-километру; они незаменимы в условиях городской застройки и в пределах полотна железных дорог.

На железнодорожном транспорте широко распространены и используются: совмещенные магистральные линии  железнодорожной связи, автоматики и телемеханики; сети местной связи; линии автоматики и телемеханики (AT) на перегонах и сети AT на станциях.