Проектирование волоконно-оптической линии передачи" на участке Кемерово-Белово

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 – Схема ситуационная

 

 

 

4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

 

4.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа  мод.

 

Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.

Числовая аппертура рассчитывается по формуле (5):

 

                                   

,                                         (5)

 

где n₁ - показатель преломления сердцевины;

      n₂  - показатель преломления оболочки.

 

 

Важнейшим параметром оптического  волокна является нормированная  частота V, данный параметр определяет режим работы оптического волокна. Если 0 < V ≤ 2.405 то режим работы волокна  одномодовый, если V > 2.405 то многомодовый. Нормированная частота V определяется по формуле (6):

 

                                                 ,                                             (6)

 

где  λ – длина волны  излучателя, мкм;

      - диаметр сердцевины ОВ, мкм.

 

= 24,98

 

Число направляемых мод N, для многомодового градиентного волокна определяется по формуле (7):

 

                                                                                                                 (7)

 

 

 

 

 

 

 

Получившаяся нормированная  частота не лежит в промежутке 0 < V ≤ 2.405, следовательно волокно будет работать в многомодовом режиме с количеством направленных мод равном 312.

 

4.2 Расчет ослабления сигнала  в ОВ.

 

Ослабление сигнала в  ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными кабельными потерями a_k, обусловленными неоднородностями конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовлении кабеля. Затухание оптического волокна выражается через нормированный параметр -

коэффициент затухания (ослабления), который рассчитывается по формуле (8):

 

,                                                     (8)

 

где α_к – в реальных условиях составляет 0,1 – 0,3 дБ/км,

α_с – собственные потери состоят из трех составляющих: ослабления за счет поглощения, ослабления за счет наличия в материале оптического волокна посторонних примесей, ослабления за счет потерь на рассеяние.

Собственные потери в основном обусловлены рассеянием света на неоднородностях сердцевины и выражаются через коэффициент затухания  за счет рассеяния, которое определяется по формуле (9):

 

                                                                                                    (9)

 

α_р =

= 0,44 дБ/км

 

Тогда коэффициент затухания  кабеля определится по формуле (10):

 

дБ/км                                             (10)

 

дБ/км

 

4.3 Дисперсия и пропускная  способность ОВ

 

Наряду с затуханием важнейшим  параметром оптического волокна  является дисперсия. Дисперсия характеризует  увеличение длительности оптического импульса при его распространении по оптическому волокну.

 

 

 

 

 

 

Дисперсия многомодового ОВ определяется по формуле (11):

 

                                                                                           (11)

 

где NA - числовая аппертура;

n₁ - показатель преломления сердцевины;

c - скорость света (3*10⁵ км/c).

 

пс/км

 

Полоса частот , пропускаемая ОВ, определяет объем информации, который можно передать по ОВ без искажений. Данная характеристика выражается через коэффициент широкополосности, который определятся по формуле (12):

 

                                                                                                      (12)

 

  МГц·км

 

Так как тактовая частота  выбранной системы передачи Сопка-4 меньше коэффициента широкополосности ∆F (139,264 МГц < 392156862745 МГц), то можно сделать вывод, что данная система передачи будет работать с использованием заданного оптического волокна.

 

 

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА

 

 

Длина регенерационного участка l_ру волоконно-оптической линии связи определяется двумя параметрами ОВ. С одной стороны это затухание оптического волокна, с другой – дисперсия. Поэтому длину регенерационного участка рассчитываю учитывая оба этих параметра.

Длина регенерационного участка  по затуханию определяется по            формуле (13):

 

                                                                                (13)

 

где l_c- строительная длина кабеля;

P₀ - уровень передачи на выходе регенератора;

P_{k min}- заданная допустимая мощность на приеме;

α_n - затухание в неразъемных соединениях;

α_p - затухание в разъемных соединениях.

 

 

Длина регенерационного участка  по дисперсии определится по            формуле (14):

 

                                                                                                    (14)

 

для системы Сопка-4 на 1920 каналов f_t = 139,264 МГц

 

 

Из полученных значений выбираем наименьшую длину, следовательно, длина регенерационного участка должна быть не более 85,06 км.

Количество регенерационных  участков  для каждой секции рассчитывается по формуле (15):

 

                                                                                                        (15)

 

 

 

 

 

 

 

Количество регенерационных участков для ОП1-ОП2 составит:

 

шт.

 

На рисунке 5.1 представлена схема размещения НРП.

 

Рисунок 5.1 – Схема размещения НРП

Фактический расчет длины  участков регенерации определяется по формуле (16):

 

                                              

                                                  (16)

 

 

км

 

 

Таким образом, для организации связи между городами Кемерово и Белово, необходимо разместить 2 регенерационных участка длинной 59,5 км, количество НРП равно 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. СОСТАВЛЕНИЕ СМЕТЫ ЗАТРАТ НА СТРОИТЕЛЬСТВО

ПРОЕКТИРУЕМОЙ ВОЛС

 

 

Смета на строительство является основным документом, по которому осуществляется планирование капитальных вложений, финансирование строительства и  расчёта между подрядчиком и  заказчиком за выполнение работы.

Общую длину кабеля в смете  принимают на 2% больше длины трассы магистрали, установленной по карте. Это связано с необходимостью наличия технологических концов для монтажа кабеля. Длину трассы кабеля, прокладываемого вручную, принимают 5% от общей длины, длину телефонной канализации берут 2 км на каждый ОП в городах и 4 км в других населённых пунктах (ОРП). Прокладка кабеля кабелеукладчиком должна составлять всю оставшуюся длину от общей длины трассы.

Расчёт стоимости канало-километра  линейных сооружений производим для  заданного числа каналов на магистрали, а также для максимального  числа каналов, которые могут быть организованы при выбранной конструкции кабеля и системе передачи.

Расчет сметы приведен в таблице 6.1.

Количество муфт определяется по формуле (17):

 

                                                     

                                                    (17)

 

где L_рег − длина регенерационного участка;

 l_сд − строительная длина ОК.

Определим количество муфт для регенерационного участка ОП1-ОП2:

 

;

 

 

_{Общее количество муфт:}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.1 – Смета на строительство проектируемой ВОЛС

Наименование работ и  материалов	Единица измерения	Количество на всю трассу	Стоимость материалов и работ, руб.		Заработная плата, руб.
			на единицу измерения	на всю трассу	на единицу измерения	на всю трассу
Оптический кабель	км	121,38	42760	5190208,8	-	-
Прокладка оптического кабеля кабеле- укладчиком	км	109,05	6600	719730	17100	1872450
Прокладка кабеля вручную  с учетом копки траншеи и закопки  траншеи	км	5,95	6300	37485	5800	34510
Строительство телефонной канализации	км	4	10200	40800	3000	12000
Протягивание кабеля в  телефонной канализации	км	4	1370	5480	750	3000
Устройство переходов  через шоссейные и ж/д дороги	один переход	12	4500	54000	13900	166800
Устройство переходов  через реки	один переход	2	8100	16200	12100	24200
Монтаж, измерение и герметизация муфт	шт	14	2880	40320	3600	50400
Итого,				6104223,8		2163360
Заработная плата,				2163360
Накладные расходы на з/п , 87% от åзп				1882123,2
Итого, å3 = (å1+1,87×å2)				7986347
Плановые накопления 8% отå3				638907,76
Всего по смете, (1+0,08)×å3				8625254,76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем стоимость одного канала – километра на первом этапе. Расчёт производим по формуле (18):

 

                                                         ,                                                      (18)

 

где   n – количество каналов;

С - стоимость канало-километра ;

l  - длина ВОЛС

 

 

 

Таким образом, общая сумма  работ составит 8625254,76 рублей, а стоимость одного канала-километра для задействованных каналов на первом этапе составит 37,75 руб/кан км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ВОЛС

 

Требуемая быстрота и точность передачи информации средствами электросвязи обеспечиваются высоким качеством  работы всех звеньев сети электросвязи: предприятий, линий связи, технических  средств. Обобщающим показателем работы средств связи является надежность.

Надежность – комплексное  свойство, которое в зависимости  от условий строительства и эксплуатации, может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо определенное сочетание этих параметров.

При проектировании должна быть произведена оценка показателей  надежности.

Коэффициент готовности кабеля (ВОЛС) – вероятность того, что  кабель (ВОЛС) окажется в работоспособном  состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю.

Наработка на отказ –  среднее значение времени наработки  между двумя последовательными  отказами.

Время восстановления ОК –  продолжительность восстановления работоспособного состояния двух или  нескольких ОВ.

Расчёт надёжности проектируемой  МКЛС производится на основе среднестатистических значений интенсивности отказов  λ_с и времени восстановления связи Т_В, полученных из опыта эксплуатации кабельных линий аналогичных проектируемой.

Рассчитанные  значения  параметров  надёжности  могут  быть  использованы как  нормативные  при  оценке  качества  обслуживания  проектируемой ВОЛС в процессе её эксплуатации.

Среднее число (плотность) отказов  ОК за счет внешних повреждений на 100 км. кабеля в год μ=0,34.

Тогда интенсивность отказов  ОК за 1 час на длине трассы ВОЛП (L) определяется по формуле (19)