Расчет длины элементарного кабельного участка волоконно-оптической системы передачи
Расчет длины элементарного кабельного участка (ЭКУ) выполняется по двум критериям:
– затуханию оптического волокна;
– хроматической дисперсии.
Расчет длины ЭКУ по затуханию
Для проектирования волоконно-оптических линий передачи задаются значения номинальной, минимальной и максимальной длины ЭКУ ВОСП.
Номинальная длина ЭКУ определяется по формуле:
,
км (1)
Минимальная длина ЭКУ определяется по формуле:
,
км (2)
Максимальная длина ЭКУ определяется по формуле:
,
км (3)
где
–
энергетический потенциал ВОСП, дБ;
– эксплуатационный
запас энергетического потенциала для
аппаратуры, дБ;
– общие потери во
всех разъемных соединителях на ЭКУ, дБ;
AНС МАКС – максимальное значение потерь неразъемного соединения, дБ;
АЭЗК – эксплуатационный запас энергетического потенциала для кабеля, дБ;
–
погрешность
измерения затухания оптического сигнала
на ЭКУ, дБ;
–
максимальное
значение коэффициента затухания
оптического волокна, заданное в
технических условиях (спецификациях)
на строительную длину кабеля, дБ/км;
– средняя
строительная длина ОК, км;
– динамический
диапазон уровня приемного сигнала, дБ;
– среднее значение
потерь неразъемного соединения, дБ;
– среднее значение
коэффициента затухания оптического
волокна, дБ/км;
– рабочая длина
волны, мкм.
(4)
Значения коэффициента
приведены
в таблице 4.1.
Значения коэффициента
Таблица 4.1.
-
Строительная длина,
,
кмпри , мкм
1,3
1,55
1
0,17
0,085
2
0,15
0,075
3
0,14
0,070
4
0,135
0,067
5
0,13
0,066
6
0,13
0,065
Как правило, должны проектироваться ЭКУ номинальной длины. В регионах с минимальной температурой ниже -50С (для ВОЛП с кабелями, проложенными по опорам) проектируются ЭКУ с длиной, не превышающей номинальную. В регионах с минимальной температурой выше -50С допускается проектирование ЭКУ максимальной длины
Расчет длины ЭКУ по хроматической дисперсии.
Расчет длины ЭКУ
по хроматической дисперсии (
)
выполняется исходя из максимально
допустимой хроматической дисперсии,
приведенной в технических условиях
(технических спецификациях) на аппаратуру,
пс/нм, и коэффициента хроматической
дисперсии, D(),
пс/(нмкм),
приведенной в технических спецификациях
на оптические волокна.
Пример расчета длины ЭКУ ВОЛП с кабелем ОКМС и системой передачи WaveStar ADM-16/1
Исходные данные:
– рабочая длина волны 1,3 мкм, 1,55 мкм;
– энергетический потенциал WaveStar ADM-16/1 (таблица 4);
– эксплуатационный
запас энергетического потенциала для
аппаратуры 3 дБ;
– общие потери во
всех разъемных соединителях на ЭКУ 2
дБ;
– максимальное
значение потерь неразъемного соединения
0,1 дБ при
= 1,55 мкм, 0,2 дБ при
= 1,3 мкм;
– эксплуатационный
запас энергетического потенциала для
кабеля 3 дБ;
– погрешность
измерения затухания оптического сигнала
на ЭКУ 1,5 дБ;
– максимальное
значение коэффициента затухания
оптического волокна, заданное в
технических условиях (спецификациях)
на строительную длину кабеля ОКМС 0,22
дБ/км при
=1,55
мкм, 0,36 дБ/км при
=1,3
мкм;
– средняя строительная длина ОКМС 4 км;
– динамический диапазон уровня приемного сигнала –7 -19 дБ;
– среднее значение потерь неразъемного соединения 0,05 дБ при =1,55 мкм, 0,1 дБ при =1,3 мкм;
– среднее значение
коэффициента затухания оптического
волокна 0,2 дБ/км при
= 1,55 мкм, 0,32 дБ/км при
= 1,3 мкм;
= 0,067
=
= 71,8 км
=
= 37,9 км
=
=
= 77,0 км
Результаты расчета длин ЭКУ
Таблица 4.2.
Рассчитанная величина |
Длины ЭКУ при оптических интерфейсах ADM 16/1 |
||
SI-L 16.1/1C =1,3 мкм |
SI-L 16.2/1C =1,55 мкм |
SI-L 16.3/1B =1,55 мкм |
|
, дБ |
27 |
27 |
31 |
|
43,2 |
71,8 |
88,1 |
|
23,5 |
37,9 |
47,3 |
|
48,3 |
77,0 |
95,2 |
, км |
53 |
90 |
90 |
,
км
,
км
,
км
При организации цифро-аналоговой сети ОТС на участках, где отсутствуют волоконно-оптические линии связи (тупиковые ответвления, малодеятельные участка и т.п.), используются линии связи на основе медножильного кабеля и аналоговых систем связи. В этом случае для организации ОТС используются групповые цепи.
Принцип организации групповых цепей характеризуется параллельным подключением всех телефонных аппаратов промежуточных пунктов одного направления дороги определенного круга абонентов (например, всех дежурных по станциям диспетчерского участка).
По назначению и применяемой аппаратуре групповые связи подразделяются на три группы:
диспетчерские связи;
общеслужебные;
связь совещаний.
К диспетчерским связям относятся связи, которые находятся в распоряжении одного лица - диспетчера: поездная диспетчерская связь (ПДС), энергодиспетчерская (ЭДС), служебная диспетчерская (СДС), вагонная диспетчерская (ВДС), дорожная распорядительная (ДРС), диспетчера билетных касс (БДС).
Эти цепи организуются по схеме, изображенной на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Схема организации диспетчерской связи по групповому каналу
Каждому промежуточному пункту (ПП), включаемому в групповой канал, присвоен свой вызывной сигнал. Вызывной сигнал формируется датчиком тонального избирательного вызова (ДТИВ), управляемым нажатием соответствующей кнопки вызывной кнопочного пульта (КП), распорядительной станции (РС). Прием вызывного сигнала осуществляется приемником тонального избирательного вызова (ПТИВ) одного из промежуточных пунктов (ПП), настроенного на данную индивидуальную кодовую комбинацию. Во время действия звонка вызываемого промежуточного пункта на распорядительную станцию посылается сигнал контроля вызова, по которому, диспетчер убеждается в прохождении вызывного сигнала к нужному абоненту. Кроме индивидуального вызова, имеется возможность вызова группы (групповой вызов) или всех пунктов (циркулярный вызов), включенных в данный групповой канал диспетчерского круга. Сам диспетчер вызывается голосом с каждого телефонного аппарата (ТА) промежуточного пункта, подключаемого на время разговора. При ответе диспетчер нажимает ножную педаль (НП),срабатывает реле РЛ и свои контактом переключает линию с цепи приема - усилитель приема (УсПр), громкоговоритель (ГР) на цепь передачи - микрофон (М), микрофонный усилитель (МУ), усилитель передачи (УсПер).
К общеслужебной связи относится постанционная связь (ПС), предназначенная для служебных переговоров работников промежуточных станций между собой и с работниками участковых и отделенческих станций.
Эта связь организуется по схеме рис.4.3. На распорядительной станции (РС) канал ПС включается в междугородный коммутатор (МК), оборудованный разговорными приборами телефонистки (РП), гнездом Гн, вызывной линией (ВЛ0, кнопочным пультом. Кроме того, на распорядительной станции имеется приемник тонального вызова (ПТВ), генератор контроля вызова (ГКВ), датчик тонального избирательного вызова (ДТИВ), устройство вызова абонентов АТС промежуточных пунктов. На промежуточном пункте устанавливают приемник тонального избирательного вызова (ДТИВ) со звонком (Зв), датчик сигнала контроля вызова (КВ), телефонный аппарат (ТА0 с рычажным переключателем РП и генератор вызова телефонистки (ГВ) с кнопкой вызова (КнВ).
Телефонистка вызывается нажатием кнопки вызова (КнВ) промежуточного пункта. Вызывной сигнал от генератора (ГН) воспринимается приемником тонального вызова (ПТИВ) распорядительной станции и загорается вызывная лампа (ВЛ) коммутатора. После опроса телефонистка может соединить его с нужным абонентом через АТС, или с другим каким-либо промпунктом цепи ПС, который она вызывает нажатием соответствующей кнопки кнопочного пульта (КП).
Существует три способа организации групповых каналов:
на основе построения телефонного канала НЧ;
с использованием комбинации канал ТЧ - канал НЧ;
на основа построения групповых каналов ТЧ с использованием специализированной аппаратуры К-24Т.
Рис. 4.3. Схема организации общеслужебной связи по групповому принципу
На рис.4.4 приведена схема организации группового канала НЧ, в состав которого входят: физическая цепь воздушной или кабельной линии; оборудование распорядительной станции РС, включающее в себя разговорные приборы и кнопочный пульт диспетчера; промежуточные двусторонние усилители ДУ, промежуточные пункты, состоящие из разговорного прибора и приемника тонального избирательного вызова.
Двусторонние промежуточные усилители тональной частоты устанавливаются на кабельных линиях через 20...25 км в количестве не более 3-х. При большем количестве усилителей происходит их возбуждение при незначительных изменениях параметров цепи. Поэтому по групповому каналу НЧ можно организовать связь на протяжении не более 80...100км.
Рис. 4.4. Схема организации группового канала НЧ
Организация групповой связи с использованием каналов ТЧ позволяет резко увеличить дальность передачи при любом удалении диспетчерского круга от распределительной станции. В этом случае все диспетчера могут располагаться в управлении дороги, т.е. можно перейти к наиболее оптимальной двузвенной системе управления: МПС - Управление дороги, упразднив отделения.
На рис. 4.5 представлены два варианта групповой связи с использованием каналов ТЧ. Переход с четырехпроводной схемы канала ТЧ систем передачи (СП) на двухпроводные физические групповые цепи НЧ осуществляется через переходные устройства ПУ, состоящие из четырехпроводного распределителя сигналов и двухпроводных окончаний.
Четырехпроводный распределитель сигналов распределяет разговорные и вызывные токи, поступающие из тракта приема любого канала во все тракты передачи, кроме своего. Максимально допустимое затухание двухпроводной цепи физической, включаемой в ПУ - 19 дБ, что соответствует затуханию цепи кабельной линии длиной 40...50км. Это значит, что если пункты выделения каналов систем передачи будут находиться друг от друга на расстоянии до 80...100 км, то отпадает надобность в двухсторонних промежуточных усилителях и, следовательно, резко возрастает устойчивость работы групповой цепи.
Если по условиям эксплуатации пункты выделения каналов находятся на расстоянии более 100 км друг от друга, то в групповые каналы НЧ необходимо включить усилители, отстоящие от ПУ на 35...40 км.
Рис. 4.5. Схемы организации групповых каналов НЧ с использованием
обходных каналов ТЧ
Организация технологической телефонной связи по групповым низкочастотным физическим цепям обладает существенными недостатками, главными из которых являются: малая защищенность от помех, низкая эффективность, недостаточная устойчивость, ограниченность количества каналов. Использование групповых каналов ТЧ дает возможность полностью удовлетворить потребность в организации отделенческой сети связи, повысить качество и улучшить тем самым оперативность управления перевозочным процессом. Две специализированные системы передачи К-24Т, предназначенные для организации групповых каналов ТЧ, позволяют по одной четверке двухкабельной линии получить 12 прямых и 12 групповых канала тональной частоты.
Необходимость установки усилителей на аналоговой групповой цепи и их число обосновывается расчетом рабочего затухания, исходя из нормы максимально допустимого затухания, которое принимается равным 19 дБ.
Затухание цепи определяется по формуле:
, (5)
где α – коэффициент затухания кабельной цепи (принять равным 0,4 дБ/км);
L – длина цепи, км.
Затухание, вносимое аппаратурой, установленной на станции, при параллельном подключении к линии составляет 0,26 дБ (для аппаратуры типа КАСС) и 0,43 дБ (для аппаратуры типа ППТ-66).
Общее рабочее затухание равно:
(6)
где авн – суммарное затухание, вносимое аппаратурой промежуточных станций.
Если затухание цепи превышает 19 дБ, то необходимо установить дуплексные усилители, число которых определяется по формуле:
(7)
где Sус – среднее усиление усилителя (для ПТДУ-67 Sус=8,7 дБ)
Если Nус не целое число, то его нужно округлить до ближайшего большего числа.
Определив число усилителей, следует разместить их на линии с учетом расположения промежуточных станций.
Если число усилителей больше четырех, то необходимо цепь ПДС организовать с использованием обходных каналов (рис.).
Усилители размещаются на промежуточных станциях. После размещения усилителей рассчитывается усиление каждого усилителя, для чего предварительно находится затухание каждого участка цепи между усилителями:
и т.д.
где L1, L2,… - длины усилительных участков,
авн – вносимое затухание аппаратурой промежуточных станций.
Усиление первого усилителя:
(8)
где а0 = 19 дБ – остаточное затухание для цепи ПДС.
Для второго и последующих усилителей:
(9)
Усиление последнего усилителя:
(10)
По данным расчетов необходимо сделать выводы о качестве связи.