Курсовые работы / Курсова робота В78. Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях / Курсова робота В78. Проектування кабельних ліній зв’язку на залізницях / 9.Пункт 3

3 Проектування магістральної кабельної лінії зв'язку на основі

оптичного кабелю

3.1 Вибір типу і ємності оптичного кабелю

Вибір типу оптичного кабелю і його ємності здійснюється в залежності від умов прокладання на місцевості і від необхідної кількості проектованих каналів магістрального і дорожнього зв'язку, та систем передачі, що застосовуються.

Канали дорожнього і магістрального зв'язку не об'єднуються, так як вони організуються по окремих ланцюгах з використанням окремих комплектів апаратури. За таких умовах використаємо два комплекти апаратури "Сопка-3", здатна організувати по 480 каналів зв'язку кожна.

Необхідна ємність кабелю, число оптичних волокон (n_ов), визначається числом магістральних та дорожніх каналів (n_тр), застосовуваною апаратурою передачі, (числом каналів n_к, що організуються з її допомогою) і потребою у резервних оптичних волокнах — n_рез може дорівнювати 1 або 2

Число оптичних волокон для магістрального зв’язку:

Число оптичних волокон для дорожнього зв’язку:

Отже, загальна кількість оптичних волокон дорівнює 6.

Таким чином, для нормальної роботи магістральній й дорожній лінії зв'язку, можна використати кабель ОМЗКГ-10-2-0,4-8.

Характеристика конструкції кабелю: кабель магістрального зв’язку з одномодовими ОВ з профільованим осердям з центральним силовим елементом із склопластикового стержня з бронею з круглого стального дроту з ПЕ подушкою, та ПЕ захисним покриттям. Має чотири мідних жили. Застосовується для прокладання через суднохідні ріки і озера глибиною більшою 2 м, та в мерзлотних грунтах.

Технічні характеристики оптичного кабелю ОМЗКГ -10 - 2 - 0,4 - 8 :

• кількість ОВ – 8;

• коефіцієнт згасання - 0,4;

• максимальний зовнішній діаметр – 20 мм;

• розрахункова вага кабелю: 304 кг/км;

• допустиме розтягуюче зусилля – 2500 Н;

• дисперсія – 6,0 пс/нмкм;

• довжина хвилі – 1,3 мкм;

• будівельна довжина – 2000 м.

Основні характеристики системи передачі по волоконно-оптичній лінії зв'язку типу "Сопка-3":

1. ділянка зв'язку – зоновий;

2. число каналів ТЧ – 480;

3. швидкість предачі – 34,368 МБіт/с;

4. швидкість передачі по ОВ – 41 ,242 МБит/с;

5. довжина хвилі – 1,3 мкм;

6. енергетичний потенціал – 41 дБм;

7. коефіцієнт помилок – 2∙10^-8;

8. лінійний код – 5В6В (NRZ - без повернення в нуль).

3.2 Вибір джерела випромінювання, приймача випромінювання

Джерело і приймач випромінювання повинні працювати на довжині хвилі, що визначається вибраним типом ОК, тобто 1,3 мкм. Оберемо джерело і приймач випромінювання, що задовольняють даній умові. Параметри джерела випромінювання наведенні в таблиці 3.1,а приймача в таблиці 3.2.

Таблиця 3.1 – Параметри джерела випромінювання

Тип випромі-нювача (фірма виготівник)	Довжина хвилі, мкм	Вихідна потужність, мВт	Ширина спектру, нм	Час наростання імпульсу, нс	Модовий склад	Матеріал і структура	Років служби	Пороговий струм , мА
HLP 5400 (Hitachi)	1,3	6	1,0	0,5	одномодовий	InGaAsP-ДГ	105	30

Таблиця 3.2 – Параметри приймача випромінювання

Тип приймача		Спектра-льний діапазон, мкм	Час наростання імпульсу, нс	Матеріал і структура	Термін роботи, роки
	C30986EQC-02	0,9–1,7	1,5	InGaAs, p-i-n, ФД	4·105

Необхідна потужність джерела випромінювання, Рвп, визначається:

1. втратами в оптичному волокні, Ров;

2. оптичною чутливістю приймача випромінювання, Рпр;

3. втратою потужності, що визначається вибраним способом кодування лінійного сигналу, Ркод;

4. запасом потужності на компенсацію додаткових втрат, Рзап

Втрати в оптичному волокні складаються з:

1) втрат за рахунок згасання: — Р1=αl,

де l — довжина ділянки (км);

α=0,4 — коефіцієнт згасання, дБ/км;

2) втрат в нероз’єднуваних сполученнях: — Р2=(n-1)а_нс,

де n - число будівельних довжин на ділянці l;

анс =0,3 дБ - згасання в одному нероз’єднуваному сполученні;

3) втрат в роз’єднуваних сполученнях: — Р3=2арс,

де арс = 1 дБ- згасання в одному роз’єднуваному сполученні;

4) втрат при введенні та виведенні випромінювання з ОВ — Р4+Р5 дБ.

По графіку на рисунку Д.1 МВ[1] знаходимо мінімально допустимий рівень потужності Р_пр = -38 дБм. В реальних системах оптичний приймач не може працювати тривалий час на максимально допустимому рівні потужності. Потужність сигналу, що приймається, постійно змінюється через порушення режиму роботи передавача, зміни втрат в ОВ і сполученнях і з інших причин. В результаті максимальна чутливість приймача практично не може бути реалізована. Тому приймаємо значення Р_пр= 0,6 встановленого за графіком. Тобто

Для збільшення строку служби випромінювача зменшують його пікову потужність, так як робота випромінювача при підвищених струмах накачки прискорює його деградацію. Це обчислюється відніманням 3дБ від табличного значення. Крім того, необхідно передбачити запас потужності на зміну параметрів при зміні температури довкілля, збільшення згасання лінії протягом строку служби, внаслідок старіння кабелю, збільшення числа нероз’єднуваних сполучень на лінії при ремонті та ін.

Ці можливі втрати обчислюються експлуатаційним запасом потужності, який приймають рівним Р_зап = 6дБм.

Результуючий запас Р_зап = 6дБм + 3дБм = 9дБм.

Введення енергії від випромінювача здійснюється через торець оптичного волокна з допомогою спеціальних узгоджуючих приладів. Втрати потужності, що виникають при цьому дорівнюють Р4 = 4 дБ.

Втрати потужності при виведенні випромінювання з оптичного волокна на фотоприймач складають Р5 = 0,5 дБ.

Нам відома потужність передатчика в мВт, а в формулу потрібно підставити його потужність в дБ.

Тому:

де Р₀ =1 мВт

На основі викладеного вище можна записати таку нерівність:

Із цього слідує, що:

Із вище викладеного слідує, що розрахована система з обраними елементами дієздатна. При цьому довжину підсилювальної ділянки приймаємо l= 22км, на котрій буде розташовуватися 11 будівельних довжин оптичного кабелю.

3.3 Розрахунок швидкодії системи

Розрахунок швидкодії системи необхідно провести, щоб перевірити, чи зможуть вибрані компоненти забезпечити необхідну швидкість передачі.

Можливе обмеження швидкості передачі зв'язане з уширенням імпульсів на виході ОВ у порівнянні з їхньою тривалістю на вході, що зумовлене дисперсією у ОВ. Тому кількісною характеристикою швидкодії прийнятий час наростання фронту імпульсу.

Допустимі значення часу наростання (t_нд, с) наведені в таблиці Д.6[1] .

Умовою дієздатності системи є виконання нерівності:

,

де — швидкодія випромінювача;

— швидкодія приймача;

t_н^ок = =Т_мод+Т_мат+Т_хвил — результуюча дисперсія;

Т_мод — міжмодова дисперсія;

Т_мат — матеріальна дисперсія;

Т_хвил — хвильоводна дисперсія;

,

де — дисперсія сигналу в ОВ;

l =22 км— довжина ділянки;

σл =1 нм — ширина спектра випромінювання джерела.

Обчислимо допустиме значення часу наростання t_нд. Для сигналу NRZ:

,

де В=41,242 Мбіт/с – швидкість передачі інформації в оптичній лінії:

Так як ця нерівність виконується, то це означає що система, котра складається з вибраних елементів працездатна, а її якість й параметри задовольняють усім прийнятим нормам. На рисунку 3.1 наведений графік розрахунку енергетичного балансу.

Рисунок 3.1 – Графік розрахунку енергетичного балансу