2.5 Утримання кабелю під надлишковим тиском

Утримання кабелю під постійним надлишковим газовим (повітряним) тиском дозволяє контролювати герметичність оболонки кабелю і запобігати проникненню вологи в кабель при незначних пошкодженнях. Для надлишкового тиску в кабель безперервно подається осушене повітря [5].

Обов’язковою умовою утримання кабелю під тиском є попередня герметизація оболонки по всій довжині кабелю, а також на вводах в підсилювальні і кінцеві пункти.

Герметизована ділянка кабелю утворює газову секцію. Практично довжину газової секції приймають рівною довжині підсилювальної ділянки, тому нагнітальні установки монтують в усіх підсилювальних і кінцевих пунктах, а всі відгалуження ізолюють газопроникними муфтами.

В пояснювальній записці по даному розділу необхідно розкрити мету утримання кабелю під надлишковим тиском і вказати конкретні пункти, в яких передбачається розміщення нагнітальних установок.

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.

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.

.

Визначаючи потрібну ємність оптичного кабелю, необхідно мати на увазі, що канали дорожнього і магістрального зв'язку не об'єднуються, вони організуються по окремих ланцюгах з використанням окремих комплектів апаратури.

У таблиці Д. 1 наведені основні характеристики систем передачі за допомогою волоконно-оптичного кабелю, розроблені в СНД.

Вибраний оптичний кабель і система передачі, що спільно з ним використовується повинні забезпечувати передачу на однаковій довжині хвилі.

Вибір марки кабелю по типу захисних покровів виконується в залежності від умов прокладання, які включають такі фактори, як характер ґрунту, рельєф місцевості, водні перепони, небезпека пошкодження гризунами та ін.

За наявності небезпечного впливу тягової мережі бажано застосовувати оптичний кабель, що не містить в конструкції металевих елементів.

Область застосування, конструкція і параметри різних марок оптичних кабелів наведені в таблицях Д.2; Д.3.

У пояснювальній записці по даному розділу необхідно обґрунтувати вибір систем передачі, марки оптичного кабелю. Провести розрахунок ємності ОК, розподілу ланцюгів по ОВ. Дати характеристику конструкції вибраного оптичного кабелю і навести його технічні параметри.

3.2 Вибір джерела випромінювання, приймача випромінювання

Джерело і приймач випромінювання повинні працювати на довжині хвилі, що визначається вибраним типом ОК. Параметри джерел (світловипромінюючих діодів і лазерів) і приймачів випромінювання (ЛФД, ФД) наведені в таблицях Д.4 Д.5.

Необхідна потужність джерела випромінювання, Р_вп, визначається:

1. втратами в оптичному волокні, Р_ов;

2. оптичною чутливістю приймача випромінювання, Р_пр;

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

4. запасом потужності на компенсацію додаткових втрат, Р_зап.

Втрати в оптичному волокні складаються з:

• втрат за рахунок згасання: — Р₁=αℓ,

де ℓ — довжина ділянки (км);

α — коефіцієнт згасання дБ/км;

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

де n — число будівельних довжин на ділянці ℓ;

а_нс — згасання в одному нероз’єднуваному сполученні, дБ;

• втрат в роз’єднуваних сполученнях: — Р3=2 а_рс,

де а_рс — згасання в одному роз’єднуваному сполученні, дБ;

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

Фотоприймач вибирають з максимальною чутливістю в робочому діапазоні хвиль. Необхідну чутливість приймача, Р_пр, дБм, визначають виходячи із заданих швидкості передачі, R, біт/с і допустимої величини помилки.

Найширше застосування знаходять лавинні фотодіоди (ЛФД) на основі арсеніду галію і кремнієві p-i-n фотодіоди (ФД). ЛФД мають більшу чутливість ніж ФД. Однак вони потребують застосування високовольтного джерела живлення (100-500В). Принцип дії фотоприймачів описаний в [4].

Визначають Р_пр за графіками наведеними на рисунках Д.1, Д.2. Графіки побудовані для допустимої імовірності помилки Р_пом=10^-9.

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 приймають значення Р_пр=(0,6…0,7) встановленого за графіком.

Застосування імпульсних засобів передачі сигналу по ОВ призводить до зниження середньої випромінюваної потужності, у порівнянні з безперервним режимом випромінювання. Величина зниження залежить від способу кодування лінійного сигналу. При використанні коду з поверненням в нуль (RZ) зниження потужності Р_код=6дБм, при використанні коду без повернення в нуль (NRZ)- Р_код=3дБм.

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, (лінз, фоконів та ін.). Втрати потужності, що виникають при цьому, знаходяться в межах (1…4)дБ.

Втрати потужності при виведенні випромінювання з оптичного волокна на фотоприймач складають 0,1…0,5дБ.

На основі викладеного вище можна записати таку нерівність:

Р_пер>αℓ+(n-1)a_нс+2a_рс+Р₄+Р₅+Р_пр+Р_зап+Р_код.

Враховуючи, що ℓ=nℓ_сд, де ℓ_сд — будівельна довжина ОК, можна записати:

, дБм.

Якщо умова задовольняється, то система, що розраховується, з вибраними елементами дієздатна. Якщо не задовольняється, то можна вибрати інші випромінювачі і приймачі, застосувати інший кабель, що має менші втрати, зменшити довжину ділянки, а отже збільшити число лінійних регенераторів (ретрансляторів).