Обоснование линии связи волоконно-оптических систем передачи между пунктами Курск-Брянск (стр. 4 из 7)

,

где: K_р – коэффициент рассеяния, примем его равным (0,8 мкм⁴дБ/км );

a_пр – затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце ионов различных металлов и гидроксильных групп. Из-за примесей возникают всплески ослабления на волнах 0,95 и 1,4 мкм. При этом наблюдаются три окна прозрачности световода с малыми с малыми ослаблениями в диапазонах волн 0,8 – 0,9, 1,2 - 1,3, 1,5 – 1,6 мкм. Так как длина волны равна

(третье окно прозрачности), можно принять a_пр=0, тогда

a_с=a_п+a_р = 0,026+0,139=0,165 дБ/км.

кабельное затухание a_к – обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

a_к=Sa_i , i=1¸7;

где: a₁ – затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

a₂ – затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

a₃ – затухание на микроизгибах ОВ;

a₄ – затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

a₅ – затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

a₆ – затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

a₇ – затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

В курсовом проекте примем

Расчетное суммарное затухание:

a =a_с+a_к =0,165+0,25= 0,415 дБ/км

В нашем случае получилось большое затухание в третьем окне прозрачности, чего в реальной жизни быть не может. Возьмем реальное значение затухания в оптическом волокне α=0.22Дб/км.

Расчет дисперсии

Дисперсия – рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.

В одномодовых ОВ имеет место только хроматическая дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения.

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.

Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длиной волны.

t_мат=Dl×М(l), пс/км ;

где: М(l) – удельная дисперсия материала, для длины волны 1,55 мкм М(l) = 18

;

Dl - ширина спектра источника излучения, нм.

Dl=1¸3 нм для ППЛ;

Dl=20¸40 нм для СИД.

t_мат=Dl×М(l) =

, пс/км

волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны:

t_вол=Dl×В(l) =

, пс/км;

где: В(l) – волноводная дисперсия, для длины волны 1,55 мкм В(l) = 12

;

профильная дисперсия проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

t_пр=Dl×П(l) =

, пс/км;

где: П(l) = 6,5

– удельная профильная дисперсия.

Результирующая хроматическая дисперсия:

, пс/км.

На основании рассчитанных параметров передачи выбирается тип оптического кабеля.

5. Выбор конструкции оптического кабеля

Российскими кабельными заводами ОК производятся в основном двух типов: с модульной конструкцией сердечника (сердечник с центральным силовым элементом, преимущественно из стеклопластикового стержня, вокруг которого находятся трубки-модули с расположенными в них оптическими волокнами (ОВ)), емкостью до 288 ОВ, и трубчатой конструкции (в виде центрального модуля-трубки), емкостью до 24 ОВ.

ОК производятся с различными типами ОВ - многомодовыми с размерами 50/125 мкм (сердцевина/оболочка соотв.) (рекомендация MC3-TG.651) и 62,5/125 мкм, одномодовыми (рекомендации MC3-TG.652, G.653, G.654, G.655), ОВ с расширенным диапазоном рабочих длин волн. Типы ОВ, которые должен содержать ОК (или же необходимость наличия в ОК различных типов ОВ), определяются заказчиком с учетом назначения ОК.

Основной тип ОВ, используемых в современных конструкциях ОК - одномодовые ОВ, характеризующиеся низкими потерями (так, километрическое затухание на длине волны 1,55 мкм у ОВ по рекомендации G.652 составляет 0,22дБ/км). Многомодовые ОВ применяются практически только в ОК для локальных сетей, в частности, в структурированных кабельных системах, что определяется в основном технико-экономическими причинами.

По результатам расчетов параметров ОК выбираем кабель ОКБ-М6Т-10-0,22-4 производства ЗАО НФ <ЭЛЕКТРОПРОВОД>. Предназначен для прокладки в грунтах всех категорий, в воде при пересечении водных преград, а также в кабельной канализации, по мостам и эстакадам и эксплуатации при температуре окружающей среды от -40 до +50 С

Поперечное сечение кабеля:

1. Оптическое волокно

2. Внутримодульный гидрофобный заполнитель

3. Центральный силовой элемент

- стальная проволока

-стеклопластиковый пруток

4. Межмодульный гидрофобный заполнитель

5. Промежуточная оболочка из полиэтилена

6. Броня из стальной оцинкованной проволоки

7. Гидрофобный заполнитель

8. Защитная оболочка из полиэтилена или пластиката

Указания по монтажу:

Кабели могут прокладываться ручным или механизированным способом при температуре не ниже-10° С.

При прокладке и монтаже кабелей не должны быть превышены допустимые растягивающие и раздавливающие нагрузки.

Минимальная температура разделки и монтажа кабеля должна быть не ниже -10° С.

Радиус изгиба при монтаже, прокладке и эксплуатации кабеля не должен быть менее 20 номинальных наружных диаметров кабеля.

При монтаже кабеля минимально допустимый радиус изгиба ОВ — 3 мм, на время не более 10 минут. Разделка и монтаж кабеля должны проводиться способами и инструментами, исключающими его повреждение

Срок службы кабелей, включая срок хранения, при соблюдении указаний по монтажу и эксплуатации и при отсутствии воздействий, превышающих указанные выше, не менее 25 лет. Срок хранения кабелей в упаковке поставщика в отапливаемых помещениях — 25 лет. При хранении в полевых условиях под навесом — не менее 10 лет.

Таблица 5.1. Технические данные

Передаточные характеристики
Коэффициент затухания, дБ, не более: на длине волны 1550нм	0,22
Хроматическая дисперсия, пс/(км • км), не более: на длине волны 1550нм	18
Конструктивные параметры
Количество оптических волокон	2-48
Толщина внутренней оболочки не менее, мм	0,5
Номинальная толщина наружной оболочки не менее, мм	2,0
Номинальный диаметр проволок наружного повива, мм	1,13
Номинальный внешний диаметр кабеля, мм	16,6
Расчетный вес кабеля, кг/км	580
Механические параметры
Минимальный разрывная нагрузка, кг	7600
Максимально допустимая нагрузка, кг	4500
Среднеэксплуатационная нагрузка, кг	1520
Модуль упругости (конечный), кг/мм2	14130
Электрические параметры
Сопротивление постоянному току при 20°С, Ом/км	0,47
Допустимый ток КЗ в 1 сек, кА	9,0
Эксплутационные параметры
Термическая стойкость к КЗ, кА2·с	81
Коэффициент линейного термического расширения, °/С	1,6·10-5
Минимальный радиус изгиба, мм	332
Срок службы, лет, не менее	25
Строительная длина, км	4,0

6. Расчёт длины участка регенерации ВОЛП и размещение регенерационных пунктов

При проектировании высокоскоростных ВОЛП должны рассчитываться отдельно длина участка регенерации по затуханию (L_a) и длина участка регенерации по широкополосности (L_B), так как причины, ограничивающие предельные значения L_a и L_B независимы.

В общем случае необходимо рассчитывать две величины длины участка регенерации по затуханию:

L_{a макс} – максимальная проектная длина участка регенерации;

L_{a мин} – минимальная проектная длина участка регенерации.

Для оценки величин длин участка регенерации могут быть использованы следующие выражения:

, км ;

, км ;

, км ;

где: А_макс, А_мин (дБ) – максимальное и минимальное значения перекрываемого затухания выбранной аппаратуры ВОЛП, обеспечивающее к концу срока службы значение коэффициента ошибок не более 10^-10

a_ок = 0,22(дБ/км) – километрическое затухание выбранного ОК;

a_нс = 0,03(дБ) – среднее значение затухания мощности оптического излучения на стыке между строительными длинами кабеля на участке регенерации;

L_стр – среднее значение строительной длины на участке регенерации для выбранног кабеля составляет 4 км;

a_рс = 0,2(дБ) – затухание мощности оптического излучения разъемного оптического соединителя;