Пояснительная записка (1207921), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Внешняяоболочка кабелей выполнена из трекингостойкого полиэтилена. Кабельсодержит 4 оптических модуля, содержащих по 4 одномодовых волокна сосмещенной дисперсией. Поперечный разрез кабеля представлен на рисунке 4.7,а основные характеристики приведены в таблице 4.3.ОКМС изготавливаются в соответствии ТУ, сертифицированы в областипожарнойбезопасностииимеетдекларациюосоответствии,27зарегистрированную в Минсвязи РФ. Кабель ОКМС в негорючем исполнениисоответствует требованиям технического регламента о пожарной безопасности.Класс пожарной безопасности ПРГП-2(В).Кабелииспытываютсятемпературы,влажности,объектовестественныхвэкстремальныхдавления,иусловияхгарантирующихсложныхповышеннойработоспособностьусловияхэксплуатации.контролем качества продукции занимается собственный технический отдел,состоящий из высококлассных специалистов.Таблица 4.3 - Технические характеристики кабеля ОКМС123456789101112131415Количество оптических волокон в кабеле, шт.Максимальное количество оптических волокон в одноммодуле, шт.Тип оптических волокон,по рекомендации ITU-T…Коэффициент затухания, дБ/км, не более,на длине волны:λ=1550 нмДлина волны отсечки, нм, не более:Хроматическая дисперсия, пс/(нм*км),не болееНоминальный диаметр кабеля (Dкаб), ммТемпература эксплуатации, ° СТемпература монтажа, °С, не нижеТемпература транспортировки и хранения, °СНормированная строительная длина, км,не менееРасчетная масса кабеля, кг/кмДопустимое растягивающее усилие, кНДопустимое раздавливающее усилие, кН/см,не менееМинимальный допустимый радиус изгиба, мм164G.651, G.652G.6550,2212703,513,6- 60 …+70-10- 60…+704,015980,2520 Dкаб28Рисунок 4.7 – Кабель ОКМС в разрезеВ период эксплуатации на подвесной кабель воздействуют различныемеханические нагрузки, основные из них:- единичная нагрузка собственного веса кабеля;- гололедные и ветровые нагрузки.Растягивающее усилие кабеля (Т) определяется по формуле:Т=(РL2)/(8f), кгс,(4.1)где Р - полная нагрузка от веса кабеля, гололеда и ветра, кгс/м;L - максимальная длина пролета – в данном проекте 40 м;f - стрела провеса (2% от L) м.По данным карт «Районирование территории Российской Федерации»получим природно-климатические условия для района:- IV району по весу снегового покрова;- III району по скорости ветра в зимний период;- III району по давлению ветра:- II району по толщине стенки гололеда:Нагрузка от собственного веса провода (погонный вес кабеля) (P1)Р1 = 159 кг/км = 0,159 кг/м.Необходимо учесть вес гололеда.29Рисунок 4.8 – Поперечное сечение кабеля с гололедомГде dk - диаметр кабеля, dk = 13,6 мм = 0,0136 м; - удельный вес гололеда,  = 0,910-3 кг/см3;с - толщина стенок гололеда, с = 10 мм.

(для II района)Если подставить значения в формулу, получится:P2 = 0,621 кг/мНагрузка от веса кабеля с гололедом (P3)Р3 = Р1+Р2(4.3)Р3 = 0,159 + 0,621 = 0,78 кг/м.Единичная нагрузка от ветра на кабель без гололеда (P4)V2P4    C x  d k , кг / м16(4.4)где V - скорость ветра, V = 20 м/с (максимальная для данного района); - коэффициент, учитывающий неравномерность давления ветра попролету, =0,85 (для скорости ветра 20 м/с);Сх - коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным: 1,1для проводов и тросов диаметром 20 мм и более, свободных отгололеда, 1,2 для всех проводов и тросов, покрытых гололедом, и дляпроводов и тросов диаметром менее 20 мм, свободных от гололеда;Если подставить значения в формулу, получится:P4 =0,306 кг/мЕдиничная нагрузка от ветра на кабель с гололедом (P5)30При определении ветровых нагрузок на кабель с гололедом следуетпринимать значение скоростного напора как 0,25V2, а =1.16V2P5    C x  0,25  (d k  2  c), кг / м16(4.5)Если подставить значения в формулу, получится:P5 = 0,24 кг/мНагрузка от ветра и веса кабеля без гололеда (P6)P6 P21 P42(4.6)Если подставить значения в формулу, получится:P6 = 0,345 кг/мНагрузка от ветра и веса кабеля с гололедом(P7)P7 P23 P52(4.7)Если подставить значения в формулу, получится:P7 = 0,816 кг/мПодставляем значения в формулу (4.1)Т = (0,816402)/(80,8) = 204кгсТ = 204 кгс = 2,04 кНИз расчетов видно, что растягивающее усилие не превышает максимальнодопустимого для выбранного кабеля (8 кН).

Поэтому считаем, что подвескабеля в данном случае на указанном ранее участке возможен.4.3. Расчет параметрoв оптического кабеля4.3.1. Расчет числовой апертурыДля эффективной передачи энергии по световоду ввод луча в его торецнеобходимо осуществлять в пределах апертурного угла.

Этот параметропределяет эффективность ввода излучения в волокно. Апертурный уголопределяется показателями преломления сердцевины и оболочки.Показатель преломления сердцевины волокна можно найти исходя изотносительной разности показателей преломления равной 0,36%=0,003631n1  n222n12(4.1)2Из данной формулы можно выразить n2, как:n2  n1 (1  2)  1,46812 (1  2  0,0036)  1,46272Обычно пользуются понятием числовой апертуры, расчет которойпроизводится по формуле:N A  n12  n22где N A - числовая апертура;n1 -показатель преломления сердцевины оптического волокна;n2 - показатель преломления оболочки волокна.Показатели преломления n1 и n2 можно найти через относительнуюдиэлектрическую проницаемость, по формулам:n1 E1  1,4681n2 E2 = 1,4627В нашем случае показатели преломления сердцевины и оболочки известныисходя из технических данных кабеля, приведенных в таблице.N A  1, 46812  1, 4627 2  0,118Полученное нами значение числовой апертуры соответствует значению,заявленному производителем ( N A =0,130±0,1).4.3.2.

Расчет затухания ОКЗатухание–важнейшийпараметроптическогокабеля,которыйпредопределяет длину регенерационных участков. Существуют две основныепричины потерь в световодах – поглощение и рассеяние энергии. Кроме того,существуют потери за счет посторонних примесей (таких, как гидроксильныегруппы, наличие ионов металла и других) и за счет дополнительных потерь,обусловленных деформацией оптических волокон в процессе изготовлениякабеля, скруткой, макро и микро изгибами волокон, а также технологическиминеоднородностями в процессе изготовления волокна.32   П   Р   ПР   Д(4.2)где  - собственные потери, дБ/км; П - потери на поглощение, дБ/км; Р - потери на рассеяние, дБ/км; ПР - потери за счет примесей, дБ/км;Д- дополнительные потери, дБ/км.Поглощение света в стеклах определяется следующими тремя причинами:собственным поглощением материала световода, поглощением примесями ипоглощением на атомных дефектах.

Потери на поглощение существеннозависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей могутдостигать значительной величины. Произведем расчет по формуле: П  4,34  10 3   n1  tg3,14 1, 4681 2, 4 1012 4,34 103  0,03 дБ/км1,55 106где n1 - показатель преломления сердцевины;12tg - тангенс угла диэлектрических потерь, tg  2, 4 10 ; - длина волны, м.Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волокна, тепловойфлуктуации показателя преломления и наличием в сердцевине микродефектов.Потери на рассеяние определяют по формуле: Р  4,34 103 8   3  (n12  1) K T  3  4(4.3)23где K - постоянная Больцмана, K  1,38 10 Дж/К;T - температура изготовления стекла, T  1500 К; - коэффициент сжимаемости,   8,11011 м2/Н. Р  4,34 103 Потерямиза8  3,143  (1, 46812  1)1,38 1023 1500  8,11011  0, 004 дБ/км6 43  (1,55 10 )счетпостороннихпримесейможнопренебречь,дополнительные потери в оптическом кабеле составляют 0,1  0,5 дБ/км.

Для33проекта выбран кабель, изготовленный по высокой технологии, в которомкабельные потери очень незначительны.Найдем собственные потери кабеля, согласно формуле:   П   Р   ПР   Д  0,03  0,004  0,15  0,184 дБ/кмПолученноезначениенепревышаетпаспортногозначениекилометрического затухания данного кабеля (0,22 дБ/км).4.3.3. Расчет дисперсии и пропускной способностиНаряду с коэффициентом затухания OB важнейшим параметром являетсядисперсия, которая определяет его пропускную способность для передачиинформации.

Дисперсия — это рассеивание во времени спектральных илимодовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличениюдлительности импульса оптического излучения при распространении его по OBи определяется разностью квадратов длительностей импульсов на выходе ивходе ОВ:2   вых  вх2(4.4)где значения τвых и τвх определяются на уровне половины амплитудыимпульсов.Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но существенноснижает дальность передачи сигналов, так как чем длиннее линия, тем большеувеличение длительности импульсов.Дисперсия в общем случае определяется тремя основными факторами:различием скоростей распространения направляемых мод, направляющимисвойствами оптического волокна и параметрами материала, из которого оноизготовлено.В связи с этим выделим основные причины возникновения дисперсии:- существование большого числа мод в OB (межмодовая дисперсия  МОД );- некогерентность источников излучения, реально работающих в спектредлин волн Δλ (хроматическая дисперсия  ХР ).Хроматическая дисперсия в свою очередь делится на 2 составляющие:34Материальная дисперсия (  М ), связанная с зависимостью показателяпреломления от длины волны n=f().Волноводная дисперсия (  В ), обусловленная зависимостью коэффициентараспространения от длины волны =f().Так как в нашем случае используется одномодовый кабель и модовойдисперсии нет, то результирующая дисперсия будет равна хроматической,которая определяется суммой материальной и волноводной: РЕЗ   ХР   М   В  6  3  3 пс/км(4.5)где  РЕЗ - результирующая дисперсия; ХР - хроматическая дисперсия; М - материальная дисперсия; В - волноводная дисперсия.Материальная дисперсия определяется по формуле: М    М ( )  0,3  (20)  6 , пс/кмгде  - ширина спектра излучения источника, для лазерного источникасоставляет 0,1...0,5 нм, в нашем случае   0,3 нм;М ( ) - удельная материальная дисперсия материала, для кварцевогостеклаМ ( )  20Уширениепскм  нм на длине волны   1,55 мкм .импульсов,обусловленноеволноводнойдисперсией,определяется по формуле: В     ( )  0,3  10  3 , пс/кмгде  - ширина спектра излучения источника,   0,3 нм; ( ) - удельная волноводная дисперсия материала, для кварцевого стеклапсна длине волны   1,55мкм . ( )  10км  нмТакимобразом,проведянеобходимыйрасчет,получилизначениерезультирующей дисперсии, равное 3 пс/км.

Данное значение соответствуетзаявленному производителем.35Наряду с ослаблением важнейшим параметром волоконно-оптическихсистем передачи является полоса частот F, пропускаемая световодом. Полосачастот пропускания определяется объемом информации, которую можнопередать по оптическому волокну. Ограничение F применительно к цифровымсистемам передачи и обусловлено тем, что импульс на приеме приходитразмытым, искаженным вследствие различных скоростей распространения всветоводе отдельных его частотных составляющих.

Пропускная способностьрассчитывается по формуле:F 0,44 РЕЗ0,44 146,7 ГГцкм3  10 12где F - полоса пропускания; РЕЗ - результирующая дисперсия.Из расчета видно, что полученное значение полосы пропускания позволяетосуществить работу выбранной системы передачи синхронной цифровойиерархии, у которой линейная скорость передачи информации составляет622 Мбит/с.365 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА ИРАЗМЕЩЕНИЕ СТАНЦИЙ ЦВОСППо мере распространения оптического сигнала по линии уменьшается егомощность (уровень) и искажается форма импульса за счет дисперсии. Снизитьвлияние затухания можно путем установки усилителей на протяжении всейлинии связи, дисперсию же можно компенсировать двумя способами:установкой компенсаторов дисперсии на усилительных станциях, прииспользовании стандартного оптического волокна, или пространственнымметодом, т.е. при прокладке чередовать волокна с одинаковым по модулю, норазным по знаку коэффициентом хроматической дисперсии.

Характеристики

Список файлов ВКР