Проектирование магистрали связи между городами Кентау- Шымкент- Жетысай
Содержание
|
Введение………………………………………………………………………......
|
4
|
|
1 Экономико географическое описание региона…………..…………………
|
5
|
|
1.1 Цель и задачи курсового проектирования………………………………….
|
5
|
|
2 Рекомендации по выбору трассы кабельной линии связи ………………….
|
7
|
|
2.1 Основные критерии выбора трассы кабельной линии связи ……………
|
7
|
|
3 Выбор оптимальной конструкции электрического кабеля связи…………..
|
9
|
|
3.1 Определение конструкции кабеля и способа организации связи ………….
|
9
|
|
3.2 Уточнение конструктивных размеров симметричного ЭК реконструируемой линии………………………………………………………...
|
9
|
|
3.2 Уточнение конструкции коаксиального ЭКС реконструируемой
линии …..…………………………………………………………………………
|
12
|
|
4 Расчёт параметров передачи кабельных цепей реконструируемой
линии……………………………………………………………………………….
|
14
|
|
4.1 Общие положения по расчёту параметров передачи кабельных цепей…
|
14
|
|
4.2 Расчет первичных параметров передачи симметричного кабеля……….
|
14
|
|
4.3 Расчет вторичных параметров передачи симметричной кабельной цепи…………………………………………………………………………………
|
16
|
|
4.4 Расчёт параметров передачи коаксиальных кабелей …………………….
|
17
|
|
4.5 Размещение регенерационных пунктов по трассе кабельной линии …….
|
19
|
|
5 Расчёт параметров взаимных влияний между цепями………………………
|
20
|
|
5.1 Общие положения……………………………………………………………
|
20
|
|
5.2 Расчёт параметров взаимных влияний между цепями коаксиального кабеля………………………………………………………………………………
|
20
|
|
5.3 Расчёт параметров взаимных влияний между цепями симметричного ЭК реконструируемой линии…………………………………………………………
|
23
|
|
6 Защита электрических кабелей связи от влияния внешних электромагнитных полей………………………………………………………….
|
25
|
|
6.1 Основные положения ………………………………………………………..
|
25
|
|
6.2. Расчёт опасных магнитных влияний ……………………………………….
|
25
|
|
6.3. Нормы опасного магнитного влияния ……………………………………..
|
28
|
|
6.4 Расчёт и защита кабелей связи от ударов молнии…………………………
|
30
|
|
6.5 Расчёт надёжности проектируемой кабельной магистрали ………………
|
30
|
|
7 Проектирование волоконно-оптической линии передачи………………….
|
32
|
|
7.1. Выбор и обоснование ВОСП ……………………………………………….
|
32
|
|
7.2. Выбор и обоснование типа оптического волокна (ОВ) …………………
|
35
|
|
7.3. Выбор и обоснование типа оптического кабеля (ОК) …………………..
|
34
|
|
7.4 Выбор и обоснование схем организации связи ……………………………
|
35
|
|
7.5. Размещение ретрансляторов по трассе магистрали ………………………
|
36
|
|
7.6. Обеспечение доступа абонентов к цифровым каналам связи ……………
|
37
|
|
8 План организации работ по строительству и монтажу проектируемой
линии………………………………………………………………………….....
|
38
|
|
8.1 Общие положения …………………………………………………………..
|
38
|
|
8.2 Организация строительно-монтажных работ.…………………………….
|
39
|
|
Заключение………………………………………………………………………
|
40
|
|
Список используемых источников ……………………………………………..
|
41
|
Введение
Наряду с перспективными волоконно-оптическими линиями передачи
на магистральных и внутризоновых сетях связи в настоящее
время широко используются симметричные и коаксиальные электрические кабели связи, срок службы которых исчисляется десятками лет. Поэтому важной задачей является реконструкция кабельных линий связи, построенных на базе ЭКС с целью повышения эффективности использования и замены устаревших аналоговых систем передачи на цифровые системы передачи , а также их сочетание с волоконно-оптическими линиями на этапе проектирования и строительства современных сетей связи.
Для повсеместного внедрения взаимоувязанной сети связи
широкое применяются волоконно-оптические линии с использованием кольцевых структур построения сети и многоканальных телекоммуникационных систем на базе плезиохронной и синхронной цифровой иерархии. Это требует глубоких теоретических знаний, овладения навыками проектирования, реконструкции, строительства и эксплуатации линейных сооружений связи, являющихся наиболее дорогостоящими и трудоемкими элементами сети связи.
В широкопрофильной подготовке специалистов многоканальных телекоммуникационных систем важное место занимают вопросы выбора наиболее целесообразных технико-экономических вариантов реконструкции и проектирования линий связи, многофакторный подход к проектированию для получения максимального эффекта при минимуме затрат.
Это наиболее полно реализуется при сопоставлении в процессе проектирования традиционных электрических кабелей и перспективных оптических кабелей связи.
1 Экономико географическое описание региона
В данном курсовом проекте необходимо провести реконструкцию линии и спроектировать ВОЛП между тремя населёнными пунктами: Жетысай-Шымкент-Кентау.
Южно-Казахстанская область является одним из крупных регионов республики и граничит на востоке с Жамбылской областью, на севере - с Карагандинской, на западе - с Кзылординской областью и на юге - с Узбекистаном. Ее территория - 117,3 тыс.кв.км, или 4,3% территории Казахстана, здесь проживает около 2,5 млн.человек. Южно-Казахстанская область расположена в пустынной зоне, рельеф территории в основном равнинный. На севере расположена глинистая пустыня Бетпакдала, к югу от реки Шу - пустыня Мойынкум. На юго-западе – пески Кызылкум и Шардаринская степь. На крайнем юге – Мырзашоль. В центральной части – хребет Каратау, на юго-востоке – Таласский Алатау, Каржантау, Огемский хребет.
Климат – резко континентальный, зима мягкая, короткая с частыми оттепелями, лето знойное, продолжительное. Средняя температура января на севере области -9,6°С, на юге -0,9°С, июля - от +20 до +30С. Годовое количество осадков составляет на севере 150-250 мм, в высокогорье – до 750 мм.
Природные богатства характеризуются значительными минерально-сырьевыми ресурсами. Здесь имеются месторождения полиметаллических руд, которые находятся на западном склоне хребта Каратау. Месторождения железной руды Каратауского хребта отличаются хорошей обогатимостью, высоким содержанием железа. Исключительно богата область минерально-сырьевыми ресурсами.
В структуре экспорта текстиль и текстильные изделия составляют 6,2%, продукция металлургической промышленности – 4,7%, минеральные продукты – 54,7%, продовольственные товары – 13,1%, химическая продукция – 20,5%.
В структуре импорта машины, оборудование, транспортные средства, приборы и аппараты составляют 40,7%, химическая продукция – 15,7%, продовольственные товары – 13,3%, продукция металлургической промышленности – 11,3%, минеральные продукты – 8,4%.Область имеет благоприятные климатические условия для развития сельского хозяйства.
Расстояние между Кентау и Шымкент 194км
Расстояние между Шымкент и Жетысай 230 км
Расстояние между Кентау и Жетысай 424км.
2 Выбор трассы кабельной линии связи
При проектировании трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы можно свести к трём следующим: минимальные капитальные затраты на строительство, минимальные эксплуатационные расходы, удобство обслуживания.
Для обеспечения первого требования учитывают протяжённость трассы,
количество пересечений рек, шоссейных и железных дорог, возможность применения механизированной прокладки, а так же возможность снижения затрат на защиту линии связи от опасных и мешающих влияний со стороны высоковольтных линий и коррозии. Для обеспечения второго и третьего требований учитывают варианты прохождения трассы, возможность обеспечения хороших жилищно-бытовых условий для обслуживающего персонала.
Для соблюдения указанных требований трасса должна иметь наикратчайшее расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий. За пределами населённых пунктов трассу обычно выбирают в полосе отвода автомобильных дорог. Допускается спрямление трассы кабеля, если прокладка вдоль автомобильной дороги значительно удлиняет трассу. Причем для ОКС допускается подвеска на опорах ЭЖД и ЛЭП. При выборе варианта трассы используется карта местности между заданными пунктами, обычно это атлас автомобильных дорог Казахстана. На территории городов кабель прокладывается в телефонную канализацию, причём стремятся к максимальному использованию существующей канализацию и резервных каналов. Ориентировочный объём прокладки кабеля в канализации устанавливается в пределах 3-4 км на каждый город с населением до 500 тыс. жителей, расположенный по трассе. Из общей протяжённости канализации 40-50 % принимается как существующая. От всей протяжённости трассы 5-10 % предусматривается на прокладку кабеля вручную, а остальная часть прокладывается кабелеукладчиком.
Номер варианта задания на реконструкцию и проектирование линии определяется индивидуальным заданием преподавателя и представляет собой трассу связывающую следующие населенные пункты: Кентау-Шымкент-Жетысай. Между первым и вторым населенным пунктом производится реконструкция линии, между вторым и третьим - проектирование ВОЛП.
К курсовому проекту прилагается ситуационный чертёж трассы реконструируемой и проектируемой линии, причем для проектируемой ВОЛП в пояснительной записке приводится сравнение и обоснование выбранного варианта из не менее чем трёх рассматриваемых. Основные показатели сравниваемых вариантов ВОЛП сводятся в таблицу 2.1:
Таблица 2.1 – Параметры трассы
|
Характеристика трассы
|
Единицы измерения
|
Количество единиц по вариантам
|
|
|
|
вариант
№1
|
вариант
№2
|
вариант
№3
|
|
1. Общая протяжённость трассы:
-вдоль шоссейных дорог;
-вдоль железных дорог;
-вдоль грунтовых дорог;
-по бездорожью.
2. Способы прокладки кабеля:
-кабелеукладчиком;
-вручную;
-в канализации;
-подвеска.
3. Количество переходов:
-через судоходные и
сплавные реки;
-через несудоходные реки:
-через шоссейные дороги;
4. Число обслуживаемых регенерационных пунктов
|
км
км
1 пер.
1 1 пункт
|
194
194
175
148
37
18,5
2
3
1
1
|
220
205
175
178
44
22
4
2
1
1
|
194
205
175
31
25
3
3
2
1
|
При проектировании ВОЛП, исходя из данных таблицы 2.1, целесообразно применить первый вариант прокладки кабеля, т.к. он имеет наикратчайший путь и наименьшие технологические затраты.
Рисунок 2.1 Карта участка Жетысай-Шымкент-Кентау
На рисунке 2.1 представлена трасса Жетысай-Шымкент-Кентау. Ситуационный чертеж реконструируемой трассы представлен в приложении на А1. Прокладка по бездорожью, для удобного обслуживания ведется в непосредственной близости от трассы.
3 Выбор конструкции электрического кабеля связи
3.1. Определение конструкции кабеля и способа организации связи
Конструкция ЭКС реконструируемой линии определяется индивидуальным заданием, исходя из заданного числа каналов и задействованной СП согласно таблице 3.1, в которой устанавливается не только тип кабеля (коаксиальный или симметричный), но также его емкость, диаметр проводников, материал и конструкция изоляция жил и оболочки кабеля. В КП студенту необходимо определить конструктивные размеры поясной изоляции, оболочки и внешних покровов наиболее близких по конструкции кабелей, выпускаемых промышленностью.
Необходимо учесть, что в грунт прокладывается ЭК с ленточной броней, под воду - с круглопроволочной броней, в канализацию - без брони.
Таблица 3.1 – Параметры СП
|
СП до реконструкции
|
К-60
|
|
СП после реконструкции
|
ИКМ-120
|
|
Число каналов ЭКС после реконструкции
|
830
|
|
Тип и емкость ЭКС
|
СК 4x4
|
|
Диаметр токопроводящих жил, мм
|
1,18
|
|
Тип изоляции ЭКС
|
КС
|
|
Толщина изоляции, мм
|
0,15
|
|
Диаметр корделя, мм
|
0,4
|
|
Материал оболочки ЭКС
|
Al
|
3.2 Уточнение конструктивных размеров симметричного ЭК реконструируемой линии
При существенном расхождении исходных данных симметричного ЭК и стандартных конструкций симметричных кабелей согласно необходимо уточнить конструктивные размеры симметричного ЭК.
Для этого по заданному значению диаметра токопроводящей жилы определяется диаметр изолированной жилы. В симметричных кабелях изоляция жил по конструкции может быть представлена двумя профилями, изображёнными на рисунке 3.1 и рисунке 3.2.
Рисунок 3.1 Диаметр кордельно-полистирольной изолированной жилы
Рисунок 3.2 Диаметр сплошной или пористой полиэтиленовой изолированной жилы
Диаметр изолированной жилы со сплошной или пористой изоляцией определяется по формуле:
мм
где d0 - диаметр токопроводящей жилы, мм; dк - диаметр корделя, мм; tл - общая толщина лент, наложенных поверх корделя, мм.
мм (3.1)
где tи - радиальная толщина изоляционного слоя, мм.
d1=1.18+0.15=1.33 мм (3.2)
Изолированные жилы скручиваются в четвёрки с шагом 80-300 мм. Диаметр элементарной группы, скрученной в звёздную четвёрку (рисунок 3.3), определяется из выражения:
мм (3.3)
где а - расстояние между центрами жил одной пары и определяется:
мм (3.4)
отсюда:
d3 = 2.41d1 = 2.412.13 = 5.13, мм (3.5)
Диаметр центрирующего корделя определится из соотношения:
мм (3.6)
Рисунок 3.3 Диаметр элементарной группы кабеля
Размеры кабельного сердечника зависят от числа четвёрок в кабеле.
Диаметр кабельного сердечника с поясной изоляцией при наличии ме таллической оболочки будет соответствовать диаметру экрана:
мм (3.7)
где tnu - радиальная толщина поясной изоляции, мм;
Диаметр кабельного сердечника Dкс определяется из выражения 3.8:
для одночетвёрочного кабеля:
мм (3.8)
Рисунок 3.4 Диаметр кабельного сердечника 4х4
В проекте используются, как правило, кабели небронированные - для прокладки в канализации, бронированные стальными лентами - для прокладки непосредственно в грунте и бронированные круглыми проволоками - для про кладки через судоходные и сплавные реки.
Проанализировав приведенные характеристики пришли к выводу, что оптимальным на заданном участке будет применение кабеля дальней связи ЗКАБп предназначенный для кабельных линий зоновой связи систем передачи К-60, используемых в диапазоне частот до 250 кГц при переменном напряжении дистанционного питания до 690 В/50Гц.
Таблица 3.2 - Спецификация кабеля ЗКАБп:
|
Жила
|
Мягкая медная проволока
|
|
Изоляция
|
Кордельно-стирофлексная
|
|
Звёздная четвёрка
|
Скручена из четырёх изолированных жил вокруг корделя-заполнителя
|
|
Поясная изоляция
|
В виде заполнения из композиции полиэтилена с бутилка-учуком
|
|
Оболочка
|
Сварная алюминиевая трубка
|
|
Защитный покров
|
Шланг из светостабилизированного ПВД
|
|
Броня
|
Две стальные ленты
|
|
Наружный покров
|
Стеклопряжа или шланг из ПВД
|
Таблица 3.3 - Условия эксплуатации и монтажа кабеля ЗКАБп:
|
Рабочая температура
|
От -40 до +50 °С
|
|
Минимальный срок службы в нормальных условиях эксплуатации
|
20 лет
|
|
Прокладка
|
Непосредственно в грунтах всех категорий при угрозе повреждения грызунами, отсутствии мерзлотных деформаций и химической агрессивности к стальной броне.
|
|
Температура прокладки
|
Не ниже -10 °С;
|
|
Величина монтажных изгибов
|
Не менее 20 диаметров по оболочке
|
Таблица 3.4 - Электрические характеристики кабеля ЗКАБп:
|
Электрическое сопротивление токопроводящих жил на 1 км длины при темпе-ратуре 20 °С
|
Не более 15,95 Ом
|
|
Омическая асимметрия жил в рабочей паре
|
Не более: 0,21 Ом/км
|
|
Сопротивление изоляции на 1 км длины при температуре 20 °С
|
Не менее — 30000 МОм
|
|
Переходное затухание на ближнем конце
|
Не менее: 58,1 дБ
|
|
Защищённость на дальнем конце
|
Не менее: 66,7 дБ
|
4 Расчет параметров передачи кабельных цепей реконструируемой линии
4.1. Общие положения по расчёту параметров передачи кабельных цепей
Параметры передачи кабельных цепей рассчитываются с целью оценки
электрических свойств используемого в проекте кабеля и для последующего размещения регенерационных пунктов по трассе кабельной линии.
Расчёт параметров выполняется на ЭВМ с использованием пакетов
программ, имеющихся на кафедре ЛС и ИТС.
В результате расчёта должны быть построены графики частотной зависимости параметров фиксированных частотах рабочего диапазона, включая минимальную и максимальную.
При расчёте параметров для систем ИКМ за минимальную частоту целесообразно принимать f=10 кГц, за максимальную – полутактовую частоту соответствующему половинному значению скорости передачи бит/с.
Таблица 4.1 – Параметры системы
|
Системы передачи по КЛС
|
Скорость передачи, кбит/с
|
Затухание
ЭКУ, дБ
дБ
|
Расстояние между ОРП, км,
км
|
Кабель
|
|
ИКМ-120
|
8500
|
45...65
|
240
|
симметричный
|
4.2. Расчёт первичных параметров передачи
Активное сопротивление цепи определяется по формуле:
,Ом/км (4.1)
где R0 – сопротивление цепи на постоянном токе, рассчитываемое по формуле:
Ом/км; (4.2)
где d0 - диаметр жил, мм; - коэффициент укрутки, учитывающий увеличение длины цепи за счёт скрутки, принимается равным 1,01.....1,02; р - коэффициент, учитывающий потери на вихревые токи в жилах второй цепи элементарной группы, для звёздной скрутки р=5; а - расстояние между центрами жил цепи, мм; r0 - радиус токопроводящей жилы, мм: r0 = d0/2, мм; к - коэффициент вихревых токов: ; а - абсолютная магнитная проницаемость, а = 0, Гн/м 0 = 410-7, Гн/м; - относительная магнитная проницаемость; - удельное сопротивление материала жил, Ом мм2/м;
F(kr0), G(kr0), H(kr0) - функции, учитывающие потери на вихревые токи вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости.
Составляющая активного сопротивления Rм, обусловленная потерями в окружающих металлических массах (соседних группах и металлической оболочке), на частоте 200 кГц определяется как сумма потерь в смежных четвёрках и оболочке.
Расчёт потерь в металле для другой частоты производится по формуле:
Ом/км (4.3)
где f - частота, Гц. f1=0.7кГц f2=3кГц f=7.8кГц
d0 = 1,2 мм
= 1.001
р = 5
а = 0.8 мм
r0=0.6 мм
21.2·10-3
а = 0 = 1,256·10-6 Гн/м
0 = 410-7 Гн/м
= 1
=0.0174 Ом мм2/м
F(kr0), G(kr0), H(kr0)- из справочного материала
R0 = 15,39 Ом/км
к1r0=0,6
к2r0= 1.2
к3r3=1.9
F(kr0)1=0.001
F(kr0)2=0.011
F(kr0)3=0.064
G(kr0)1=0.00202
G(kr0)2=0.0306
G(kr0)3=0.0149
H(kr0)1=0.0440
H(kr0)2=0.0640
H(kr0)3=0.154
Rm200 =7,5
Rm1 = 1.809 Ом/км
Rm2 = 2.859 Ом/км
Rm2=4.611 Ом/км
R1= 45 Ом/км
R2= 46.25 Ом/км
R3= 52.42 Ом/км
Индуктивность симметричной кабельной цепи. Индуктивность симметричной кабельной цепи определяется как сумма внешней межпроводниковой индуктивности (Lвш) и внутренней индуктивности самих проводников (La+Lв):
, Гн/км (4.4)
где Q(kr0) - функция поверхностного эффекта.
Q(kr0)1 =0.999
Q(kr0)2 =0.995
Q(kr0)3 =0.968
L1 = 3.94*10-4 Гн/км
L2 = 2.92*10-4 Гн/км
L3 =2.56*10-4 Гн/км
Емкость цепи определяется по формуле:
Ф/км (4.5)
где Э - эквивалентное значение диэлектрической проницаемости, для раз-
личной по конструкции изоляции; - поправочный коэффициент.
Поправочный коэффициент , характеризующий близость проводов цепи к заземленной оболочке и другим проводникам, при звездной скрутке определяется по формуле:
(4.6)
Э = 1.9
=0.617
C = 6*10-6 Ф/км
Проводимость изоляции кабельных цепей определяется из выражения:
G=CtgЭ, См/км (4.7)
где tgЭ – тангенс угла диэлектрических потерь комбинированной изоляции.
G1=15.82 См/км
G2 = 90.43 См/км
G3 = 411.46 См/км
4.3 Расчёт вторичных параметров передачи симметричной кабельной цепи
Коэффициент распространения цепи определяется по формуле:
(4.8)
где - коэффициент затухания, Нп/км; - коэффициент фазы, рад/км.
Расчёт и по формуле (4.8) предусматривает операции с комплексными числами и весьма трудоёмок, поэтому в области высоких частот, когда L/R>3,5 расчёт можно производить по упрощённым формулам:
дБ/км (4.9)
где м - составляющая затухания за счёт потерь в металле; д - составляющая затухания за счёт потерь в диэлектрике.
1 = 302.421 дБ/км
1 = 318.78 дБ/км
1 = 341.6 дБ/км
рад/км (4.10)
1 = 0.465 рад/км
2 = 0.365 рад/км
3 = 0.347 рад/км
Волновое сопротивление цепи определяется по формуле:
Ом (4.11)
В области высоких частот, когда L /R>3,5,
Ом (4.12)
1= 81.7 Ом
2= 69.7 Ом
3= 65.35Ом
Скорость распространения электромагнитной волны:
км/с (4.13)
при
км/с (4.14)
1= 205761 км/с
2= 239234 км/с
3= 255754 км/с
Сведем результаты первичных параметров в таблицу и построим зависимость от частоты.
Таблица 4.2 – Результаты вычислений
|
Параметр
|
0.7 кГц
|
3кГц
|
7.8кГц
|
|
R
|
45
|
46.25
|
52.42
|
|
L
|
3.94*10-4
|
2.92*10-4
|
2.56*10-4
|
|
C
|
6*10-8
|
6*10-8
|
6*10-8
|
|
G
|
15.82
|
90.43
|
411.46
|
|
|
302.421
|
318.78
|
341.6
|
|
|
0.465
|
0.365
|
0.347
|
|
|
98.2
|
98.9
|
99.55
|
|
|
205761
|
239234
|
255754
|
4.4 Размещение регенерационных пунктов
Размещение регенерационных пунктов производится исходя из допустимого затухания на элементарном кабельном участке (ЭКУ) или кабельной секции (КС). ЭКУ представляет собой участок кабельной линии совместно со смонтированными по концам кабельными оконечными устройствами. КС представляет собой совокупность электрических цепей, соединённых последовательно на нескольких соседних ЭКУ для организации регенерационного участка одной или нескольких систем передачи с одинаковым расстоянием между регенераторами, большим, чем на ЭКУ данной линии. При применении на кабельной линии одних и тех же систем передачи на всех цепях длины ЭКУ и КС одинаковы.
Необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) располагаются в незатопляемых водой местах с возможностью организации к ним подъезда при минимально наносимом ущербе для лесных насаждений, плодородных земель и т.п. В КП эта задача решается ориентировочно, т.к. практически НРП могут быть расположены в любом месте. Расстояние между ними может быть определено из выражения:
км (4.15)
где 0,9 - затухание оконечных устройств, дБ; амак - коэффициент затухания кабельной цепи на наивысшей частоте при максимальной температуре грунта на глубине прокладки кабеля, дБ/км. аном - номинальное значение затухания регенерационного участка, дБ.
Определённые по расчётным формулам параметры кабеля справедливы для температуры t=200C. При другой температуре коэффициент затухания может быть определён по формуле:
дБ/км (4.16)
= 21.2 (1+2*10-3(25-20))= 21.4дБ/км (4.17)
где а - коэффициент затухания, определённый расчётом на полутактовой частоте, дБ/км; аа - температурный коэффициент затухания цепей кабеля на полутактовой частоте, определяемой по таблицам /2,3/. При расчётах ориентировочно может быть принят равным 2*10-3 1/град. t - максимальная температура грунта на глубине прокладки кабеля (25),°С.
В результате расчёта и уточнения длин регенерационных участков по секциям между ОРП определяется число НРП на каждой секции и составляется структурная схема кабельной линии, на которой указываются ОРП и НРП, длины участков и секций, тип кабеля и нумерация НРП. Как правило, нумерация НРП приводится дробью: в числителе указывается номер секции, а в знаменателе - порядковый номер НРП в секции.
Для расчета длины НРП примем за среднюю температуру 25 градусов Цельсия в летний период.
lку = 0.948 км
5 Расчет параметров взаимных влияний между цепями
5.1 Общие положения
Электромагнитное влияние между симметричными цепями обусловлено наличием поперечного электромагнитного поля, которое и наводит в рядом
расположенной цепи токи помех. Коаксиальная цепь без щелей во внешнем проводнике не имеет внешних поперечных электромагнитных полей. Радиальная составляющая электрического Ег и тангенциальная составляющая магнитного Н<р полей замыкается внутри цепи между внутренним и внешним проводниками, а радиальная составляющая магнитного Нг и тангенциальная составляющая электрического Е<р полей отсутствуют вследствие осевой симметрии цепи. Влияние между коаксиальными цепями осуществляется за счёт продольной составляющей электрического поля Ег , под действием которой в третьей цепи, образованной внешними проводниками взаимовлияющих цепей, возникает ток, вызывающий падение напряжения на внешней поверхности внешнего проводника цепи, подверженной влиянию. Продольное напряжение на внешней поверхности коаксиальной цепи приводит к появлению продольной ЭДС на внутренней поверхности цепи, подверженной влиянию. Под действием этой ЭДС и возникает ток помех. С ростом частоты передаваемого сигнала из-за эффекта близости плотность тока во внешнем проводнике коаксиальной цепи возрастает на внутренней поверхности внешнего проводника, а на внешней поверхности уменьшается. Это приводит к тому, что с увеличением частоты уменьшается напряжённость поля на внешней поверхности влияющей коаксиальной цепи, следовательно, уменьшаются и электромагнитные влияния между цепями. В симметричных кабелях, в отличии от коаксиальных, частотная зависимость влияния другая. В симметричных кабелях с ростом частоты возрастает скорость изменения электромагнитного поля, и поэтому возрастает электромагнитное влияние между цепями. Между коаксиальными цепями с ростом частоты взаимные влияния уменьшаются.
Величина взаимных влияний между цепями выражается и нормируется
через переходные затухания на ближнем конце А0 и дальнем А концах, а также через защищённость А3.
При выполнении курсового проекта необходимо рассчитать указанные
характеристики и сравнить их с нормами. Если нормы на параметры взаимного
влияния не выполняются, то необходимо указать меры уменьшения взаимных влияний.
5.2 Расчёт параметров взаимных влияний между цепями симметричного ЭКС реконструируемой линии
При замене АСП на ЦСП в процессе реконструкции линии существенно изменится рабочий спектр частот ЭК. Линейный сигнал ЦСП с импульсно-кодовой модуляцией имеет значительно более широкую полосу частот, чем в аналоговых системах. Максимальная энергия спектра линейного сигнала ЦСП сконцентрирована в области частот, близких к полутактовой частоте системы передачи. Поэтому нормирование, расчёты и измерения электрических характеристик кабеля выполняются на полутактовой частоте конкретной ЦСП.
Основными электрическими характеристиками, определяющими веро ятность ошибок в линейном тракте ЦСП и влияющими на длину элементарного кабельного участка (регенерационного участка), являются параметры взаимного влияния между цепями: переходное затухание на ближнем А0 и защищённость А3 на дальнем конце. Для однокабельной системы, которая применяется на местных сетях, определяющим параметром является А0, а для двухкабельной системы связи, которая применяется на магистральных и внутризоновых сетях, основным параметром является А3.
Нормы на параметры взаимного влияния на длине элементарного кабельного участка (ЭКУ).
Переходное затухание на ближнем конце А0 на полутактовой частоте нормируется так: для системы передачи ИКМ-120 на частоте 4,2 МГц А0 39 дБ; для ИКМ-480 на частоте 17,2 МГц А0 30 дБ.
Защищённость на дальнем конце А3 на полутактовой частоте нормируется: для системы передачи ИКМ-120 на частоте 4,2 МГц А3 27 дБ (между цепями внутри четвёрок); для системы передачи ИКМ-480 на частоте 17,2 МГц А3 22 дБ (между цепями разных четвёрок) и А3 12 дБ (между цепями внутри четвёрок).
Расчёт переходного затухания на ближнем конце. Влияние на ближнем конце осуществляется за счёт непосредственного перехода энергии между цепями и обусловлено наличием электромагнитной связи:
(5.1)
где N - равномерно распределённая (систематическая) связь по длине линии; n(х) - случайная функция, описывающая нерегулярное изменение связей по длине линии.
Переходное затухание на ближнем конце за счёт систематической
связи можно рассчитать по формуле:
(5.2)
где l - длина элементарного кабельного участка (расстояние между регенерационными пунктами), км; , - коэффициенты затухания и фазы взаимовлияющих цепей на полутактовой частоте ЦСП, соответственно в Нп/км и в рад/км.
А0р= 66.3
Величина систематической связи определяется по формуле:
(5.3)
где с12 - ёмкостная связь; m12=с12zв2 - индуктивная связь; zв - волновое сопротивление цепи кабеля.
Np=3.6*10-6
Переходное сопротивление на ближнем конце за счёт нерегулярной связи можно определить по формуле:
дБ (5.4)
Аон= 105.3 дБ
где Sn(2tз) - нормированная спектральная плотность случайной функции нерегулярной связи на ближнем конце п(х).
Величины с12 и Sn(2tз) зависят от степени однородности сердечника
кабеля и в зависимости от типа кабеля задаются в исходных данных.
c12=55пФ
Sn(2tз) =15*10-20,с2/км2
Результирующее значение переходного затухания на ближнем конце
можно определить по формуле:
дБ (5.5)
А0= 79.2, дБ
Расчёт защищённости на дальнем конце. При организации связи с применением ЦСП по двухкабельной системе определяющим является взаимное влияние на дальнем конце. При этом нужно иметь в виду тот факт, что составляющие взаимного влияния между цепями разных четвёрок и между цепями внутри четвёрок по величине разные, поэтому необходимо рассматривать их раздельно. Различны и нормы на величину защищённости между указанными цепями.
Взаимные влияния между цепями внутри четверок.
На частотах выше 0,5...1 МГц между цепями внутри звёздных четвёрок
определяющим на дальнем конце является косвенное влияние через третьи цепи за счёт регулярной составляющей связи.
При монтаже муфт кабеля на длине ЭКУ проводят соединение жил в
четвёрке по оператору, т.е. первую пару каждой четвёрки скрещивают. В
результате знак электромагнитной связи у каждой последующей строительной
длины меняется на противоположный. Поэтому при чётном числе строительных длин на ЭКУ происходит компенсация регулярной составляющей связи. Наилучшая компенсация наблюдается при чётном числе строительных длин на ЭКУ в случае, когда строительные длины кабеля имеют одинаковую протяжённость. При чётном числе строительных длин на длине ЭКУ значение защищённости за счёт влияния через третьи цепи можно определить по формуле:
(5.6)
где D - дисперсия электромагнитных связей влияния через третьи цепи, величина которой зависит от различия электромагнитных связей соединяемых строительных длин. Величина DF задаётся в исходных данных (45*10-19с2/км2), lсд- строительная длина кабеля (1 км).
Азтр= 86.007, дБ
При проведении реконструкции линии следует иметь ввиду, что для обеспечения высокой помехозащищенности между цепями симметричного кабе ля с АСП выполнялось симметрирование кабеля. Симметрирование высокочастотных кабелей осуществляется в основном методом скрещивания и включения контуров противосвязи.
Симметрирование скрещиванием основано на компенсации электро магнитных связей одного отрезка кабеля связями другого отрезка путем соединения жил четверок по различным операторам скрещивания.
Симметрирование включением контуров противосвязи (КПСВ) осно вано на компенсации электромагнитных связей за счет включения между жилами взаимовлияющих цепей контуров противосвязи, содержащих резисторы и конденсаторы. Следует отметить, что если для АСП включение КПСВ повышает помехозащищенность цепей, то для ЦСП, работающих на существенно более высоких частотах, КПСВ могут существенно снизить помехозащищенность.
Для обеспечения высокой помехозащищенности между цепями симметричных кабелей при работе по ним ЦСП на длине ЭКУ проводят следующие мероприятия:
1) При разбивке усилительного участка АСП на ЭКУ ЦСП стремятся на длине ЭКУ иметь четное число строительных длин кабеля, так как при этом обеспечивается наиболее полная компенсация регулярной составляющей электромагнитных связей из-за отсутствия неуравновешенных (некомпенсированных) строительных длин.
2) Во всех муфтах на длине ЭКУ жилы четверок соединяются по оператору Х-(первая пара четверки соединяется со скрещиванием, а вторая - напрямую).
3) Если указанные выше мероприятия не позволяют обеспечить норму на защищенность, то по технической документации (паспорт на усилительный участок АСП) определяют место включения КПСВ и демонтируют их. Это, как правило, обеспечивает повышение защищенности между цепями.
В случае отсутствия (потери) технической документации, место размещения КПСВ находят при помощи рефлектометров (импульсных приборов) по методу перехода энергии в месте включения КПСВ. При этом для повышения точности измерений рекомендуется проводить их с двух сторон линии и находить комбинации цепей с наибольшей амплитудой отраженного импульса, соответствующего наибольшему значению емкости конденсатора КПСВ. Величина помехозащищенности реконструируемой линии после проведенных меро приятий должна соответствовать установленным нормам.
6 Защита электрических кабелей связи от влияний внешних электромагнитных полей
6.1 Основные положения
С развитием ВСС предъявляются всё более высокие требования к надёжности линейных трактов и качеству передаваемой информации, которые в значительной степени зависят от влияния внешних электромагнитных полей на ЭКС. Быстрые темпы строительства линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения (ЛЭП), электрифицированных железных дорог (ЭЖД) резко обострили проблему их электромагнитной совместимости с сетью связи страны. В настоящее время практически нет кабельных магистралей, не имеющих сближения с ЛЭП или ЭЖД, создающих электромагнитные поля большой интенсивности. Поэтому важной задачей является обеспечение надежной защиты ЭК от внешних электромагнитных влияний.
Все необходимые исходные данные для расчета параметров внешних представлены в таблице 6.1
Таблица 6.1 - Исходные данные
|
I1,кА
|
a1,м
|
a2,м
|
a3,м
|
a4,м
|
l1,%
|
l2,%
|
l3,%
|
Uисп,
|
Т,ч
|
ргр,
кОм*км
|
L1,км
|
L2,км
|
L3,км
|
|
2.9
|
50
|
60
|
110
|
90
|
20
|
20
|
50
|
3.6
|
20
|
0.2
|
72
|
8
|
20
|
6.2 Расчёт опасных магнитных влияний
Одним из основных факторов, определяющих степень влияния ЛВН на
линии связи, является характер сближения. Под сближением понимается взаимное расположение линии связи и ЛВН, при котором в линии связи могут возникнуть опасные и мешающие напряжения и токи. Сближение может быть параллельным, косым и сложным. Участок сближения считается параллельным, если кратчайшее расстояние между линиями (ширина сближения) а изменяется по длине сближения не более чем на 10% от среднего значения. Если это условие не выполняется, то участок сближения будет косым. Такое сближение заменяется ступенчатым параллельным, при этом выбирают длину параллельных эквивалентных участков так, чтобы отношение максимального значения ширины сближения к минимальному на концах участка было не более трёх. Тогда эквивалентная ширина сближения аэкв определяется соотношением а=(а*а)0,5
Опасное магнитное влияние может возникнуть при обрыве и заземлении фазового провода ЛЭП или контактного провода ЭЖД. Большая величина тока короткого замыкания создаёт интенсивное магнитное поле. В результате чего в жилах кабеля индуцируется ЭДC которая может превышать допустимые значения. Эта ЭДС называется продольной так как индуцированное электрическое поле направлено вдоль провода связи.
Продольная ЭДС - это разность потенциалов между началом и концом
провода связи на длине гальванически неразделённого участка. Гальванически
неразделённым участком считается участок линии связи не содержащий усилителей трансформаторов фильтров. На кабельных магистралях за длину гальванически неразделённого участка принимается длина усилительного
(регенерационного) участка.
Абсолютное значение продольной ЭДС наведённой в жилах кабеля связи от магнитного влияния ЛВН на сложном участке сближения (рисунок 6.1) рассчитывается на частоте 50 Гц по формуле:
B (6.1)
где п - число участков(3); I1 - влияющий ток(2,8), А; m12 - коэффициент взаимной индукции между однопроводными цепями ЛВН и линии связи на i-ом участке сближения, Гн/км (рассчитывается по формуле 6.2); li - длина i-го участка сближения(55, 66, 99), км; Si - результирующий коэффициент экранирования между ЛВН и линией связи на i-ом участке (0,1, 0,15, 0,2).
E=21,91, В
Абсолютное значение продольной ЭДС складывается из ЭДС наведенном на каждом из участков.
Рисунок 6.1 Схема сближения линии связи
Коэффициент взаимной индукции точно определить теоретически достаточно сложно, так как он зависит от проводимости земли на участке сближения, а проводимость земли из-за неоднородности структуры строения меняется в широких пределах. В практике коэффициент взаимной индукции в зависимости от ширины сближения и проводимости земли определяется по номограммам. Можно определить коэффициент взаимной индукции и по приближённой формуле, которая справедлива в диапазоне тональных частот:
Гн/км (6.2)
где а - ширина сближения (50.60.110.90), м; - частота влияющего тока (50), Гц; 3 - проводимость земли(10-3), См/м.
m121=8.47*10-4, Гн/км
m122=8.11*10-4, Гн/км
m123=6.89*10-4, Гн/км
m124=7.3*10-4, Гн/км
Результирующий коэффициент экранирования (на низких частотах его
называют коэффициентом защитного действия) учитывает уменьшение наведённой ЭДС за счёт защитного действия металлических экранов, размещённых между ЛВН и линией связи. В общем виде коэффициент защитного действия можно определить:
(6.3)
где Sоб, Sтр, Sр, Sм - коэффициент защитного действия, соответственно
металлических покровов кабеля связи; заземлённых тросов, подвешенных на
опорах ЛЭП; рельсов железнодорожных путей, проложенных рядом с кабелем
связи металлических сооружений (соседних кабелей связи, трубопроводов, газопроводов и т.д.).
При наличии на отдельных участках проектируемой кабельной линии связи заземлённых тросов или ж.д. путей их величину коэффициента экранирования можно определить можно определить из справочных материалов.
S=0,325
Определив коэффициент взаимной индукции m12, для каждого участка
производят расчёт продольной ЭДС, полагая Sоб=1:
(6.4)
E=23.8 В
Рассчитав величину суммарной продольной ЭДС на участке сближения, определяем продольную ЭДС на 1 км кабеля:
В/км (6.5)
Екм=0,153 В/км
Необходимость определения Екм вызвана тем, что величина КЗД защитных металлических покровов кабелей связи Sоб, содержащих материалы из стали, зависит от величины Екм. Значение Sоб зависит от типа и геометрических размеров защитных покровов.
Исходя из результата расчёта Екм определяем величину идеального коэффициента защитного действия металлических покровов кабелей Sоб..
Окончательно величину наведенной продольной ЭДС в кабеле связи
определяем по формуле:
В (6.6)
Е=5.4 В
6.3 Нормы опасного магнитного влияния
Величины опасных напряжений и токов в цепях кабелей связи, обусловленные влиянием ЛВН, устанавливаются исходя из обеспечения безопасности обслуживающего персонала, работающего на стационарных и линейных сооружениях, а также из условия предохранения этих сооружений от повреждения (пробой изоляции жил кабеля, повреждение аппаратуры и др.)
Допустимые величины опасных напряжений и токов принимают такие
значения, при которых не требуется специальных мер защиты. При этом прини-
мается во внимание время и условие их воздействия на людей и сооружения связи. Кратковременные опасные напряжения и токи могут возникать в цепях связи на участках сближения с ЛЭП и ЭЖД при их коротком замыкании на землю. Время действия этих напряжений и токов составляет 0,15...1,2 с (время срабатывания отключающих устройств), поэтому для такого аварийного режима работы допускаются относительно высокие напряжения. При нормальном и вынужденном режимах работы линий высокого напряжения опасные напряжения и токи действуют длительно, поэтому нормы для этих режимов работы существенно ниже.
При кратковременном опасном влиянии ЛЭП и ЭЖД на длине гальванически неразделённого участка кабельной линии связи максимально допустимые значения продольных ЭДС можно из справочного материала.
На ЛЭП допустимое влияние примет значение 3,4 кВ, для ЭЖД – 2,04 кВ.
6.4 Расчёт и защита кабелей связи от ударов молнии
Согласно действующему руководству по защите кабелей связи от ударов молнии вероятная плотность повреждений кабелей с металлическими покровами без изолирующего шланга, проложенных на открытой местности на участке трассы длиной в 100 км, определяется выражением:
(6.7)
где Т - продолжительность гроз в году в часах (20); Uпр - электрическая прочность изоляции жил кабелей(3800), В; n - вероятное число повреждений кабеля при Т=36 час и Uпр =3000 В(1).
n1=1,14
Для бронированных кабелей:
Ом/км (6.8)
Rк=1.65 Ом/км
где Rоб - сопротивление оболочки постоянному току, Ом/км; Rбр - сопротивление брони постоянному току, Ом/км.
Ом/км (6.9)
Rоб=1894,7 Ом/км
где р - удельное электрическое сопротивление металлической оболочки, Ом*мм2/м; d1 - внутренний диаметр и толщина оболочки кабеля, мм.
Эффективность защиты кабелей за счёт применения подземных тросов,
прокладываемых над кабелями, характеризуется коэффициентом тока , который определяется:
(6.10)
где rкm - расстояние от троса до кабеля, мм; dк - внешний диаметр оболочки кабеля, мм.
=0,26
6.5 Расчёт надёжности проектируемой кабельной магистрали
В курсовом проекте необходимо дать расчёт надёжности проектируемой кабельной магистрали.
Для заданной длины кабельной магистрали интенсивность потока отказов:
1/ч (6.11)
==2,458*10-4, 1/ч
Среднее время между отказами:
ч (6.12)
Т=4068,34ч
Среднее время восстановления связи:
ч (6.13)
tв=(8.41*10-4+6,74*10-4+7,19*10-4)/2,458*10-4=9,088, ч
Коэффициент готовности:
(6.14)
Кг=0,62
Вероятность безотказной работы магистрали за период времени:
(6.15)
Р(t)=е-2,458*10-4t
Надежность магистрали на время t:
(6.16)
Н(t)=0,99* е-2,458*10-4*4680=0,316
7 Проектирование ВОЛП
В качестве вновь строящейся линии необходимо выполнить проектирование ВОЛП между Шалкар и Актобе. На проектируемой ВОЛП
необходимо предусмотреть увеличение в 3 раза количества задействованных
каналов по сравнению с числом каналов реконструируемой линии. Проект должен включать следующее:
1 Выбор и обоснование волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), оптического волокна (ОВ), конструкции оптического кабеля (ОК), схемы организации связи;
2 Размещение ретрансляторов по трассе линии передачи;
3 Расчет бюджета мощности и дисперсии на элементарных кабельных участках (ЭКУ).
7.1 Выбор и обоснование ВОСП
Тип и характеристики ВОСП выбираются в зависимости от требуемого
объема передачи информации, который задаётся числом основных цифровых
каналов (ОЦК), расстоянием между оконечными пунктами и населенными пунктами по трассе магистрали, а также принципами построения сети связи, задачи которой решает данная линия передачи.
Технические характеристики ВОСП используемой в работе представлены в таблице 7.1.
Таблица 7.1 – Характеристики системы STM-1
|
Число ОЦК
|
1920
|
|
Число цифровых потоков (ЦП) Е1
|
63
|
|
Скорость оптического стыка, Мбит/с
|
155
|
|
Энергетический потенциал
|
32
|
|
Максимально допустимая дисперсия на ЭКУ, пс/н
|
55000
|
7.2 Выбор и обоснование типа оптического волокна (ОВ)
Тип ОВ выбирается в зависимости от скорости передачи информации,
расстояния между оконечными пунктами и населенными пунктами по трассе
магистрали, а также принципами построения сети связи, задачи которой решает данная линия передачи. В подавляющем большинстве случаев применяются стандартные ступенчатые одномодовые оптические волокна. При высоких скоростях передачи информации, когда длина ЭКУ ограничена дисперсией, применяют волокна со смещенной дисперсией. Если же при этом используются устройства спектрального уплотнения (DWDM), то возможно применение волокон со сглаженной дисперсией.
В нашем курсовом проекте применим ступенчатое оптическое волокно, характеристики которого представлены в таблице 7.2.
Таблица 7.2 – Характеристики ступенчатого ОВ
|
Коэффициент затухания на длине волны, дБ/км
|
Длина волны нулевой дисперсии 0,мкм
|
Коэффициент наклона дисперсионной кривой S0, пс/(нм2*км)
|
|
1,3 мкм
|
1,55 мкм
|
|
|
|
0,34
|
0,22
|
1,301
|
0,092
|
Коэффициент хроматической дисперсии определим по следующей формуле:
пс/(нм x км) (7.1)
D()=2,34*10-8, пс/(нм*км)
7.3 Выбор и обоснование типа оптического кабеля (ОК)
Выбор конструкции оптического кабеля определяется условиями и планируемым способом прокладки. Наиболее распространены кабели модульной конструкции, сердечник которых включает несколько оптических модулей с двумя, четырьмя или большим числом ОВ, скрученных вокруг центрального силового элемента, в качестве которого используется стеклопруток. Однако в последнее время все более широко используются кабели, сердечник которых представляет из себя один модуль с толстостенной полимерной трубкой. Допустимое раздавливающее усилие для всех типов ОК составляет 1000 Н/см. Минимально допустимый радиус изгиба не должен превышать 20(1, где 1-диаметр кабеля. Строительная длина оптических кабелей связи составляет 4…6 км, но не менее 1 км.
Применим кабель предназначенный для непосредственной прокладки под землей кабелеукладчиком с бронью из стальных лент и с допустимым растягивающим усилением 7 - 8, кН.
Применяемый нами кабель должен иметь следующую или схожую маркировку: ОК-Л-Б-10-01-0,22/0,023-2/6
Характеристики кабеля представлены ниже, сечение кабеля прилагается в приложении на А1.
Таблица 7.4 – Характеристики кабеля
|
Оптический модуль
|
Полибутилентерефталат (ПБТ)
|
|
Центральный силовой элемент
|
Стеклопластик или стальной трос в полиэтиленовой оболочке
|
|
Заполняющий компаунд модуля
|
Тиксотропный гель
|
|
Заполняющий компаунд сердечника
|
Гидрофобный заполнитель
|
|
Скрепляющий слой под оболочкой
|
Нити капроновые, пленка ПЭТ-Э
|
|
Упрочняющий слой
|
Арамидные нити
|
|
Оболочка
|
Полиэтилен, толщиной - 1,5 мм
|
|
Бронепокров
|
Стальная лента
|
|
Защитная оболочка
|
Полиэтилен или ПВХ, радиальная толщина - 2,2 мм
|
|
Температурный режим
|
Эксплуатация - 40oС до + 60oС
|
|
|
Хранение - 40oС до + 60oС
|
|
|
Прокладка, монтаж -10oС до +50oС.
|
|
Растягивающие нагрузки
|
Не менее 3,5 кН.
|
|
Раздавливающее усилие
|
Не менее 3 кН/100мм.
|
|
Категория молниестойкости
|
I›105 кА
|
|
Электрическое сопротивление изоляции оболочки
|
2000Мом*км.
|
|
Коэффициент затухания
|
0,22, 0,36.
|
|
Строительная длина
|
2…6 км
|
7.4 Выбор и обоснование схемы организации связи
На внутризоновых и магистральных волоконно-оптических линиях пере-
дачи как правило применяется однокабельная двухволоконная схема организации связи на одной оптической несущей. Вместе с тем, при необходимости передачи большого объема информации на большие расстояния, когда имеют место ограничения длины ЭКУ по дисперсии, применяют DWDM (устройства спектрального уплотнения). В этом случае используют двухволоконную схему организации связей на нескольких оптических несущих. При этом, по двум волокнам работают несколько систем передачи, каждая - на своей оптической несущей.
Для данного случая приемлемым является однокабельная двухволоконная система, так как расстояние между населенными пунктами не велико и нет необходимости в передаче большого количества информации.
7.5 Размещение ретрансляторов по трассе магистрали
Значительная протяженность ЭКУ ВОЛП позволяет размещать
ретрансляторы в населенных пунктах, где есть не менее двух независимых источника электропитания. Размещение ретрансляторов производится исходя из бюджета мощности и допустимой дисперсии на ЭКУ.
С учетом бюджета мощности расстояние между ретрансляторами ВОЛП должно лежать в пределах LMINLЭКУLMAX, где
(7.2)
(7.3)
где - Э - энергетический потенциал системы, дБм; аз - эксплуатационный запас, дБм; аН - потери в неразъемном соединении ОВ (0,09), дБм; аР - потери в разъемном соединении ОВ (0,2), дБм; nр- число разъемных соединений на ЭКУ; аАРУ - пределы регулировки АРУ, дБм; - коэффициент затухания оптических волокон, дБм/км; LСД - строительная длина кабеля (4), км.
LMAX= 127.139, км
LMIN= 25.873, км
Потери в разъемных соединениях типа FС/РС, SС/РС, применяемых на
сегодняшний день на сетях связи не превышают 0,5 дБм. Число разъемных соединений на участке между ретрансляторами обычно равно четырем. Два на ближнем конце (мультиплексор и оптический кросс) и два на дальнем конце (оптический кросс и мультиплексор).
Потери в неразъемном соединении не должны превышать допустимых
значений, определяемых нормативно-технической документацией. Cогласно
норм на параметры ЭКУ ВОЛП для одномодовых волокон затухание на стыке волокон не должно превышать 0,1 дБм для 100% всех соединений, и 0,05 дБм- для 50% всех соединений
Пределы регулировки АРУ определяются конкретным типом аппаратуры. В настоящем проекте эту величину следует принять равной 20 дБм.
Если условия требуют размещения ретранслятора так, что условие LMINLЭКУ не выполняется, необходимо включение аттенюаторов, затухание которых следует определить.
Наряду с указанными выше условиями длина ЭКУ должна удовлетворять требованиям по дисперсии:
(7.4)
где В - скорость передачи на оптическом стыке, Бит/с;
- среднеквадратическое значение дисперсии оптического волокна, с/км.
Значение LMAX выбирается как наибольшее из рассчитанных по формулам (7.4) и (7.6).
Lэку 204
Скорость передачи на оптическом стыке определяется из соотношения:
бит/с (7.5)
где BЦСП - скорость передачи на электрическом стыке, бит/с; m,n параметры блочного линейного кода ВОСП mBnB.
В = 208*106
Среднеквадратическое значение дисперсии одномодового волокна равно:
с/км, (7.6)
где - рабочая длина волны, нм; - диапазон длин волн излучения лазера, который можно принять равным 0,2..0,8 нм; D() - коэффициент хроматической дисперсии ОВ, пс/(нм.км).
= 1.17*10-20, с/км
Разместив ретрансляторы по трассе с учетом указанных выше условий, необходимо определить длину каждого ЭКУ. Рассчитать запас мощности a3 и
дисперсию ЭКУ для каждого ЭКУ по формулам:
дБ (7.7)
аз= 2.9 дБ
с (7.8)
эку = 1.48*10-18, с
7.6 Обеспечение доступа абонентов к цифровым каналам связи
Современные системы телекоммуникаций должны обеспечивать возможность предоставления абонентам каналов с широким спектром частот, дающими выход в различные информационные сети, видеотелефонную связь, передачу данных с высокой скоростью, видеоконференции, связь между различными локальными сетями и т.д.
Выполнить эти требования возможно только при использовании современных проектных решений по созданию сети доступа, состоящей из физической среды передачи и соответствующей аппаратуры доступа, как со стороны абонентов, так и со стороны узла доступа, обеспечивающего выход на сеть связи общего пользования. Архитектура и оборудование сети доступа зависит от территории населенного пункта, числа жителей, потребности в каналах абонентского доступа. При курсовом проектировании необходимо предусмотреть обеспечение абонентского доступа к высокоскоростным цифровым каналам, составляющим 5% от общего числа стандартных телефонных. В качестве среды распространения необходимо
предусмотреть использование абонентской сети, состоящей из симметричных кабелей с различным диаметром жил.
Исходя из того, что количество необходимых высокоскоростных каналов не велико и составляет 10 целесообразно применить младший тип аппаратуры. Но с необходимостью запаса мощности, и исходя из относительно большого количества жителей лучше использовать ИКМ- 30 с скоростью передачи
2048 кБит/с
8 План организации работ по строительству и монтажу проектируемой линии
8.1 Общие положения
Инвестиционная политика предполагает повышение эффективности
использования капитальных вложений и их экономического регулирования. В немалой степени этому способствует не только высокое качество подготовленных проектных материалов и документов, но и организация строительно-монтажных работ на проектируемой кабельной линии при минимально возможных сроках строительства.
Началу строительства кабельных линий предшествует проведение ряда
подготовительных мероприятий по изучению проектно-сметной документации, трассы линии, особенно на сложных участках и пересечениях. При этом составляется проект производства работ с указанием сроков и последовательности выполнения отдельных видов работ. В подготовительный период уточняются места расположения строительных подразделений, кабельных площадок, производится подготовка автотранспорта и механизмов, инструментов, измерительной аппаратуры и т. п.
Строительство кабельных линий связи осуществляют строительно-монтажные организации, подразделяемые на общестроительные и специализированные. Общестроительные выполняют работы по возведению и реконструкции зданий и сооружений. Работы по строительству и монтажу инженерных сетей и коммуникаций выполняются специализированными организациями отрасли связи, к которым относятся строительно-монтажные управления (СМУ), передвижные механизированные колонны (ПМК) и строительно-монтажные поезда (СМП). В их составе создаются производственные подразделения: строительно-монтажные участки, механизированные колонны и специализированные бригады
по устройству переходов, строительству канализации, измерительные и т.д.
8.2 Организация строительно-монтажных работ
При строительстве ЛКС кабельных линий связи выполняются следующие основные работы:
-разбивка и подготовка трассы;
-прокладка кабеля;
-монтаж кабеля;
-устройство переходов через реки и другие препятствия;
-сооружение телефонной канализации и прокладка кабеля в канализации;
-установка НРП и оборудование вводов в них;
-устройство вводов в оконечные и обслуживаемые усилительные пункты;
-устройство защиты кабельной линии от внешних электромагнитных полей и коррозии;
Строительство линейных сооружений связано с необходимостью выполнения больших объёмов земляных работ, т.е. работ, связанных с разработкой и перемещением грунтов. К ним относятся: рытьё траншей и котлованов, их засыпка, планировка поверхности земли, вскрытие и восстановление уличных покровов. Трудоёмкость выполнения земляных работ зависит от группы грунта и возможности применения специальных машин и механизмов.
На загородных участках прокладка кабеля осуществляется кабелеукладчиком, за исключением тех мест, где их применение невозможно.
Проведение работ осуществляется в соответствии с проектом организации строительства (ПОС), представляющим неотъемлемую часть технического проекта. В нём отражены краткие положения технической части проекта о системах связи, видах сооружений, типе кабелей, протяжённости трассы, количестве регенерационных пунктов и т.д. ПОС содержит метеорологические сведения по трассе, характеристику местности, грунтов, дорог, рек и водоёмов по участкам, данные об объёмах основных работ и способах их производства, глубине прокладки. В ПОС имеются ведомости потребного количества механизированных колонн, механизмов и транспортных средств, основных материалов и оборудования.
При составлении ПОС необходимо учесть следующие обстоятельства:
-строительство должно осуществляться передовыми методами, обеспечивающими наивысшие производительность работ и их качество;
-сокращение сроков строительства;
-технологическую последовательность выполнения строительно-монтажных работ.
Таблица 8.1 – Технологический процесс
|
Наименование работ
и материалов
|
Единица
измерения
|
Количество
на всю ВОЛП
|
|
Кабель
Прокладка кабеля кабелеукладчиком
Прокладка кабеля вручную (с учётом рытья и засыпки траншей)
Строительство телефонной канализации
Протягивание кабеля в канализации
Устройство переходов через шоссейные и железные дороги
Устройство переходов через реки шириной:
до 100 м
до 200 м
Монтаж, измерение и герметизация муфт
|
км
км
км
км
км
один
переход
один
переход
км
|
194
220
24,2
2
6
6
2
3
1
|
Заключение
В данной курсовой работе рассмотрено проектирование и модернизация магистрали связи между городами Кентау- Шымкент- Жетысай. Рассмотрены основные принципы выбора трассы для прокладки кабеля. То есть с учетом принципа оптимальности и наименьших материальных затрат. Был произведен расчет основных характеристик кабельных линий и взаимные влияния между цепями связи и различными другими источниками электромагнитных помех. Рассмотрели основные принципы прокладки кабелей связи, их специфические особенности. Произведен расчет линии связи с применением волоконно-оптической линии передачи. А так же был произведен анализ предстоящих работ, расписан способ их организации.
Таким образом, проектирование линий связи является очень важным и ответственным делом. Необходимо учесть все нюансы и особенности как самого волокна так и трассы, а также систем передач. В связи с этим создаются специализированные программы, а также создаются команды по проектированию линий связи. Сконструированные линии связи должны удовлетворять современным требованиям по пропускной способности, а также необходимо предусмотреть запас каналов и в случае модернизации, простоту произведения монтажно-строительных работ.
Список используемых источников
1 Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 050719 и 5В050719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» (очной и заочно-дистанционных форм обучения) по дисциплине «Направляющие системы электросвязи». Наурыз К.Ж., Астана 2010;
2 Верник .М. и др. Линии связи, М., Радио и связь, 1995;
3 Строительство кабельных сооружений связи. Справочник, М., 1990;
4 Правила технической эксплуатации первичных сетей ВС РФ. Книга третья, М., 1998;
5 ru.wikipedia.org;
6 Андреев В.А. Теория электромагнитных влияний между цепями связи. М., 1999;
7 Гроднев И.И. и др. Коаксиальные кабели связи. М., 1983;
8 Михайлов М.И. и др. Защита сооружений связи от опасных и мешающих влияний, М., 1978;
9 Руководство по защите подземных кабелей связи от ударов молнии, М., ЦНИИС, 1996;
10 Руководство по проектированию и защите от коррозии подземных металлических сооружений связи, М., 1990;
11 Строительство и техническая эксплуатация ВОЛС, М., 1995;
12 Руководство по прокладке, монтажу и сдаче в эксплуатацию ВОЛС магистральных сетей, М., 1995;
13 Руководство по защите оптических кабелей от ударов молнии. М., ЦНИИС, 1999;
14 Фокин В.Г. Аппаратура и сети доступа. - Новосибирск, 1999.
Проектирование магистрали связи между городами Кентау- Шымкент- Жетысай