27

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ УКРАИНЫ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АДМИНИСТРАЦИЯ СВЯЗИ

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ им. А.С. ПОПОВА

Кафедра волоконно-оптических линий связи

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

на тему: «»

по дисциплине «НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ»

для студентов направления ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Одесса 2010

УДК 621.315 План НМВ 2010 г.

Составитель:

Бондаренко О.В.

Отв. редактор – Одинцов Н.Н.

В методических указаниях изложены основные положения по выполнению курсового проекта по курсу «Направляющие системы связи».

Утверждено

методическим советом академии

Протокол № от .2010 г.

Одобрено

на заседании кафедры ВОЛС

и рекомендовано к печати.

Протокол № от .2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 5

1 ТРЕБОВАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ И ЕГО ОФОРМЛЕНИЮ 5

2 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ 6

3 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВОЛП 7

4 ВЫБОР ТРАССЫ, ТИПА КАБЕЛЯ И СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ 10

4.1 Выбор трассы волоконно-оптической линии передачи 10

4.2 Выбор и обоснование типа оптического волокна 13

4.3 Выбор и обоснование типа оптического кабеля 14

4.4 Выбор и обоснование аппаратуры ВОСП 15

5 Расчет оптических параметров волокон и параметров передачи кабелей 19

5.1 Определение оптических параметров волокон 19

5.2 Определение потерь в оптическом волокне 20

5.3 Расчет дисперсии сигнала в одномодовом оптическом волокне 22

6 РАСЧЕТ ДЛИНЫ УЧАСТКА РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКОННО- ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, ДИАГРАММА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ 22

6.1 Расчет длины участка регенерации по затуханию 23

6.2 Расчет длины участка регенерации по дисперсии 24

6.3 Размещение регенерационных пунктов по трассе ВОЛП 25

6.4 Построение диаграммы уровней ВОСП на длине одного регенерационного участка 25

7 ЗАЩИТА ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ ОТ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ 26

1. Защита оптических кабелей от удара молнии 26

7.2 Расчет опасных магнитных влияний 29

8 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВОСП 35

9 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И МОНТАЖУ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЛИНИИ. СМЕТНО-ФИНАНСОВЫЙ РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВОЛП 37

9.1 Организация строительно-монтажных работ 37

9.2 Сметно-финансовый расчет 39

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………….41

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………42

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………….………..….45

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящее руководство по курсовому проектированию волоконно-оптической линии передачи предназначено для студентов заочной формы обучения по специальности «телекоммуникационные системы и сети»

1 ТРЕБОВАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ И ЕГО ОФОРМЛЕНИЮ

Курсовой проект выполняется по одному из вариантов индивидуального задания и оформляется в виде пояснительной записки (ПЗ), отвечающей требованиям ДСТУ 3008–95. В ПЗ не должно быть изложения общих положений и норм проектирования, текстовый материал следует излагать конкретно и чётко, при этом не допускается произвольное сокращение слов. При использовании общепринятых сокращений необходимо вначале указать полное наименование слова. Пояснительная записка должна быть иллюстрирована необходимыми схемами, рисунками и чертежами, поясняющими выбор тех или иных проектных решений. При этом обязательны ссылки на литературу, из которой заимствованы выбранные решения. Такие ссылки выполняются указанием в скобках номера, под которым значится в общем списке литературы данный источник. Схемы, рисунки и чертежи оформляются на листах того же формата, что и текст.

При выполнении расчётов в ПЗ должна быть приведена в общем виде расчетная формула с расшифровкой всех входящих в неё обозначений и ссылкой на литературу, из которой взяты эти расчётные формулы или входящие в неё исходные данные. Один вариант расчёта по формуле приводится подробно, остальные результаты представляются в виде таблицы. При использовании средств вычислительной техники приводятся расчётные формулы, ссылки на название программы расчёта и подробные исходные данные к расчету с результатами в виде таблиц и графиков. Все результаты расчётов должны сопровождаться их анализом и выводами.

Курсовой проект должен иметь титульный лист, оглавление, индивидуальное задание, введение, пояснительную записку, заключение и заканчиваться списком литературы, подписью автора и датой выполнения.

Все разделы курсового проекта должны содержать обоснованные решения и выводы, при необходимости иметь ссылки на исходные материалы (справочники, учебники, инструкции, правила и т.д.).

Чертежи должны быть выполнены с использованием условных обозна­чений и в соответствии с ДСТУ 3008–95. Чертежи, рисунки, ведомости, таблицы должны быть пронумерованы, пояснительная записка – переплетена. На титульном листе проекта указывается наименование учебного заведения, наименование курсового проекта, группа и фамилия исполнителя, фамилия консультанта, год выполнения (Приложение 1).

2 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ

Основной целью курсового проектирования волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП) являются закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении курса «Направляющие системы связи», решение конкретных задач по проектированию ВОЛП. Исходные данные к курсовому проекту составлены таким образом, что каждому студенту необходимо произвести проектирование вновь строящейся линии с использованием оптических кабелей (ОК). Эта ВОЛП будет являться составным элементом новой телекоммуникационной сети на базе технологии SDH.

В процессе курсового проектирования необходимо решить следующие задачи:

1. Выбрать и обосновать наиболее целесообразный вариант трассы ВОЛП между заданными пунктами, предусмотреть возможность подвески ОК на отдельных участках трассы с целью снижения затрат на строительство.

2. Выбрать и обосновать применение схемы организации связи, оптического волокна (ОВ), конструкции ОК, волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), исходя из числа первичных цифровых потоков и расстояния между оконечными пунктами. Начертить поперечный разрез ОК в масштабе 5:1 с указанием типа и марки кабеля.

3. Рассчитать длину регенерационного участку (РУ) по характеристикам ВОСП (затуханию ОК и дисперсии). Произвести размещение НРП и ОРП по трассе ВОЛП.

4. Рассчитать опасное магнитное влияние ЛЭП на ОК, дать рекомендации по повышению эффективности защиты.

5. Оценить грозостойкость линии, дать рекомендации по повышению эффективности грозозащиты ОК.

6. Рассчитать показатели надежности кабельной магистрали.

7. Составить план организации работ по строительству ВОЛП и ведомости расхода основных материалов и оборудования при строительстве.

3 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВОЛП

Таблица 3.1 – Трассы проектируемой ВОЛП

Номер варианта задания к курсовому проекту	Наименование населенных пунктов, между которыми проектируется ВОЛП		Количество первичных цифровых потоков
1	2		3
00	Хмельницкий – Мариуполь		50
01	Хмельницкий – Бердянск		60
02	Хмельницкий – Мелитополь		100
03	Черкассы – Одесса		120
04	Черкассы – Николаев		450
05	Черкассы – Херсон		650
06	Черкассы – Измаил		87
07	Черкассы – Севастополь		500
08	Черкассы – Симферополь		1000
09	Черкассы – Джанкой		2000
10	Черкассы – Мариуполь		640
11	Черкассы – Бердянск		250
12	Черкассы – Мелитополь		3000
13	Кировоград – Одесса		200
14	Кировоград – Николаев		65
15	Кировоград – Херсон		90
16	Кировоград – Измаил		300
17	Кировоград – Севастополь		400
18	Кировоград – Симферополь		500
19	Кировоград – Джанкой		600
20	Кировоград – Мариуполь		95
21	Кировоград – Бердянск		165
22	Кировоград – Мелитополь		485
23	Сумы – Одесса		328
24	Сумы – Николаев		1450
25	Сумы – Херсон		1230
26	Сумы – Измаил		1500
27	Сумы – Севастополь		1600
28	Сумы – Симферополь		50
29	Сумы – Джанкой		60
30	Сумы – Мариуполь		100
31	Сумы – Бердянск		120
32	Киев – Одесса		450
33	Киев – Николаев		650
34	Киев – Херсон		87
35	Житомир – Одесса		500
36	Житомир – Николаев		1000
37	Полтава – Херсон		2000
38	Полтава – Симферополь		640
39	Полтава – Севастополь		250
40	Донецк – Джанкой		3000
41	Донецк – Симферополь		200
1	2		3
42	Донецк – Севастополь		65
43	Донецк – Мариуполь		90
44	Полтава – Мариуполь		300
45	Полтава – Бердянск		400
46	Полтава – Мелитополь		500
47	Луганск – Мариуполь		600
48	Луганск – Бердянск		95
49	Луганск – Мелитополь		165
50	Запорожье – Симферополь		485
51	Запорожье – Севастополь		328
52	Запорожье – Джанкой		1450
53	Днепропетровск – Николаев		1230
54	Днепропетровск – Одесса		1500
55	Сумы – Мелитополь		1600
56	Чернигов – Одесса		50
57	Чернигов – Николаев		60
58	Чернигов – Херсон		100
59	Чернигов – Измаил		120
60	Чернигов – Севастополь		450
61	Чернигов – Симферополь		650
62	Чернигов – Джанкой		87
63	Чернигов – Мариуполь		500
64	Чернигов – Бердянск		1000
65	Чернигов – Мелитополь		2000
66	Харьков – Одесса		640
67	Харьков – Николаев		250
68	Харьков – Херсон		3000
69	Харьков – Измаил		200
70	Харьков – Севастополь		65
71	Харьков – Симферополь		90
72	Харьков – Джанкой		300
73	Днепропетровск – Херсон		400
74	Днепропетровск – Симферополь		500
75	Днепропетровск – Джанкой		600
76	Днепропетровск – Севастополь		95
77	Днепропетровск – Мариуполь		165
78	Днепропетровск – Бердянск		485
79	Днепропетровск – Новоазовск		328
80	Винница – Измаил		1450
81	Винница – Одесса		1230
82	Винница – Херсон		1500
83	Винница – Николаев		1600
84	Винница – Симферополь		50
85	Винница – Севастополь		60
86	Винница – Джанкой		100
87	Винница – Бердянск		120
88	Винница – Мариуполь		450
89	Винница – Мелитополь		650
90	Хмельницкий – Одесса		87
1	2	3
91	Хмельницкий – Николаев	95
92	Хмельницкий – Херсон	670
93	Хмельницкий – Измаил	1800
94	Хмельницкий – Севастополь	1630
95	Хмельницкий – Симферополь	1100
96	Хмельницкий – Джанкой	900
97	Харьков – Мариуполь	500
98	Харьков – Бердянск	740
99	Харьков – Мелитополь	2500

Таблица 3.2 – Исходные данные к проектированию ВОЛП

Параметр	Последняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2	3		4	5	6	7	8	9
а1, м	80	65	102	75		90	75	55	95	80	80
а2, м	52	45	50	65		50	65	45	105	60	80
а3, м	46	87	40	55		60	85	80	65	100	95
а4, м	71	95	100	45		75	90	120	74	110	125
L1, км	0,9	2	1,5	5,1		5	4	2,3	5	5,6	2,6
L2, км	4	5	0,9	2		6	2	2,1	3,7	4,5	4,5
L3, км	5	6	5	3,1		1	3	4	1,2	3,5	3,4
Iкзmax, кА	7,2	7,3	7,4	6,9		6,5	5,9	6,2	7,1	6,6	6,3
Iкзmin, кА	1,2	1,3	1,1	1		1,5	0,9	1,1	1,6	1,9	1
Iр, А	250	240	230	220		210	350	320	300	280	290
	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2		3	4	5	6	7	8	9
Т, час/год	50	45	40	36		30	25	20	35	32	28
ρ, Ом·м	100	200	150	250		80	90	78	220	95	500
Кп	1,2	1,5	1,8	2,2		2,6	3,0	3,3	3,7	4,1	4,4
n1	1,470	1,471	1,472	1,473		1,474	1,475	1,476	1,477	1,478	1,479
Δ	0,01	0,009	0,008	0,007		0,006	0,005	0,01	0,009	0,008	0,007
λр, мкм	1,31	1,30	1,55	1,54		1,29	1,32	1,53	1,56	1,31	1,30

Таблица 3.3 – Значение коэффициента верхней границы в зависимости от доверительной вероятности

Последняя цифра номера студенческого билета	Количество отказов	Значение коэффициента α1 при доверительной вероятности
		0,999	0,990	0,975	0,950	0,900	0,800
0	1	1000	100	40	19,50	9,50	4,48
1	2	44	13,5	8,26	5,68	3,77	2,42
2	3	15,7	6,88	4,84	3,66	2,73	1,95
3	4	9,33	4,85	3,67	2,93	2,29	1,74
4	5	6,76	3,91	3,08	2,54	2,05	1,62
5	6	5,43	3,36	2,73	2,29	1,90	1,54
6	8	4,06	2,75	2,31	2,01	1,72	1,43
7	10	3,38	2,42	2,08	1,83	1,61	1,37
8	15	2,59	2,01	1,78	1,62	1,46	1,28
9	20	2,23	1,81	1,64	1,51	1,37	1,24

Таблица 3.4 – Значение коэффициента нижней границы в зависимости от доверительной вероятности

Предпоследняя цифра номера студенческого билета	Количество отказов	Значение коэффициента α2 при доверительной вероятности γ
		0,999	0,990	0,975	0,950	0,900	0,800
0	1	0,14	0,22	0,27	0,33	0,43	0,62
1	2	0,22	0,30	0,36	0,42	0,51	0,67
2	3	0,21	0,36	0,42	0,48	0,57	0,70
3	4	0,31	0,40	0,46	0,52	0,60	0,73
4	5	0,34	0,43	0,49	0,55	0,62	0,75
5	6	0,36	0,46	0,52	0,57	0,65	0,76
6	8	0,41	0,50	0,56	0,61	0,68	0,78
7	10	0,44	0,53	0,58	0,64	0,70	0,80
8	15	0,50	0,59	0,64	0,68	0,74	0,83
9	20	0,54	0,63	0,67	0,72	0,77	0,85

Выбор исходных данных:

Например, для варианта 21 исходные данные будут:

• трасса ВОЛП: Кировоград – Бердянск, количество ПЦП – 165;

• показатель преломления n₁ = 1,472, относительная разность показателей преломления Δ = 0,008; рабочая длина волны λ_р = 1,55 мкм;

• средняя продолжительность гроз Т = 40 час/год, удельное сопротивление грунта 150 Ом·м, поверхностный коэффициент 1;

• условие сближения ВЛП и ВОЛП: длина участка сближения L₁ = 2 км, L₂ = 5 км, L₃ = 6 км; расстояние между ВЛС и ВОЛП на участках сближения а₁ = 65 м, а₂ = 45 м, а₃ = 87 м, а₄ = 95 м; ток короткого замыкания в начале сближения I_кзmax = 7,3 кА в конце сближения I_кзmin = 1,3 кА; нормальный рабочий ток I_р = 240 А.

4 ВЫБОР ТРАССЫ, ТИПА КАБЕЛЯ И СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

4.1 Выбор трассы волоконно-оптической линии передачи

На основании изучения карты наметить два возможных варианта трассы ВОЛП. Произвести сравнение возможных вариантов трассы и выбрать наиболее целесообразный и экономически выгодный вариант. При выборе трассы можно пользоваться картой любого масштаба с нанесенными шоссейными и грунтовыми дорогами. Удобно пользоваться атласом автомо­бильных дорог. Сравнить варианты по таким показателям: длина, уда­ление от дорог, количество переходов, грунтовые условия, удобство строительства и эксплуатации. Привести чертежи вариантов трассы. На чертеж выбранного варианта наносится спрямления трассы кабеля с указанием оконечных и промежуточных пунктов, через которые проходит трасса.

Выполнить чертеж скелетной схемы кабельной магистрали (без масштаба). На чертеже указать общую длину трассы и кабеля, длину трассы и кабеля по участкам, переходы, категорию грунта, удельное сопротивление грунта по участкам, число грозовых часов в году, объем работ по прокладке кабеля кабелеукладчиком, вручную, в канализации. Пример скелетной схемы вариантов трассы ВОЛП показаны на рис. 4.1.

Трасса линии выбирается с учетом наименьшего объема работ, возможности применения механизмов, максимально возможной удаленности от источников блуждающих токов (электрифицированных железных дорог и трамвая) и несимметричных высоковольтных линий. В загородной части трасса должна проходить параллельно шоссейным и грунтовым дорогам (резерв, обочина), иметь наименьшее число пересечений с реками, шоссейными, железными дорогами, с трамвайными путями. На переходах через реки трасса должны располагаться на расстоянии не менее 1000 м от железнодорожных мостов и мостов магистральных шоссейных дорог, на расстоянии 200 м от мостов, шоссейных и грунтовых дорог местного значения. Трасса должна проходить от мостов ниже по течению реки.

На территории городов кабель должен прокладываться в телефонную канализацию, причём стремиться к максимальному использованию существующей канализацию и резервных каналов. Ориентировочный объём прокладки кабеля в канализацию устанавливается в пределах 3-4 км на каждый город с населением до 500 тыс. жителей, расположенный по трасе. 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.

В пояснительной записка необходимо дать краткую характеристику выбранной трассы, оконечных и промежуточных населенных пунктов.

В зависимости от категории грунта и условий прокладки необходимо проектировать применение следующих типов кабелей:

а) бронированных гофрированной лентой или двумя стальными лентами (ОАрБгП, ОБгП, ОАрБП, ОБП) для подземной прокладки в грунтах всех категорий и через несудоходные несплавные реки с незаболоченными и устойчивыми берегами;

б) бронированных круглыми стальными проволоками (ОАрКП, ОКП) для прокладки через судоходные и сплавные реки и озера, а также в грунтах, подверженных мерзлотным явлениям, например, выпу­чиванию, на крутых склонах в сейсмических районах.

Рисунок 4.1 – Скелетная схема выбранного варианта волоконно-оптической линии передачи

При определении необходимого количества кабеля учитывается запас на укладку в траншее в следующих размерах:

а) на бронированном подземном кабеле на отходы при спаечных ра­ботах – на укладку кабеля в траншеи и котлованы – 2,4 % (при прокладке кабаля в грунтах, подверженных смещению или выпучиванию, запас на укладку в траншее может быть увеличен до 4 %);

б) на подводном кабеле (речном и озерном) на укладку по рельефу дна – 14 %;

в) на кабелях, прокладываемых в канализации, на спайку и уклад­ку – не менее 10 м на каждый колодец, а на котлован – не менее 10 м.

Номер варианта задания на проектирование ВОЛП определяется индивидуальным заданием и двумя последними цифрами номера студенческого билета в соответствии с табл. 3.1. и 3.2.

К курсовому проекту прилагается ситуационный чертеж трассы и проектируемой линии, причем для проектируемой ВОЛП в пояснительной записке приводится сравнение и обоснование выбранного варианта из не менее чем двух рассматриваемых. Основные показатели сравниваемых вариантов ВОЛП сводятся в табл. 4.1.

Таблица 4.1 – Общая характеристика вариантов трассы ВОЛП

Характеристика трассы	Единицы измерения	Количество единиц по вариантам
		Вариант №1	Вариант №2
1. Общая протяженность трассы: – вдоль шоссейных дорог; – вдоль железных дорог; – вдоль грунтовых дорог; – по бездорожью	км
2. Способы прокладки кабеля: – кабелеукладчиком; – вручную; – в канализации; – подвеска	км
3. Количество переходов: – через судоходные и сплавные реки; – через несудоходные реки; – через шоссейные дороги	1 пер.
4. Число обслуживаемых регенерационных пунктов	1 пункт

4.2 Выбор и обоснование типа оптического волокна

Типичные характеристики стандартных одномодовых ОВ приведены в табл. 4.2. Тип ОВ выбираем в зависимости от количества ПЦП, скорости передачи информации, расстояния между оконечными пунктами и населенными пунктами по трассе ВОЛП, 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 элементарного кабельного участка (ЭКУ) ограничена дисперсией, приме­няют волокна со смещенной дисперсией. Если же при этом используются уст­ройства спектрального уплотнения (DWDM), то возможно применение волокон со сглаженной дисперсией.

Таблица 4.2 – Характеристики оптического волокна

Тип волокна	Коэффициент затухания α, дБ/км, на длине волны		Длина волны нулевой дисперсии λ0, мкм	Коэффициент наклона дисперсионной кривой S0, пс/(нм^2·км)	Коэффициент хроматической дисперсии D(λ), пс/(нм·км)
	1,31 мкм	1,55 мкм
Ступенчатое	0,34	0,22	1,301	0,092	–
Со смещенной дисперсией	0,34	0,22	1,55	0,085	–
Со сглаженной дисперсией	0,34	0,22	–	–	≤3,5

4.3 Выбор и обоснование типа оптического кабеля

Выбор конструкции оптического кабеля определяется выбранным числом ОВ, 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 (рис. 4.2, а). Однако в последнее время все более широко используются кабели, сердечник которых представляет из себя один модуль с толстостенной полимерной трубкой (рис. 4.2, б). Тип наружных покровов, как правило, выбирается в соответствии с табл. 4.3. Допустимое раздавливающее усилие для всех типов ОК составляет 1000 Н/см. Минимально допустимый радиус изгиба не должен превышать 20d, где d – диаметр кабеля. Строительная длина оптических кабелей связи составляет в среднем 2...6 км, но не менее 1 км.

Выбрав тип бронепокровов, определите марку оптического кабеля в соот­ветствии с указаниями (табл 4.4). Следует отметить, что как правило, способы маркировки ОК у разных фирм-производителей отличаются.

Один из типических способ маркировок оптических кабелей, например завода «Южкабель», представлен в табл. 4.4.

4.4 Выбор и обоснование аппаратуры ВОСП

Тип и характеристики ВОСП выбираются согласно табл. 4.5 в зависимости от требуемого объема передачи информации, который задается числом основных цифровых потоков (ОЦП), рабочей длиной волны аппаратуры, расстоянием между оконечными пунктами и населенными пунк­тами по трассе ВОЛП, а также принципами по­строения сети связи, задачи которой решает данная линия передачи.

Технические характеристики BOCП синхронной цифровой иерархии представлены в табл. 4.5.

Таблица 4.3 – Типы бронепокровов

№	Условия про­кладки	Способ проклад­ки	Допустимое растягиваю­щее усилие, кН	Бронепокровы
1.	Непосредст­венно в канал канализации	Затягивание с применением заготовки	2,0÷3,5	- без брони - стальная гофрированная лента - оплетка
2.	В канализации во вспомога­тельном полимерном трубопроводе	Затягивание с применением заготовки	2,0÷3,5	То же, что по п.п. 1
3.	В канализации или в грунтах в трубах с сили­коновым покрытием	Затягивание с применением заготовки или задувка с приме­нением кабель- джета	2,0÷3,5	То же, что по п.п. 1
4.	Непосредст­венно в грун­тах ІІІ-IV категорий	Кабелеукладчиком или в тран­шею	7÷8	- круглые про­волоки - стальные ленты
5.	Переходы че­рез судоходные реки, в боло­тах, скальных грунтах	В зависимости от условий	20÷96	сплошные метал­лические оболочки с броней их круглых проволок
6.	На воздушных линиях	Подвеска на опорах	15÷25 и более в зависимо­сти от длины пролета, гололедности и ветровой на­грузки	- стеклопруток - синтетические нити с высоким модулем упру­гости

Таблица 4.4 – Маркообразоваиие оптических кабелей

1

-

2

-

3

-

4

-

5

-

6

-

7

8

9

(

10

+

11

)-

12

1

2

3

4

1

Тип кабеля / Type of cable

O

волоконно-оптический / fiber optic

2

Наличие защитного слоя

Protective layer

a

исполнение с алюмополимерным защитным слоем with alumopolymer protective layer

Без обозначения Without designation

без алюмополимерного защитного слоя without alumopolymer protective layer

3

Тип брони или армирующих элементов

Type of armouring or the armouring elements

Ар

слой арамидных нитей / layer of aramid threads

Б

броня из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально / armour of two spirally laid steel galvanized tapes

Бг

броня из стальной гофрированной ленты, наложенной продольно / armour of longitudinally laid steel zetabon tape

Продолжение табл. 4.4

1	2	3	4
		К	броня из одного повива круглых стальных оцинкованных проволок / armour of one layer of circular steel galvanized wires
		2К	броня из двух повивов круглых стальных оцинкованных проволок armour of two layers of circular steel galvanized wires
		Сп	броня из повива стеклопластиковых стержней armour of fiberplastic rods
		Без обозначения Without designation	без брони и армирующих элементов without armour and the armouring elements
4	Тип наружной оболочки Outer sheath type	П	полиэтиленовая оболочка / polyethylene sheath
		Пн	оболочка из полимерной композиции, не распространяющей горение / sheath of flame retardant polymer compound
		Пп	промежуточная полиэтиленовая оболочка между повивами бронепокровов типа 2К и наружная полиэтиленовая оболочка / inner polyethylene sheath between the layers of the armouring of 2K type and the outer polyethylene sheath
5	Тип центрального силового элемента Central strength element type	С	стальной трос или стальная проволока с полиэтиленовым покрытием / steel rope or steel wire with polyethylene coating
		Без обозначения Without designation	диэлектрический ЦСЭ (стеклопластиковый пруток и т.п.) / dielectric central strength element (fiberplastic rod and etc.)
6	Тип температурного исполнения Temperature type making	ХЛ	от минус 60°С до плюс 60°С / From minus 60°С up to 60°С
		Без обозначения Without designation	от минус 40°С до плюс 60°С / from minus 40°С up to 60°С
7	Количество ОВ в кабеле / Quantity of optical fibers in the cable
8	Тип ОВ Optical fiber type	E	одномодовое, в соответствии с рекомендациями ITU-T G.652B / single-mode as per the recommendations of ITU-T G.652B
		A	одномодовое с расширенной рабочей полосой длин волн, в соответствии с рекомендациями ITU-T G.652D / enhanced single mode optical fibre (ESMF) as per the recommendations of ITU-T G.652D
		C	одномодовое с ненулевой смещенной дисперсией, в соответствии с рекомендациями ITU-T G.655 / non zero single mode shifted as per the recommendations of ITU-T G.655

Окончание табл. 4.4

1	2	3	4
		M	многомодовое с соотношением диаметров сердцевины и оболочки - 50/125 мкм, в соответствии с рекомендациями ITU-T G.651 / multimode with core and sheath ratio of 50/125 mkm as per the recommendations of ITU-T G.651
		B	многомодовое с соотношением диаметров сердцевины и оболочки - 62,5/125 мкм, в соответствии с рекомендациями МЭК 60793-2 / multimode with with core and sheath ratio of 62,5/125 mkm as per the recommendations of IEC 60793-2
9	Число элементов в повиве сердечника / Number of elements in the core
10	Распределение оптических волокон по модулям / Optical fibers distribution in tubes
	Количество изолированных медных жил в кабеле (при их отсутствии - без обозначения) Quantity of copper insulated wires in cable (without designation on their absence)
12	Допустимое растягивающее усилие кабеля, кН / Permissible pulling stress, kN

Таблица 4.5 – Технические характеристики синхронных BOCП

ЭКУ	Укороченный			Стандартный
Длина волны, мкм	1,31	1,55		1,31	1,55
1	2	3		4	5
STM-1
Число цифровых потоков (ЦП) Е1	63
Скорость оптического стыка, Мбит/с	155
Средняя выходная мощность, дБм	-8	2		2	2
Минимальная чувствительность приемника, дБм	-34
Ширина спектральной линии излучения, нм	<0,4		<0,4	<0,25	<0,25
STM-4
Число цифровых потоков (ЦП) Е1	252
Скорость оптического стыка, Мбит/с	622
Средняя выходная мощность, дБм	-11	-0,5		-0,5	4,5
Минимальная чувствительность приемника, дБм	-34	-36		-39	-45
Ширина спектральной линии излучения, нм	<2,5	<1,7		<0,5	<0,5
STM-16
Число цифровых потоков (ЦП) Е1	1008
Скорость оптического стыка, Мбит/с	2500
Средняя выходная мощность, дБм	-3	0		2	2
Минимальная чувствительность приемника, дБм	-27	-28		-27	-29.5
Ширина спектральной линии излучения, нм	<1	<0,6		<1	<0,6

Окончание табл. 4.5

1	2	3	4	5
STM-64
Число цифровых потоков (ЦП) Е1	4032
Скорость оптического стыка, Мбит/с	10000
Средняя выходная мощность, дБм	2	2	10	13
Минимальная чувствительность приемника, дБм	-18	-18,5	-14	-21
Ширина спектральной линии излучения, нм	<0,1

Примечание. При необходимости работы на удлиненных ЭКУ на выходе передатчика мультиплексора устанавливают оптический усилитель (бустер, "buster"), что позволяет увеличить энергетический потенциал на 7÷15 дБм.

5 РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОН И ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАЧИ КАБЕЛЕЙ

5.1 Определение оптических параметров волокон

Оптическое волокно является направляющей системой для распространения электромагнитных волн. Для их распространения по волокну используется известное явление полного внутреннего отражения на границах двух диэлектрических сред сердечника с показателем преломления n₁ и оболочки с показателем преломления n₂, при этом n₁ > n₂.

Согласно [1] значение относительной разницы показателей преломления ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления (ППП) находится из выражения:

. (5.1)

Для этих ОВ числовая апертура определяется соотношением:

. (5.2)

Для определения режима работы ОВ нормированная частота выражается:

, (5.3)

где λ_р – рабочая длина волны, мкм;

d – диаметр сердцевины ОВ, мкм.

Если V < 2,405 то режим работы ОВ одномодовый.

Критическая частота ОВ, при которой распространяется только один тип волны – Н₁₁ определяется выражением:

,

где – собственное значение моды – 2,405;

с – скорость света (с = 3·10⁸ м/с).

Критическая длина волны в ОВ определяется выражением:

. (5.4)

5.2 Определение потерь в оптическом волокне

Коэффициент затухания сигнала в ОВ обусловлен собственными и дополнительными потерями [1], возникающими в результате производства оптического волокна, сборки и прокладки ОК:

, (5.5)

где – суммарные собственные потери в ОВ, дБ/км;

– дополнительные потери в ОВ, дБ/км.

Суммарные собственные потери в ОВ определяются в виде [1]:

, (5.6)

где – потери на рэлеевское рассеяние в ОВ, дБ/км;

– потери в материале, связанные с потерями на поляризацию, дБ/км;

– потери сигналов, связанные с поглощением в инфракрасной области спектра, дБ/км;

– потери в ОВ на гидроксильном остатке воды ОН, дБ/км.

Рэлеевские потери могут быть определены по формуле [1]:

, (5.7)

где λ_р – длина волны (в нм).

Потери в материале, связанные с потерями на поляризацию, линейно возрастают с ростом частоты согласно выражению [1]:

. (5.8)

Эти потери можно найти из выражения [1]:

. (5.9)

Потери сигналов, связанные с поглощением в инфракрасной области спектра, обусловлены хвостами резонансных поглощений ионов (атомов). Они определяются по выражению [1]:

. (5.10)

Потери в ОВ на гидроксильном остатке воды ОН равны [1]:

. (5.11)

Экспериментально установлено, что дополнительные потери в ОК приблизительно составляют (20…40) % от собственных потерь и рассчитываются по формуле [1]:

. (5.12)

5.3 Расчет дисперсии сигнала в одномодовом оптическом волокне

Среднеквадратическое значение дисперсии одномодового волокна равно:

, (5.13)

где –рабочая длина волны, нм;

–диапазон длин волн излучения лазера, который берется из табл. 4.4

–коэффициент удельной хроматической дисперсии ОВ, пс/(км·нм).

Коэффициент хроматической дисперсии для ступенчатых волокон и волокон со смещенной дисперсией рассчитывается по формуле

, (5.14)

6 РАСЧЕТ ДЛИНЫ УЧАСТКА РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКОННО- ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, ДИАГРАММА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Выбор и обоснование схемы организации связи. На транспортных телекоммуникационных волоконно-оптических линиях передачи, как правило, применяются 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 элементарного кабельного участка по дисперсии, применяют DWDM (устройства спек­трального уплотнения). В этом случае используют двухволоконную схему орга­низации связей на несколько оптических несущих. При этом, по двум волокнам работают несколько систем передачи, каждая – на своей оптической несущей.