3.3 Расчет дисперсии сигнала в одномодовом оптическом волокне

Среднеквадратическое значение дисперсии одномодового волокна равно:

, (3.13)

где – рабочая длина волны, нм;

– диапазон длин волн излучения лазера;

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

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

, (3.14)

где – наклон кривой дисперсии, .

Тогда,

.

Рассчитанное значение удовлетворяет рекомендации G.652, но для дальнейших расчетов будем использовать значение хроматической дисперсии Mхр = 19 .

4 Расчет длины участка регенерации волоконно- оптической линии передачи, диаграмма энергетических уровней

4.1 Расчет длины участка регенерации по затуханию

Длина участка регенерации ВОСП ограничивается двумя факторами затуханием и уширением импульса в линейном тракте. При проектировании необходимо выполнить два расчета и в качестве длины участка регенерации выбрать наименьшее из полученных значений.

Энергетический потенциал аппаратуры ВОСП равен разнице уровней мощности оптического сигнала на передачи (дБм) и приема (дБм), при котором обеспечивается заданное качество передачи информации [1]:

. (4.1)

дБ.

Максимальная длина участка регенерации по затуханию определяется по формуле [1]:

, (4.2)

где – запас системы по мощности;

– потери мощности в разъединительном соединении источника излучения в волокно;

– потери в разъединительном соединении волокна с приемником;

– строительная длина кабеля, ;

– потери в местах сваривания волокон между собой.

Минимальная длина участка регенерации по затуханию определяется по формуле [1]:

, (4.3)

где АРУ – диапазон АРУ приемной части аппаратуры (ПРОМ).

Рассчитаем максимальный и минимальный участок регенерации по затуханию по формулам (4.2) и (4.3):

км;

км.

4.2 Расчет длины участка регенерации по дисперсии

Длина участка регенерации, ограниченная дисперсией сигналов в ОВ, не должна превышать:

, (4.4)

где В – скорость передачи на оптическом стыке, бит/с;

– среднеквадратическое значение погонной дисперсии ОВ, с/км.

Рассчитаем длину регенерационного участка по формуле (4.4).

км.

Так как длина регенерационного участка по дисперсии меньше, чем по затуханию, то выбранная длина участка регенерации будет равна 118,8 км.

4.3 Построение диаграммы уровней восп на длине одного регенерационного участка

Рассчитать запас мощности по формуле.

; (4.5)

. (4.6)

;

дБ.

Рисунок 6.1 – Диаграмма уровней энергетического потенциала на одном участке регенерации

2

6

10

14

18

98

102

106

110

114

116

-28

0

Р, дБм

–34

2

L, км

р_з = 6 дБ

2·a _ив = 1 дБ

Уровень приема

–34 дБм

 = 0,22 дБ/км

 = 1,550 мкм

L_р = 116 км

а_вв= 0,1 дБ

l_сд = 4 км

l_сд

2·a _вп = 1 дБ

1

-27,42

α_з = 6,58 дБ

5 Защита оптических кабелей от влияния внешних электромагнитных полей

5.1 Защита оптических кабелей от удара молнии

Методика расчета вероятности готовой частоты повреждения ВОЛС базируется на допустимом токе молнии в металлических покрытиях ОК, при котором не возникает повреждения кабеля с перебоем связи, а пробой внешнего шланга не считается повреждением ОК. Величина этого тока зависит от конструкции ОК, находиться, как правило, экспериментальным методом.

Ожидаемое количество повреждений за год зависит от количества ударов молнии, которое приходиться на участок поверхности, непосредственно подверженной воздействию удара молнии или дуги, которая возникает между местом удара и кабелем. Вероятность возникновения в подземном кабеле тока, который может вызвать его повреждение в общем случае находить по формуле [2]:

, (5.1)

где – общее вероятностное среднегодовое число всех ударов молнии в ВОЛП;

– коэффициент риска повреждений оптического кабеля с металлическими элементами, выбирается из рис. 5.1;

– поверхностный коэффициент, .

Рисунок 5.1 – Коэффициент риска грозоповреждения ОК в зависимости от его стойкости к току молнии

Так как кабель ОАрБП принадлежит к первой категории грозостойкости, то .

Значение рассчитывается по формуле [2]:

, (5.2)

где q – удельная плотность ударов молнии в год на км² земной поверхности;

– условный радиус искровой зоны, м;

L – длина линии, L = 118,776 км;

Величина q рассчитывается по выражению [2]:

, (5.3)

где С = 0,067 – среднее количество ударов молнии на 1 км² поверхности земли за один грозочас;

Т – среднегодовая продолжительность гроз в часах.

Условный радиус искровой зоны определяется по формуле [2]:

, (5.4)

где ρ – удельное сопротивление грунта на трассе ВОЛС;

– пробивное напряжение электрического поля в грунте.

Значение изменяется от 250 кВ/м при ρ = 1000 Ом·м и до 500 кВ/м при ρ 1000 Ом·м.

Рассчитаем необходимые значения по формулам (5.1) – (5.4):

;

м;

;

.

Сравним полученный результат с допустимой нормой на ожидаемую вероятность повреждения ОК с металлическими элементами, которая рассчитывается по формуле [2]:

, (5.5)

где – норма на вероятное число повреждений кабеля на 100 км трассы, для транспортной ВОЛС .

Тогда,

.

Если , то защита кабеля не требуется, иначе применяют способы защиты, такие как:

• использование одного или двух грозозащитных тросов типа ПС-70;

• замена кабеля на полностью диэлектрический либо с вышей категорией грозостойкости.

Так как 0,00254 ≤ 0,119, то защита не требуется.