Проектирование магистральной линии связи на маршруте Тирасполь-Вена

Кабели должны удовлетворять  следующим требованиям:

Требования к механическим характеристикам:

• Допустимое усилие растяжение
• Стойкость к ударам
• Стойкость к вибрациям

Требования к устойчивости влияния климатических факторов:

• Рабочий диапазон температур кабелей должен быть не менее -40..+70 ͦ С
• Необходима устойчивость к повышенной влажности воздуха (до 98% при 40 ͦ С)
• Подвесные кабели должны быть стойкими к влиянию плесневых грибов, росы, дождя, инея, солнечного излучения
• Необходима устойчивость к влиянию химических факторов
• Кабели не должны содержать веществ, загрязняющих окружающую среду

Требования к влиянию  электрических факторов:

• Должны выдерживать пробное напряжение до 8 кВ
• Иметь сопротивление внешней полиэтиленовой оболочки не менее 2000 МОм/км
• Быть стойкими к напряжению на пробой, т.е. выдерживать напряжение 20 кВ или переменное напряжение 10 кВ частотой 5 Гц в течение 5 секунд, к действию импульсного тока растекания силой 105 кА в течение 60 мкс

7.1 Характеристики кабеля для подвешивания

Кабели воздушной подвески делятся на следующие группы:

• Самонесущие – с несущим тросом, или встроенными в оболочку армирующими нитями для подвески на опорах различного типа, в т.ч на опорах линий электропередачи (ЛЭП) и контактной сети железных дорог.
• Навиваемые – для навивки вокруг несущего, например фазового, провода или провода заземления (грозотроса). Имеют улучшенные параметры по многократному изгибу, применяются для подвески на ЛЭП.
• Встраиваемые в грозотрос – применяются, как правило, для подвески на ЛЭП напряжением свыше 110 кВ. в общем случае конструкция таких кабелей содержит две группы элементов: специальные элементы конструкции грозокроса и общие элементы модуля ОК, включающие модули, содержащие оптическое волокно. Элементы грозотроса представлены одним или несколькими металлическими повивами. Если их два, они могут называться внешними и внутренними, если больше, их нумеруют. Эти повивы могут быть выполнены из стальной проволоки, или из алюминиевого сплава с магнием и железом, например алдреевой проволоки (АА) или стальной, плакированной алюминием проволоки (ASC), или просто алюминиевой проволоки. Внешний повив, как правило, выполняется из проволоки большой электропроводности (алдреевой или алюминиевой), а внутренний – из проволоки большей прочности (стальной и т.п.).

Для участка пути вдоль  железной дороги и на опорах по мосту  выберем кабель оптический самонесущий, диэлектрический для воздушной  прокладки, типа ОКЛЖ, сертификат соответствия Госкомсвязи РФ №ОС/1-КБ-120, сертификат пожарной безопасности ГПС МВД РФ №ССПб.RU.УП001.НОО126, свидетельство ОАО «Фирма ОРГРЭС №643.2000.216.001

ПРИМЕНЕНИЕ:

• Для подвески на опорах контактной сети электрофицированных железных дорог и линий электропередачи, воздушных линий передачи и городского энергохозяйства.

Одномодовое оптическое волокно с ненулевой смещенной дисперсие        FutureGuide-SS

Одномодовое оптическое волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZ-DSF) и малой величиной наклона дисперсионной кривой (по рекомендации G.655 МСЭ-Т).

Предназначено для магистральных  волоконно-оптических систем передачи данных со спектральным DWDM уплотнением, работающих в C- и L-диапазонах.

 

Особенности:

      Минимальная  величина поляризационно-модовой дисперсии

      Низкое  затухание на длинах волн выше 1550 нм

      Совместимость  с оптическим волокном OFS’s TrueWave RS

Параметры	Ед изм	FutureGuide-SS
Диаметр модового пятна на длине волны 1550 нм	мкм	8.4±0.6
Эффективное сечение (Aeff)	кв мм	55 (в среднем)
Затухание на длине волны 1550 нм	дБ/км	0.22
Затухание на длине волны 1625 нм	дБ/км	0.25
Изменение затухания в  зависимости от длины волны (диапазоне 1525-1575 нм)	дБ/км	0.05
Хроматическая дисперсия  в диапазоне 1530-1565 нм	пс/(нм*км)	2.6-6.0
Хроматическая дисперсия  в диапазоне 1565-1625 нм	пс/(нм*км)	4.0-8.9
Поляризационно-модовая дисперсия	пс/(км)	0.1
Максимальное относительное  удлинение	%	1.0

 

Табл. 1

 

7.2 Характеристики кабеля для прокладки в грунт

Выбор трассы для прокладки  ОК непосредственно в грунт, или в трубопроводах производится с учетом максимального использования машин и механизмов, обеспечения надежности работы кабельной линии и удобства ее эксплуатации.

Кабели подземной прокладки  делятся на:

• Кабели, прокладываемые в кабельной канализации.
• Кабели, закапываемые в грунт.

Подводные кабели делятся  на:

• Кабели, укладываемые на дно несудоходных рек, глубоких озер и болот (используются при прохождении водных преград небольшой длины).
• Кабели, укладываемые на дно морей и океанов (что означает не только укладку на дно, но и закрепление на определенной глубине).

Для всего участка пути, в том числе пересечения с  автомагистралью, выберем кабель оптический с броней из круглых стальных проволок для подземной прокладки типа ОКЛК-01, сертификат соответствия Госкомсвязи  РФ №ОС/1-КБ-96.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Для прокладки в трубах, в шахтах и тоннелях, блоках и  коллекторах кабельной канализации, в грунтах всех категорий, на мостах, через болота и водные переходы.

ОСОБЕННОСТИ:

1. компактный дизайн;
2. стойкость к повышенным радиальным и продольным нагрузкам;
3. оптимальная защита от механического повреждения;
4. защита от повреждений грызунами;
5. высокая молниестойкость;
6. стабильная эксплуатация в грунтах повышенной сложности;
7. диапазон рабочей температуры: -40°..+50°.

1. оптическое волокно  фирмы «Корнинг»

2. гидрофобный заполнитель

3. центральный силовой  элемент (стеклопластик-01, стальной  трос в ПЭ оболочке-02)

4. водоблокирующая лента (по требованию)

5. полимерная трубка

6. скрепляющая лента

7. вспарывающий корд (по  требованию)

8. стальная оцинкованная  проволока

9. полимерная защитная  внутренняя оболочка

10. полимерная защитная  наружная оболочка

11. маркировка

 

Характеристика

Количество ОВ	2-144
Диаметр кабеля, мм	15.0-28.5
Вес, кг/м	300-1800
коэффициент затухания, дБ/км, не более: на длине волны 1.31 мкм на длине волны 1.55 мкм	0.34 0.20
*Хроматическая дисперсия,  пс/нм-км, не более: на длине волны 1.31 мкм на длине волны 1.55 мкм	3.5 18
Допустимое раздавливающее усилие, Н/см, не менее	1000
Допустимое растягивающее  усилие, кН	7.0 - 80.0

 

Табл. 2^*

 

8. Расчет параметров световода

8.1 Расчет затухания световодов

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления.

Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии  его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие  в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле: а) Для окна 1,55

 

, дБ/км 

 

б) Для окна 1,625

 

, дБ/км

 

где - длина волны

R_р – коэффициент рассеяния, равный для кварца одномодового световода 0,8 дБ/км·мкм⁴.

Суммарное значение собственного затухания оптического волокна  в общем случае

 

а) Для окна 1,55

 

, дБ/км,

б) Для окна 1,625

 

, дБ/км

 

где α_пк – коэффициент затухания в инфракрасной области;

α_пр – коэффициент затухания из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей для одномодового световода приблизительно равен 0.1 дБ/км.

После расчета собственного затухания световода α_с полученное значение необходимо сравнить с его верхней границей, указанной в маркировке кабеля и в дальнейших расчетах использовать наибольшее из них.

Кроме собственных потерь α_с следует учитывать также дополнительные кабельные потери α_к. Они связаны с непостоянством размеров поперечного сечения волокна, наличием макро- и микроизгибов из-за скрутки, конструктивных и технологических неоднородностей и других причин. Установлено, что все кабельные потери существенно увеличивают затухание.

Приближенно можно рассчитать:

, дБ/км 

 

где α_гв – дополнительное затухание за счет геометрии волокна равное α_с·0.15;

А_м – потери на стыке оптических волокон в муфте равные 0.3 дБ;

l_стр – протяженность строительной длины оптического кабеля, км.^*

 

  8.2 Расчет дисперсии световодов

 

В световоде при передаче импульсных сигналов (отличающихся друг от друга различной мощностью) после прохождения ими некоторого расстояния световые импульсы искажаются и расширяются во времени, т.е. время подачи одного импульса увеличивается. В результате наступает такой момент, когда соседние импульсы начинают перекрывать друг друга. Данное явление в теории световодов называют дисперсией.

Расширение импульсов  устанавливает предельные скорости передачи информации по световоду при импульсно-кодовой модуляции и при малых потерях ограничивает длину ретрансляционного участка. Дисперсия ограничивает пропускную способность ВОЛС, которая предопределяет полосу частот ∆F, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и соответственно объем информации, который можно передать по оптическому кабелю. Уширение определяется как квадратичная разность длительности импульсов на выходе и входе кабеля:

 

, нс/км 

 

Причем, значения t²_вых и t²_вх берутся на уровне половины амплитуды импульсов.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования  световодов, она существенно снижает дальность передачи по оптическому кабелю, т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: не когерентность источников излучения и появление спектра ∆λ, существование большого числа мод N. Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится на материальную и волновую. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волновая дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Модовая дисперсия объясняется наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Для одномодового волокна дисперсия равна: