Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле. дБ/км.
, (1.3.4)
где, λ - длина волны, мкм;
Rp - коэффициент рассеяния, равный для кварца 1.5 дБ/км*мкм4 для многомодового световода;
=0.53 дБ/км
Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае
αс=αп+αр+αпк+αпр, (1.3.5.)
где αпк - коэффициент затухания в инфракрасной области расположенной в диапазоне длин волн свыше 1.6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается);
αпр - коэффициент затухания из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей, дБ/км (для многомодового световода приблизительно равен на λ=1.3 мкм – 0.1 дБ/км).
Именно из-за нелинейности потерь αпр на заданных частотах за счет резонансных явлений возникаю так называемые "окна прозрачности” световода, то есть существенное уменьшение собственного затухания оптического волокна при длинах волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм, поэтому передача по ОК осуществляется именно на данных длинах волн.
αс=0.1+0.53+0.32=0.95 дБ/км
Кроме собственных потерь αс надлежит учитывать также дополнительные кабельные потери αк. 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 увеличивают затухание.
Приближенно можно рассчитать. дБ/км
αк= αгв+, (1.3.6.)
где αгв - дополнительное затухание за счет геометрии волокна, (в среднем 0. 15* αс ), дБ/км;
Ам - потери на стыке оптических волокон в муфте (0.3 -на стык, дБ);
lстр - протяженность строительной длины ОК, км.
αк=0.15*0.95+0.3*50/2=7.64
Качество ввода зависит от соотношения площадей излучателя Sп и сердцевины световода Sc. Существенно качество ввода зависит и от апертуры световода (NA). т. к. только в пределах апертурного угла излучение эффективно вводится в световод. Обычно площадь излучателя больше площади сердцевины световода, поэтому не вся излучаемая энергия поступает в оптический тракт. Потери энергии на вводе, дБ,
, (1.3.7)
где m - коэффициент, и учитывается при расчете энергетического потенциала аппаратуры.
Для расчетов приняты следующие данные: Sп – 3*50 мкм для лазера; Sc=πа2 мкм, где а - радиус сердцевины световода, мкм; m=10 для лазера.
αвв=10lg (2/10*0,32*150/3,14*252) = 7,7 дБ/км
Повышение эффективности ввода излучения достигается за счет применения согласующего оптического устройства в виде увеличительной линзы (или комбинации линз), которая устанавливается между излучателем и торцом световода. Эффективность согласующих устройств можно определить по справочным данным. В современных системах волоконно-оптической передачи благодаря применению излучателей с оптимальной диаграммой направленности и правильному их согласованию со световодом потери энергии при вводе не превышают 4% от мощности источника. Поэтому, учитывая дополнительные потери в разъемных и неразъемных соединениях на стыке аппаратуры и ОК, торцевые потери
αт = q*αвв, (1.3.8.)
где q - поправочный коэффициент, равный 0,2 для многомодового световода.
αт = 0,2*7,7 =1,54 дБ/км
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 ОК
Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по ОК, 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. Результирующее значение уширения импульсов за счет модовой τмод (τмод=1.02), материальной τмат (τмат=0,242) и волновой τвв (τвв=7.179) дисперсией.
, (1.3.10.)
=7,49*10-9 с/км
Дисперсия проявляется по-разному в различных типах волоконных световодов. В ступенчатых световодах при многомодовый передаче доминирует модовая дисперсия, достигающая значений порядка 102-107 нс/км. В градиентных световодах происходит выравнивание времени распространения различных мод, и определяющим является дисперсия материала, которая уменьшается с увеличением длины волны.
1.4 Определение длины регенерационного участка
Длина регенерационного участка lру ВОЛС определяется передаточными характеристиками кабеля: его коэффициентом затухания a и дисперсией t.
Затухание кабеля приводит к уменьшению передаваемой мощности, что соответственно лимитирует длину регенерационного участка. Дисперсия кабеля приводит к наложению передаваемых импульсов и как следствие к их искажению, и чем длиннее линия, тем больше вносимые искажения импульсов, что, в свою очередь, также накладывает ограничения на пропускную способность кабеля ∆F.
Длина регенерационного участка должна удовлетворять значениям, как затухания, так и дисперсии. Поэтому производится расчет длины регенерационного участка сначала исходя из допустимого значения по затуханию , затем исходя из требуемых значений дисперсии и пропускной способности . Из полученных двух значений и длин регенерационного участка выбирается наименьшее значение как отвечающее условиям затухания и дисперсии.
Допустимая длина регенерационного участка ВОЛС по затуханию км, определяется исходя из энергетического потенциала аппаратуры Ώ:
, (1.4.1)
lру = (43-5-1,54)/(0,95+7,64)=4.24 км
где Аз - энергетический запас системы (в среднем - 5 дБ), необходимый для компенсации эффекта старения аппаратуры и ОК компенсации дополнительных потерь, возникающих после проведения ремонтных работ на кабеле, случаев некачественного сращивания сростков ОК и других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации.
Для расчета длины регенерационного участка по пропускной способности определим расчетную пропускную способность световода на 1 км длины (Мбит-км/с)
∆Fx=1/τ, (1.4.2)
где τ - дисперсия, c/км.
∆Fx=1/7,49*10-9=130 Мбит/с
Длина регенерационного участка по пропускной способности км. определяется из выражения
∆Fx=∆F, (1.4.3)
где ∆F - скорость передачи волоконно-оптической системы, Мбит/с.
=14.61 км
Из полученных значений и выбирается наименьшее, которое и будет являться значением длины регенерационного участка . Из данных расчетов можно сделать вывод, что длина регенерационного участка будет равна 4.24 км.
Рисунок 1.1 Структурная схема волоконно-оптической системы передачи
2. Общая характеристика кабельных линий связи
Проект на строительство кабельной линии связи является составной частью общего проекта строительства сооружений электросвязи, автоматики и телемеханики на участке железной дороги и разрабатывается в соответствии с генеральными схемами развития железной дороги на данном направлении.
Проект - это предварительно подготовленное, обоснованное техническими и экономическими расчётами и изображенное графически, решение по строительству линейных сооружений электросвязи. Проект является комплексным технико-экономическим документом, в котором техническая и экономическая стороны строительства неразрывно связаны.
В состав проекта входит пояснительная записка с кратким обоснованием принятых технических решений, сметно-финансовый расчёт, определяющий стоимость строительства и рабочие чертежи, по которым выполняются строительные и монтажные работы.
Проект на строительство линейных сооружений связи разрабатывается на основе технического задания и данных изысканий.
Техническое задание включает в себя сведения о потребном количестве каналов для организации всех видов оперативно-технологической и общеслужебной связей на каждом участке железной дороги с учётом резервирования и перспективы развития; сведения о размещении абонентов телефонной и телеграфной сетей и объектов сети телемеханики, а также электрические и эксплуатационные требования, предъявляемые к этим каналам.
По результатам изысканий, проведенных на конкретном участки железной дороги, составляется подробная топографическая схема с описанием характера окружающей местности и физико-электрических свойств почвы вдоль трассы; выявляются естественные препятствия, уточняется расположение всех объектов связи и СЦБ и даётся их привязка к координатам пути; определяются параметры источников внешних электромагнитных влияний; выясняются климатические условия, особенности строительства и эксплуатации линии связи.
На основании этих данных обосновывается выбор типа линии связи и, в случае принятия решения о строительстве кабельной магистрали, производится выбор системы организации кабельной линии и типа аппаратуры ВЧ уплотнения; обосновывается выбор типа и ёмкости кабеля, выбор трассы и устройство переходов и пересечений; выбирают меры защиты кабеля от электромагнитного влияния и коррозии, определяют способы прокладки кабеля и места отпаев от магистрали для ввода в промежуточные станции, путевые здания и другие пункты.
Все запроектированные сооружения должны быть технически совершенны и экономически целесообразны.
После выполнения проекта составляют рабочие чертежи, в состав которых входят чертежи трасс воздушной и кабельной магистрали с привязкой к железной дороге и другим местным сооружениям, чертежи нетиповых конструкций, чертежи вводов линий связи в здания, переходов через различные препятствия, монтажные схемы с указанием мест разрезов кабелей и назначением отдельных кабельных цепей и т.п.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
