Характеристика трассы кабельной линии

Выбор трассы линии передачи определяется, прежде всего, географическим расположением пунктов, между которыми должна быть организована связь. Выбранный вариант трассы ЛП должен обеспечивать минимальные затраты и наибольшие удобства при эксплуатации.

В пояснительной записке должны быть перечислены требования, предъявляемые к трассе кабельной линии связи. В соответствии с заданием на курсовое проектирование необходимо выбрать основной и альтернативный варианты, т.к. при реальном проектировании могут возникнуть непредвиденные препятствия.

Привести ситуационный план трассы. Пример ситуационного плана трассы кабельной линии приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Ситуационный план трассы кабельной линии

К плану добавить таблицу характеристики кабельной линии, где указать число пересечений с дорогами и переходов через реки, км в кабельной канализации.

Провести сравнительный анализ вариантов прохождения трассы и результаты свести в таблицу 5.

Таблица 5 – Варианты прохождения трассы

Сделать вывод по рассмотренным вариантам (характеристику трассы кабельной линии выполняют только учащиеся дневной формы обучения).

2 Расчётный раздел

2.1 Расчёт схемы организации связи

Схема организации связи разрабатывается на основе заданного числа каналов и схемы их распределения по магистрали. На схеме указывается расстояние между станциями, организация служебной связи, телеконтроля и дистанционного питания. ОРП устанавливаются при расстояниях, превышающих возможности дистанционного питания или при необходимости выделения в промежуточном пункте части каналов или групповых цифровых потоков. Для размещения НРП необходимо определить номинальную длину участка регенерации (l_ном).

L_ном = А_ном/α _{t max}, (3)

где А_ном – номинальное значение затухания участка регенерации (из технических данных на систему передачи);

α _{t max} – коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте при максимальной температуре грунта.

Коэффициент затухания кабеля для температуры грунта, отличной от 20° С (справочное значение), определяется по формуле

α _t = α ₂₀ ∙ (1-α _α ∙ (20-t)), (4)

где α ₂₀ – коэффициент затухания кабеля при температуре 20˚ С;

α _α – температурный коэффициент изменения затухания;

t – расчетная температура.

Число участков регенерации между обслуживаемыми станциями определяется по формуле

N_{уч.рег .}= l_оп1-пв /l_ном ,

N_уч.рег. = l_оп2-пв /l_ном , (5)

где l _оп1-пв – расстояние между обслуживаемыми пунктами ОП1-ПВ, км;

l _пв-оп2 – расстояние между обслуживаемыми пунктами ОП2-ПВ, км.

Укороченные участки размещаются прилегающими к обслуживаемым станциям и дополняются до номинального затухания путем включения искусственных линий (ИЛ). Если укороченный участок больше половины l_ном, длина участка определяется по формуле

l_ук.уч.= К · l_ном, (6)

где К – дробная часть при определении Nуч.рег..

Проектирование участков длиной меньше половины l_ном недопустимо, поэтому при К ≤ 0, 5 проектируются два укороченных участка, длина которых определяется по формуле

l_ук.уч.= (l_ном +К∙ l_ном )/2. (7)

ИЛ имеет параметры, эквивалентные отрезкам кабеля от 0, 1 до 1, 5 км ступенями через 0, 1 км. Определить длину ИЛ.

L_ил= l_ном – l_ук.уч. (7а)

Значения округлить до эквивалентных отрезков кабеля.

Укороченные участки прилегают к обслуживаемым станциям.

Число НРП между обслуживаемыми станциями определяется по формуле

N_нрп = N_уч.рег. – 1. (8)

Распределение длин участков регенерации свести в таблицу 6, где М, N – порядковый номер НРП на участках ОП1-ПВ, ОП2-ПВ соответственно.

Таблица 6 – Размещение регенераторов

Следует привести таблицу распределения различных типов НРП, используемых на проектируемой линии. Для СП ИКМ-120 определяются НРП с устройствами служебной связи (УСС) и телемеханики и без УСС. Для СП ИКМ-480 определяются типы НРП в соответствии с приложением Б.

Таблица 7 – Распределение НРП на проектируемой линии

2.2 Расчёт затухания участков регенерации

Для проверки правильности предварительного размещения НРП, необходимо определить вероятность ошибки, которая зависит от величины защищенности. Защищенность определяется разностью уровней полезного сигнала и помех. Уровень полезного сигнала зависит от затухания участка регенерации, которое определяется по формуле

А_уч.рег.=А_каб. + А_ил. = α _t · l_каб.+ α ₂₀ · l_ил, (9)

где l_каб. – длина кабеля на расчетном участке регенерации;

l_ил. – эквивалентная длина искусственной линии (7а);

α _t – коэффициент затухания кабеля на расчетной температуре (4);

α ₂₀ – коэффициент затухания кабеля при температуре 20˚ С.

Подставляя данные в формулу, определяем затухание для всех участков регенерации при максимальной температуре грунта. Расчет привести для одного участка длиной l_ном и укороченных участков. Результаты расчетов свести в таблицу 8.

Таблица 8 – Затухание участков регенерации

2.3 Расчёт вероятности ошибки

2.3.1 Расчёт допустимой вероятности ошибки

Переходные помехи и собственные шумы корректирующих усилителей приводят к появлению ошибок в цифровом сигнале, которые вызывают искажение передаваемой информации.

Для обеспечения заданного качества вероятность ошибки нормируется. Общая вероятность ошибки в пределах глобальной сети не должна превышать 1∙ 10^-6, для национальной сети вероятность ошибки не должна превышать значений, заданных в таблице 9.

Таблица 9 – Допустимая вероятность ошибки

При равномерном размещении регенераторов вероятность ошибки пропорциональна длине связи и определяется по формуле

Р_{ош.доп.лт.}= Р_{ош.доп.1км}∙ l_оп-оп=(Р_ош.доп / l_мах)∙ l_оп-оп, (10)

где Р_{ош.доп.1км} – допустимая вероятность ошибки на 1 км линейного тракта;

l_оп-оп – расстояние между оконечными станциями на проектируемой линии.

(l_оп-оп= l_оп1-пв+ l_оп2-пв).

Следует рассчитать Р_ош.доп для ОП1-ПВ и ОП2-ПВ.

2.2.3 Расчёт ожидаемой вероятности ошибки

Ожидаемая вероятность ошибки зависит от величины защищенности на входе регенератора.

Для цифровых систем, предназначенных для работы по симметричному кабелю, преобладающими шумами являются шумы от линейных переходов, причем в однокабельных системах – переходные шумы на ближний конец, а в двухкабельных – переходные шумы на дальний конец.

Расчет величины защищенности для систем, работающих по симметричному кабелю, определяется по формулам в зависимости от схемы организации связи:

– для однокабельной системы

А_зо = А_{о ср} – А_уч.рег. – 10 lg n – σ _о – q, (11)

– для двухкабельной системы

А_зд = Аl_ср – А_уч.рег – 10 lg(n-1) – σ _l – q, (12)

где А_{о ср} – среднее переходное затухание между парами кабеля на ближнем конце;

n – количество линейных трактов в кабеле;

Аl_ср – среднее переходное затухание на дальнем конце (ЗКА 1х4х1.2 Аср=85дБ; МКСБ 4х4х1.2 Аср=87дБ).

σ _о – стандартное отклонение Ао ср, дБ;

σ _l – стандартное отклонение Аl ср, дБ (принять σ _l =5дБ);

А_уч.рег – затухание участка регенерации при максимальной температуре грунта, дБ (9);

q – допуск по защищенности при изготовлении регенераторов (принять равным 3дБ).

Для систем передачи, работающих по коаксиальному кабелю, преобладающими являются тепловые шумы. Величина защищенности определяется по формуле

А_з=127+10lg(0, 32 · А_уч.рег) – 1, 4А_уч.рег – 10lgF – g – σ, (13)

где А_уч.рег – затухание участка регенерации на полутактовой частоте при максимальной температуре грунта;

F – скорость передачи цифрового сигнала, Мбит/с;

g – допуск по защищенности на неточность работы регенератора (при расчетах принять равным 3 дБ);

σ – допуск по защищенности на дополнительные помехи, отличные от тепловых шумов (при расчетах принять равным 7, 8 дБ).

От величины защищенности зависит ожидаемая вероятность ошибки Р_ош.ож.. Соотношение между значением защищенности и вероятностью ошибки для линейного кода HDB-3 приведено в таблице 10.

Таблица 10 – Соотношение между защищенностью и ожидаемой вероятностью ошибки

Пользуясь расчетными формулами, определить величину защищенности, затем из таблицы следует выбрать значение соответствующей вероятности ошибки по отдельным регенерационным участкам.

Вероятность ошибки определить для каждого участка регенерации и результаты вычислений свести в таблицу 11.

Таблица 11 – Вероятность ошибки для каждого участка регенерации

Ошибки в регенераторах возникают независимо друг от друга. Вероятность ошибки в ЦЛТ можно определить как сумму Рош.ож. i (oжидаемая вероятность ошибки i –генератора) по отдельным регенераторам. Ожидаемая вероятность ошибки линейного тракта определится из формулы

Р_ож.лт = , (14)

где Р_{ош.ож. i} – ожидаемая вероятность ошибки i-го регенератора;

n – количество регенераторов, последовательно включенных в цифровой линейный тракт.

Сравнивая ожидаемую и допустимую вероятность ошибки, сделать вывод о правильности размещения регенераторов на участках ОП1-ПВ и ОП2-ПВ.

2.4 Расчёт напряжения дистанционного питания

Расчет дистанционного питания производится с целью первоначальной установки напряжения ДП и для контроля исправности цепи ДП в процессе эксплуатации.

Дистанционное питание регенераторов в системе передачи ИКМ-120у осуществляется по фантомным цепям, образованным на парах прямого и обратного направлений передачи с использованием принципа ДП «провод – провод». Устройства приема ДП включаются в цепь ДП последовательно. На ОП (ОРП) устанавливается УДП, представляющее собой высоковольтный стабилизатор тока. На каждом НРП установлено устройство приема ДП, преобразующее ток ДП в напряжение, необходимое для питания обоих односторонних регенераторов и устройства телеконтроля. Напряжение ДП определяется по формуле

U_дп = [(I_дп + Δ Ι _дп)(R_{tº max}+Δ R_{tº max}) _руi] + N_нрп · U_нрп, (15)

где I_дп – номинальное значение тока ДП (Iдп=65мА);

Δ Ι _дп – допустимое отклонение тока ДП составляет 5% от I_дп (Δ Ι _дп = 3, 25 мА, для I_дп = 65 мА);

R_{tº max} – электрическое сопротивление жил кабеля при максимальной температуре t º _max (по заданию), Ом/км;

Δ R_{tº max}– максимальное отклонение сопротивления жил кабеля (для МКСБ 4x4x1, 2 Δ R_{tº max} составляет 5% от R_{tº max});

L_руi – длина i-ого участка регенерации; Δ R_{tº max} – максимальное отклонение сопротивления жил кабеля (для МКСБ 4x4x1, 2 Δ R_{tº max} составляет 5% от R_{tº max});

N_нрп – число НРП в полусекции ДП;

U_нрп – падение напряжения на одном НРП.

На каждом НРП с включенным преобразователем напряжения для питания устройств телемеханики U_нрп = 17В, а для НРП с выключенным преобразователем напряжения для питания устройств телемеханики U_нрп = 12В.

Сопротивление цепи зависит от расчетной температуры и определяется зависимостью

R_{tº max} = R_{20º С} [1-α _R(20⁰C – t⁰_max)], Ом/км, (16)

где R₂₀ – сопротивление цепи при 20º С (справочное значение);

R_{20º C} = 15, 95 Ом/км для ЗКА 1х4х1.2;

R_{20º C} = 15, 85 Ом/км для МКСБ 4х4х1.2;

tº – расчетная температура;

α _R – температурный коэффициент сопротивления, равный 4∙ 10^-3 1/град.

Для систем передачи по коаксиальному кабелю расчет напряжения ДП выполняется отдельно для цифрового тракта и для сервисного оборудования. Питание регенераторов цифровой системы организовано по центральным проводникам коаксиальных пар с включением устройств приема ДП в прямой и обратный провод.

Для основного цифрового тракта напряжение ДП определяется по формуле

U_дп = 2 R_{tº max} (I_дп + Δ Ι _дп)·l_пс.дп + 2 N_нпр · U_нрп, (17)

где R_{tº max} – сопротивление постоянному току центрального проводника коаксиальной пары, Ом/км (16);

l_пс.дп – длина полусекции дистанционного питания.

Для МКТ-4:

I_дп = 200мА;

Δ Ι _дп = 8мА;

R₂₀ = 15, 85 Ом/км;

U_нрп = 10В.

l_пс.дп. – длина полусекции ДП.

Определить напряжение ДП для каждой полусекции с учетом колебаний тока ДП и температуры грунта. Результаты расчета сравнить с допустимыми значениями напряжения ДП для заданной системы передачи и сделать вывод. Результаты свести в таблицу 12.

Таблица 12 – Значения напряжения ДП

Сервисное оборудование линейного тракта (служебная связь и участковая телемеханика) работают по 4 – проводной схеме с использованием симметричных пар кабеля. ДП этих устройств осуществляется по фантомной цепи, а дистанционное питание регенераторов магистральной телемеханики (работающей по 2 – проводной цепи) производится по рабочим проводникам. Расчет ДП сервисного оборудования производится по формуле 17а. Исходные данные для расчета приведены в таблице 13.

U_дп =R_t⁰_max(I_дп + ∆ I_дп)∙ l_пс.дп. + N_нрп · U_нрп. (17а)

Таблица 13 – Исходные данные

∆ I_дп – составляет 5% от I_дп соответствующего типа ДП.

Расчет выполнить для двух полусекций и по результатам расчета сделать вывод. Результаты свести в таблицу 14.

Таблица 14 – Значения напряжения ДП