Проектирование первичной сети связи железнодорожного транспорта.

-
...

Содержание

Исходные данные 3
Введение 4
1. Выбор аппаратуры ВОСП. 5
2. Описание линейного кода для выбранной аппаратуры 7
2.1 Требования, применяемые к линейным кодам 7
2.2 Код NRZ со скремблированием 7
3. Определение скорости передачи сигналов для данного кода 8
4. Размещение линейных регенераторов. Расчет и оптимизация длины регенерационного участка 9
5. Расчет минимальной детектируемой мощности сигнала. 15
6. Определение минимальной излучаемой мощности передающего оптического модуля 17
7.Оценка быстродействия ВОСП в целом 18
8. Выбор приемного и передающего оптических модулей. 20
9.Расчет надежности линейного тракта ВОСП. 21
9.1. Расчет требуемых показателей надежности проектируемого линейного тракта ВОСП 21
9.2. Расчет показателей надежности проектируемого линейного тракта 23
Списокиспользованной литературы 28

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение пропускной и провозной способности железных дорог, совершенствование оперативного управления всеми звеньями транспорта за счет широкого внедрения электронно-вычислительной техники, организация работы отрасли в новых условиях хозяйственного механизма требуют дальнейшего количественного и качественного развития технических средств связи на железнодорожном транспорте.
Организационно первичная транспортная сеть связи (ТСС) должна отражать административно-хозяйственную структуру сети железных дорог Министерств транспорта и строиться с учетом тенденции развития отрасли в новых условиях хозяйствования. На современном этапе развития транспорта первичная ТСС включает в себя участки магистральной, дорожной, отделенческой и местной сетей связи, каждый из которых отличается протяж енностью и электрическими нормами на каналы связи. Совершенствование первичной сети, отвечающей повышенным требованиям организации перевозочного процесса, может быть обеспечено только при комплексном развитии всех перечисленных участков сети. Обусловлено это тем, что в основе их развития находятся одни и те же линейные сооружения (линии передачи, усилительные пункты, источники электропитания), системы передачи и узлы коммутации.
Каналы для передачи информации в вычислительные центры (сеть передачи данных) также организуются по каналам связи и обеспечивают передачу информации с высокой степенью точности.
На российских железных дорогах в настоящее время проводится широкая модернизация телекоммуникационной сети на основе использования ВОЛС и цифровых систем передачи и коммутации.

Определим комбинацию источника излучения передатчика и источника по рисунку 4.1.Рисунок 4.1. Зависимость, связывающая допустимое затухание между передающими и приемными модулями для различных комбинаций источников и приемников излучения (ЛД – лазерный диод, СИД – светоизлучающий диод, ФД – фотодиод, ЛФД – лавинный фотодиод).При комбинации источника излучения передатчика и источника ЛД+pinФД αв = 4 дБ. Величина Эп характеризует необходимый перепад уровней для нормальной работы аппаратуры, а остальные члены в скобках формулы – суммарные потери участка регенерации. Оптическим кабелем называется кабельное изделие, содержащее несколько оптических волокон, оптических модулей или оптических жгутов, заключенных в общую оболочку, поверх которой, в зависимости от условий эксплуатации, может быть наложен защитный покров.По конструкции оптических кабелей оценивают различные варианты его конструктивных элементов и их материалов, определяется взаимное расположение волокон, а также комплектование кабеля в целом. При этом выбирают тип и покрытие оптического волокна, укладку волокон в кабеле, расположение силовых элементов, тип оболочки и защитных покровов.Для изготовления оптических волокон применяются материалы, обладающие минимальными потерями и высокой прозрачностью. Этому требованию удовлетворяют однородные стекла высокой частоты и качества. Исходными данными задана длина волны l = 1,31 мкм., потери в оптическом волокне (ОВ) при этом малы, что позволяет организовать связь на значительные расстояния.Расчёт проводится для всего тракта передачи. Сначала определяется число строительных длин на рассматриваемом участке: ,где 1с = 4 км строительная длина кабеля строительных длин.Общее число строительных длин для участка передачи определяет число неразъемных соединителей: неразъемных соединителей.Выберем разъем типа FC/SPC со следующими характеристиками: - максимальные потери в разъемном соединителе αнс = 0,4 дБ; - максимальное затухание отражения 40 дБ. Исходя из полученных значений величин αрс, αнс, α1, αв, определим, используя формулу (3), длину регенерационного участка 1ру: км.Так как заданная длина тракта передачи (210 > 112,2 км), то необходимо применять регенераторы или оптические усилители (ОУ). Размещение обслуживаемых регенерационных пунктов (ОРП) производим в населенных пунктах, где они могут быть обеспечены электроэнергией, водой, топливом, культурно-бытовыми условиями для обслуживающего персонала, как правило, ОРП располагаются на территориях линейно- аппаратных цехов (ЛАЦ) существующих зданий.Необслуживаемые регенерационные пункты (НРП) на проектируемой волоконно-оптической линии связи производим с учетом допустимых длин регенерационных участков для выбранных ЦСП и характеристик кабеля, а также с учетом того, что электропитание НРП должно осуществляться от внешних источников переменного тока с резервированием. Для выполнения условия по электропитанию, НРП должны по возможности располагаться в населенных пунктах. НРП оборудуются на возвышенных незатопленных местах с возможностью организации к ним подъезда и минимальном ущербе для плодородных земель, лесных массивов и так далее.Для определения количества регенераторов, которые необходимо установить на линии, используем формулу ,где L — длина линии, км, 1ру — максимальная длина регенерационного участка для выбранной аппаратуры, км. Выходная оптическая мощность наиболее распространенных оптических усилителей (ЕDFА) составляет дБм.Количество оптических усилителей необходимо рассчитать как для минимального, так и для максимального значений выходной мощности. Для определения количества оптических усилителей необходимо рассчитать длину регенерационного участка одного ОУ .Здесь значение энергетического потенциала заменено на значение выходной мощности оптического усилителя, а вместо допусков на температурные изменения ВОСП и потерь от старения во времени элементов используется коэффициент запаса, который принимается равным α3 = 2 дБ. км км.При определении количества неразъемных соединений по формулам вместо заданной длины участка L применяется разность (L - lру). Тогда требуемое число ОУ определится приближенно по формуле где int(х) — целая часть числа х. Эквивалентное значение энергетического потенциала Эе рассчитываем по формуле: Упрощенная схема размещения оптических усилителей в волоконно-оптическом тракте приведена на рисунке 4.2Рисунок 4.1 – Схема размещения ОУПравильность выбора длины регенерационного участка lру необходимо также проверить с учетом дисперсионных свойств оптического волокна.Максимальная длина регенерационного участка с учётом дисперсии ОВ выбирается из условия ,где В – скорость передачи информации, В = 35,84 Мбит/с;σ – среднеквадратичное значение дисперсии выбранного оптического волокна, с/км. Для одномодовых оптических волокон задается нормированная среднеквадратичная дисперсия σн, пс/(нмкм). Величина σ определяется в этом случае по формуле: ,где К = 10-12 ; – ширина полосы оптического излучения, = 0,2 нм; σн = 3,5 пс/нм∙км.с/км; км. Длина регенерационного участка, полученная на основе этого расчёта: .5. Расчет минимальной детектируемой мощности оптического сигнала.Одним из наиболее важных параметров приемника оптического излучения является минимальная обнаруживаемая мощность оптического сигнала, при которой обеспечивается заданное значение отношения сигнал-шум или вероятности ошибки. Используя это значение вероятности ошибки на участке регенерации, можно определить с помощью зависимости вероятности ошибки рош, от защищенности А3 численное значение защищенности на входе регенератора., тогда по графику 5.1 Аз = 21,5 дБ. Рисунок 5.1 – Зависимость вероятности ошибки от защищенности на входе устройстваЗащищенность А3 определяется отношением сигнал-шум применительно к приёмному оптическому модулю (ПРОМ): ,где - среднеквадратичное значение полезного тока сигнала; - среднеквадратичное значение тока тепловых шумов на эквивалентном сопротивлении нагрузки; - среднеквадратичное значение тока дробовых шумов фотодиода; - среднеквадратичное значение собственных шумов усилителя, приведенных к его входу.