Меню
Поиск



рефераты скачать Модернизация, телекоммуникационного оборудования в ЗАО "Кузбассэнергосвязь"

-        время восстановления.

Наработка на отказ (Т0) – среднее значение времени наработки между двумя последовательными отказами.

Коэффициент готовности (Кг) – вероятность нахождения объекта технической эксплуатации (ОТЭ) в исправном состоянии в произвольно выбранный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю, определяемый по формуле:

,                                                        (7.1)

где Кп – коэффициент простоя, вероятность нахождения линии в произвольно выбранный момент времени, кроме планируемых периодов, в состоянии отказа. При существующей на эксплуатации стратегии восстановления, начинающегося с момента обнаружения отказа (аварии) коэффициент простоя (неготовности) определяется по формуле:

,                                       (7.2)

где  – интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы;

Тв – время восстановления, продолжительность восстановления

работоспособности ОТЭ после отказа.

Требуемые показатели надёжности внутризоновой первичной сети (ВзПС) с максимальной протяжённостью Lм (без учета резервирования) приведены в таблице 7.1 в соответствии с РД 45.047-99.


Таблица 7.1 – Показатели надежности для ВзПС, Lм = 1400 км

Показатель

надежности

Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой системы передачи

Канал ОЦК на перспективной

цифровой сети

АЛТ

Коэффициент готовности

> 0,99

> 0,998

0,99

Среднее время

между отказами, час

> 111,4

> 2050

> 350

Время

восстановления, час

< 1,1

< 4,24

см.

примечание


Примечание: для оборудования линейных трактов на ВзПС и СМП должно быть:

-        время восстановления необслуживаемого регенерационного пункта НРП – Тв нрп < 2,5 часов (в том числе время подъезда ремонтной бригады – 2 часа);

-        время восстановления обслуживаемого регенерационного пункта ОРП, ОП – Тв орп < 0,5 часа;

-        время восстановления ОК – Тв ок < 10 часов (в том числе время подъезда ремонтной бригады – 3,5 часа).

Произведем расчет параметров надежности проектируемой магистрали Кемерово-Новокузнецк для канала ОЦК (основного цифрового канала) и кабельной линии.

Учитывая, что средняя плотность отказов (), на 100 км кабеля, в год равна 0,34 (по статистике для подземных кабелей), рассчитаем интенсивность отказов ОК за 1 час на длине трассы ВОЛС.

Интенсивность отказов определяется по формуле:

,                                        (7.3)

где L – длина проектируемой трассы, равна 247 км;

8760 – количество часов в году.

 = 0,123 × 10-3

При длине канала (магистрали) L не равной Lм, среднее время между отказами определяется как:

,                                          (7.4)

где L – длина проектируемой ВОЛС, км;

Т0 – среднее значение времени между отказами, часов;

Т0 и Lм – данные из таблицы 7.1

По формуле 7.4 рассчитаем среднее время между отказами:

 = 1541 час

По формуле 7.2 рассчитаем коэффициент простоя:

 = 1,228 × 10-3

По формуле 7.1 рассчитаем коэффициент готовности:

= 0,99


Определим параметры надежности (Т0(L), Кп, Кг) для канала ОЦК по формулам (7.1), (7.2), (7.4):

 = 9025 часов

 = 0,521 × 10-3

= 0,999

В результате расчетов можно сделать вывод, что проектируемая кабельная магистраль, способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.

Полученные значения параметров надежности полностью удовлетворяют нормативным.


8 Расчет оптических и передаточных параметров оптического кабеля

8.1 Расчет оптических параметров кабеля


Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод – круглый стержень из оптически прозрачного диэлектрика. Оптические волноводы из-за малых размеров поперечного сечения обычно называют волоконными световодами или оптическими волокнами (ОВ).

Оптическое волокно состоит из сердцевины, по которой распространяются световые волны и оболочки. Сердцевина служит для передачи световых волн. Назначение оболочки – создание лучших условий отражения на границе «сердцевина-оболочка» и защита от излучения энергии в окружающее пространство. С целью повышения прочности и тем самым надежности волокна поверх оболочки накладывается первичное защитное упрочняющее покрытие.

Для передачи электромагнитной энергии по световоду используется явление полного внутреннего отражения на границе раздела двух сред. Эффект полного внутреннего отражения реализуется в световодах при соблюдении условия:

,                                           (5.1.1)

где - показатель преломления сердцевины оптического волокна,

- показателя преломления оболочки оптического волокна.

На рисунке 8.1 изображено распространение лучей в оптическом волокне.

Рисунок 8.1 – Распространение лучей в оптическом волокне.


Луч полностью отражается на границе «сердцевина-оболочка» и остаётся внутри сердцевины (луч 3), когда угол падения () меньше критического угла, который определяется соотношением [10]:

                                (5.1.2)

Величину называют апертурным углом.

Апертура - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, падающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.

Наряду с понятием «угловая апертура» принято использовать понятие «числовая апертура» (Numerical Aperture).

Числовая апертура представляет собой синус максимального угла падения лучей на торец световода, при котором луч в световоде падает на границу «сердцевина-оболочка» под критическим углом

                           (5.1.3)

Числовая апертура равна:

Нормированная, или характеристическая, частота – один из важнейших обобщающих параметров, который связывает структурные параметры оптического волокна и длину световой волны, распространяемой в волокне. По значению нормированной частоты можно судить о режиме работы оптического волокна.

При  < 2,405 – режим работы оптического волокна – одномодовый.

При  > 2,405 – режим работы оптического волокна – многомодовый.


Нормированная частота определяется по формуле [10]:

,                                           (5.1.4)

где а – радиус сердцевины волокна, м;

λ – рабочая длина волны, м;

NA – числовая апертура.

Нормированная частота равна:

 = 1,90

Из полученного результата 1,90 < 2,405 следует, что режим работы по оптическому волокну – одномодовый. Достоинством одномодовых систем является весьма широкий диапазон частот и большая пропускная способность.

Определим длину волны и частоту, для критического режима, когда поле выходит за пределы оптического волокна и энергия по световоду не распространяется.

Критическая длина волны определяется по формуле [10]:

,                                               (5.1.5)

где d – диаметр сердцевины оптического волокна, м;

Рnm – 2,405 значение корня функции Бесселя;

n1 и n2 – показатели преломления сердцевины и оболочки.

Критическая длина волны равна:

 = 0,83 мкм


Критическая частота определяется по формуле [10]:

,                                  (5.1.6)

где Pnm – значение корня функции Бесселя;

с0 – скорость света, м/с;

d – диаметр сердцевины, м;

n1 и n2 – показатели преломления сердцевины и оболочки.

Гц

8.2 Расчет передаточных параметров оптического кабеля

 

8.2.1 Расчет затухания


Затухание и потери являются параметрами, определяющими дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность.

Затухание световодных трактов оптических кабелей (a), характеризуется собственными потерями в световодах (ac) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (aк). Суммарное затухание равно [10]:

a = aс + aк                                                                                (5.2.1)

Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (aп) и потерь рассеяния (aр).

Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (aпр) могут быть значительными.

Собственное затухание рассчитывается по формуле [10]:

aс = aп + aр                                                                                             (5.2.2)

Затухание в результате поглощения (aп) связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, оно линейно растет с частотой, зависит от свойств материала световода (tgδ) и определяется по формуле [10]:

,                                   (5.2.3)

где    n1 – показатель преломления сердцевины;

tgδ = 1∙10-12 – тангенс диэлектрических потерь материала

сердцевины оптического волокна;

λ - рабочая длина волны, км.


Затухание поглощения равно:

 = 0,0261 дБ/км

Затухание вследствие рассеяния (aр) обусловлено неоднородностями материала ОВ, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления.

Затухание рассеяния определяется выражением [10]:

,                                          (5.2.4)

где Кр – коэффициент рассеяния, для кварца равен 0,6 мкм4.

Затухание рассеяния равно:

 = 0,104 дБ/км

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь оптического волокна.

В результате, собственные потери мощности в ОВ составят:

aс = 0,0261 + 0,104 = 0,130 дБ/км

Дополнительные потери в оптических кабелях (aк) обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля - скруткой, изгибами волокон и так далее.


В общем случае дополнительные потери определяются, как:

                                         (5.2.5)

В процессе изготовления волокна их классифицируют по следующим семи составляющим:

a1 – возникает вследствие приложения к ОВ термомеханических

 воздействий в процессе изготовления кабеля;

a2 – вследствие температурной зависимости коэффициента

 преломления материала ОВ;

a3 – вызывается микроизгибами ОВ;

a4 – возникает вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка);

a5 – возникает вследствие кручения ОВ относительно его оси;

a6 – возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ;

a7 – возникает вследствие потерь в защитной оболочке ОВ.


При соблюдении норм технологического процесса изготовления доминируют потери на микроизгибы.

Потери на микроизгибы и потери в защитных оболочках сравнительно невелики и составляют 0,1 дБ/км.


Расчетное суммарное затухание кабеля равно:


a = 0,130 + 0,1 = 0,23 дБ/км

8.2.2 Расчет дисперсии


При прохождении импульсных сигналов по световоду изменяется не только амплитуда импульсов, но и их форма – импульсы уширяются. Это явление называется дисперсией (τ).

Дисперсия – это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ, рисунок 8.2.


 






Рисунок 8.2 – Искажение формы импульсов вследствие дисперсии.

Полная классификация составляющих дисперсии оптического волокна приведена на рисунке 8.3.


Рисунок 8.3 – Классификация составляющих дисперсии оптического волокна.

Модовая (межмодовая) дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью, и имеет место только в многомодовом волокне.

Основной причиной возникновения хроматической (частотной) дисперсии является некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн. Хроматическая дисперсия складывается из волноводной (внутримодовой) (τвв), материальной (τмат) и профильной (τпр):

τхр = τмат + τвв + τпр                                                           (5.2.6)


Волноводная (внутримодовая) дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется направляющими свойствами сердцевины ОВ, а именно: зависимостью групповой скорости моды от длины волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения частотных составляющих излучаемого спектра.

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления сердцевины и оболочки от длины волны оптического излучения.

К основным причинам возникновения профильной дисперсии относятся поперечные и малые продольные отклонения геометрических размеров и формы волокна. Они могут возникать в процессе изготовления ОВ, строительства и эксплуатации ВОЛC.

Материальную, волноводную, профильную дисперсии определим по формулам [10]:

τмат=∆λ       М(λ),                                       (5.2.7)

τвв=∆λ        В(λ),                                       (5.2.8)

τпр=∆λ        П(λ),                                       (5.2.9)

где ∆λ = 0,5 ширина спектра источника излучения, нм

(для выбранной системы передачи);

М(λ)=-18 пс/нм∙км удельная дисперсия материала;

В(λ)=12 пс/нм∙км удельная волноводная дисперсия;

П(λ)=5,5 пс/нм∙км удельная профильная дисперсия.

По формулам (5.2.7; 5.2.8; 5.2.9) рассчитаем материальную, волноводную, профильную дисперсии:

τмат=0,5 ∙ (-18)=-9 пс/км,

τвв= 0,5 ∙ 12=6 пс/км,

τпр=0,5 ∙ 5,5=2,75 пс/км

Поляризационная модовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды. Главная физическая причина появления PMD – некруглость профиля сердцевины одномодового волокна.

PMD типового волокна, как правило составляет от 0,5 до 0,2 .

Поляризационная модовая дисперсия начинает сказываться только при скорости передачи выше 2,5 Гбит/с, поэтому при расчете ее не учитываем.

Результирующая хроматическая дисперсия равна:


τхр = -9 + 6 + 2,75 = - 0,5 пс/км


Полоса частот DF, пропускаемая световодом определяет объем информации, который можно передать по ОВ. Так как импульс на приеме приходит искаженным (вследствие различия скоростей распространения в ОВ отдельных частотных составляющих сигнала), то происходит ограничение полосы пропускания сигнала. Дисперсия (t) связана с полосой пропускания следующим соотношением [10]:

                                        (5.2.10)


Определим полосу пропускания волоконного световода:

 = 880 ГГц∙км

8.3 Расчет длины регенерационного участка

 

8.3.1 Расчет количества и помехоустойчивости линейных регенераторов

 

Рис.8.4 Блок схема линейного регенератора (РЛ)


Характеристики линейного регенератора:

·                   Энергетический бюджет:

,                                        (1)

где a[дБ/км], L - затухание и длина ОВ, PПОМ, Pmin – пиковая мощность световых импульсов на выходе ПОМ и чувствительность ПРОМ соответственно.

·                   Скоростной бюджет ВОСП

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10




Новости
Мои настройки


   рефераты скачать  Наверх  рефераты скачать  

© 2009 Все права защищены.