Проектирование инфокоммуникационной волоконно-оптической сети связи железной дороги
2.1 Расчет затухания линии
Расчет затухания будем производить для заданного участка. Этот участок Василевичи - Калинковичи - Жидковичи. Данный участок имеет протяженность 140 км.
Оптический сигнал по мере распространения в оптоволокне затухает. Потери светового излучения в оптическом волокне можно разделить на:
1. Потери на поглощение в инфракрасной области спектра, обусловленные хвостами резонансов атомов в кристаллической решетке;
2. Потери на поляризацию оптического сигнала материалом световода;
3. Потери на рассеяние Релея, определяющееся главным образом неоднородностями показателя преломления, которые возникают в процессе варки стекла, а также изменении размеров поперечного сечения ОВ, образованием неровностей на границе сердцевина-оболочка;
4. Потери за счет наличия примесей возникают за счет поглощения энергии на резонансных частотах ионами примесей (в большей степени ионами гидроксильной группы ОН- и ионами металлов Fe2+, Cu2+, Cr3+). При этом в области резонансов собственных колебаний ионов примесей имеют место всплески поглощения.
5. Дополнительные потери на микроизгибах оптоволокна;
6. Потери в защитной оболочке возникают за счет того, что при полном внутреннем отражении часть энергии просачивается во внешнее пространство, окружающее ОВ и затухает по экспоненциальному закону;
7. Потери термомеханического характера, обусловленные различием в температурных коэффициентах удлинения стекла и материала защитной оболочки, в силу чего в ОВ появляются внутренние механические напряжения, приводящие к увеличению затухания оптических сигналов.
8. Потери в местах сварки строительных длин кабеля (неразъёмных соединений, сростках) и в разъёмных соединениях.
Необходимо также учитывать ухудшение характеристик компонентов участка трассы со временем.
Исходя из вышеприведенных положений, для инженерных расчетов применяют следующую формулу, которая с достаточной точностью позволяет определить затухание кабельной магистрали:
где L - длина кабеля, км;
- коэффициент затухания в световодах, дБ/км;
nср - число сростков (неразъёмных соединителей);
бср - затухание в сростках (равно 0,02 дБ), дБ;
nрс - число разъёмных соединителей;
брс - затухание в разъёмных соединителях, дБ;
бt - допуск на температурные изменения затухания оптического волокна, дБ (для территорий СНГ данным параметром пренебрегают);
бз - эксплуатационный запас (принимается равным от 6 до 10 дБ), дБ.
Минимальное количество сростков на регенерационном участке определяется как:
где Lстр - строительная длина кабеля, км.
L - длина участка Василевичи - Калинковичи - Жидковичи, км;
Примем строительную длину кабеля равной 4 км. Произведем расчет количества сростков
Максимально допустимая длина регенерационного участка определяется чувствительностью системы передачи и рассчитывается по формуле
где Эmax - максимальная энергетический потенциал ВОЛС, определяется характеристиками аппаратуры, примем данную характеристику равной 33 дБ, для выбранной аппаратуры.
бз - эксплуатационный запас в ВОЛС, необходимый для компенсации потери мощности сигнала, связанной с проведением ремонтных и дополнительных работ на кабеле, ухудшением параметров оптического волокна и аппаратуры приема-передачи, а также других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации;
nрс - число разъёмных соединителей, применим 4 разъемных соединителя, на каждой станции, на ст. Калинковичи 2 соединителя;
брс - затухание в разъёмных соединителях, брс = 0,3 дБ;
бсв - коэффициент затухания в световодах.
В качестве оптоволоконного кабеля будем использовать ОКБ - М. Он имеет затухание:
- на длине волны 1,31 мкм - < 0,35 дБ/км
- на длине волны 1,55 мкм - < 0,22 дБ/км;
Произведем расчет для длины волны 1,31 мкм
бср - затухание в сварных соединениях (сростках);
бt - допуск на температурные изменения затухания оптического волокна, дБ. Допуском на температурные изменения в расчетах для климатической зоны Республики Беларусь будем пренебрегать. Таким образом, получим
км
Произведем расчет количества оптических усилителей по формуле:
.
.
Таким образом, как видно из расчетов, необходимое число регенераторов равно 2.
Произведем расчет затухания на протяжении всего участка:
Рассчитаем затухание сигнала при прохождении сигнала через весь участок регенерации:
Нарисуем структурную схему участка с изображенными на ней регенераторами и сростками кабеля. Схема участка приведена на рисунке 11.
Рисунок 11 - Схема участка