Кабельная магистраль связи между городами Тамбов и Владимир
1. Введение.
2. Выбор и обоснование трассы магистрали.
3. Определение числа каналов на магистрали.
4. Выбор системы передачи и типа кабеля.
5. Исходные данные к проектированию кабельной магистрали.
6. Конструктивный расчет кабеля.
7. Расчет параметров передачи цепей кабеля в диапазоне частот СП.
8. Определение длины регенерационного (усилительного) участка и построение схемы размещения ОРП и НРП на магистрали.
9. Расчет параметров взаимного влияния между цепями кабеля.
10. Расчет опасного магнитного влияния ЛЭП на симметричные цепи кабеля.
11. Определение необходимости защиты кабельной магистрали от ударов молнии.
12. Мероприятия по защите кабелей от внешних влияний.
13. Основные виды работ по строительству кабельной магистрали и потребные для строительства основные линейные материалы.
Введение. Наше время, в особенности последние десять лет, характеризуется
бурным развитием телекоммуникационных технологий. Наряду с появлением
новых форм передачи информации, совершенствуются традиционные виды и методы
информационного обмена. Современные средства связи позволяют передавать различные
виды информации: телефонной, телеграфной, вещания, телевидения, передачи
газет фототелеграфным методом, а также передачи данных ЭВМ и АСУ. Современные сети
электрической связи и сети передачи данных в нашей стране развиваются на базе
Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС). Магистральная сеть связи страны
на современном этапе развития базируется на использовании кабельных, радиорелейных
и спутниковых линий связи. Эти линии дополняют друг друга, обеспечивая передачу
больших потоков информации любого назначения на базе использования цифровых
и аналоговых систем передачи. Кабельные линии связи, обладающие высокой защищенностью
каналов связи от атмосферных влияний и различных помех, эксплуатационной
надежностью и долговечностью, являются основной сетью связи страны. По кабельным
сетям передается до 75% всей информации. В настоящее время наиболее эффективными
являются коаксиальные кабели, которые позволяют передавать мощные пучки
связи различного назначения. Быстрыми темпами внедряются на сетях оптические кабели.
Решающими факторами при внедрении новых систем связи сегодня являются скорость
передачи информации и обеспечение высокого качества передачи. Внедрение
интеллектуальных сетей, ISDN, сетей подвижной связи требует создания систем передачи
информации, удовлетворяющих самым современным требованиям. Содержание курсового
проекта, представляет собой разработку и проектирование кабельной магистрали
для организации многоканальной связи различного назначения между городами
Тамбовом и Владимиром. Курсовой проект содержит следующие этапы проектирования
кабельной магистрали: * выбор трассы; * конструктивный расчет кабеля; * расчет
параметров передачи; * расчет защиты от влияний; * расчет объема строительных работ..2.
Выбор и обоснование трассы магистрали. Согласно варианту задания (34)
оконечными пунктами трассы магистрали являются города Тамбов и Владимир. Трасса
прокладки магистрали определяется расположением оконечных пунктов. Все требования,
учитываемые при выборе трассы можно свести к трем основным: минимальные капитальные
затраты на строительство; минимальные эксплуатационные расходы; удобство
обслуживания. Для соблюдения указанных требований, трасса должна иметь наикратчайшее
расстояние между заданными пунктами и наименьшее количество препятствий,
усложняющих и удорожающих строительство. За пределами населенных пунктов трассу
обычно выбирают в полосе отвода шоссейных дорог или вдоль профилированных
проселочных дорог. Допускается строительство трассы магистрали вдоль железных дорог,
но в таком случае необходимо предусмотреть выполнение мероприятий по защите
трассы от внешнего влияния контактных сетей железных дорог. Для рассмотрения
предлагаются два варианта трасс прокладки кабеля. 1. Вдоль шоссейной дороги Тамбов
- Ряжск - Рязань - Спас-Клепики - Гусь-Хрустальный - Владимир. Продолжительность
трассы - 515 км. 2. Вдоль шоссейной дороги Тамбов - Шацк - Сасово - Касимов
- Тума - Гусь-Хрустальный - Владимир. Продолжительность трассы - 480 км.
Первый вариант трассы магистрали имеет на своем пути 22 пересечения с шоссейными
и железными дорогами, в то время как второй вариант трассы имеет 16 таких пересечений.
Кроме того, первый вариант трассы имеет большее число переходов через
реки, что значительно усложняет строительство. Достоинством первого варианта можно
считать то, трасса проходит через областной город Рязань, в котором можно
организовать выделение каналов из общего потока. Недостатком является большая протяженность
трассы и усложнение строительства большим числом переходов через шоссейные
и железные дороги и через реки. Кроме того, первый вариант трассы магистрали
значительную часть своего пути проходит в непосредственной близости от электрифицированной
железнодорожной линии, что вызывает необходимость применения
дополнительной защиты от внешних влияний. Оба варианта трассы имеют по одному
переходу через судоходную реку Ока, но в первом варианте переход осуществляется
в месте с меньшей шириной. С точки зрения жилищно-бытовых условий и возможности
размещения обслуживающего персонала оба варианта трассы магистрали одинаковы.
Учитывая приведенные выше требования и рекомендации можно прийти к выводу, что
наиболее предпочтительным вариантом трассы магистрали является второй вариант,
поскольку трасса в этом случае имеет меньшую длину, менее подвержена внешним влияниям
и имеет меньшее число переходов через реки, шоссейные и железные дороги.
Таким образом, окончательно утверждаем трассу магистрали. Вдоль автомобильной
дороги Тамбов - Шацк - Касимов - Тума - Гусь-Хрустальный - Владимир. Приложения
содержат выкопировку из карты с указанием обоих вариантов трассы магистрали.3.
Определение числа каналов на магистрали. Число каналов, связывающих заданные
оконечные пункты, зависит от численности населения в этих пунктах и от степени
заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи. Численность населения
в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста
населения определяется как: , (3.1) где Ho - народонаселение в 1989 г., чел;
P - средний прирост населения в данной местности, % (принимается 2-3%) t - период,
определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования
и годом переписи населения. Год перспективного проектирования принимается
на 5, 10 или 15 лет вперед по сравнению с текущим годом. В курсовом проекте примем
год перспективного проектирования на 5 лет вперед. Следовательно, , (3.2)
где tm - год составления проекта. Поскольку tm=1997, то лет. Численность населения
в Тамбове: тыс. чел. Численность населения во Владимире: тыс. чел. Количество
абонентов в зоне АМТС зависит от численности населения в этой зоне и от уровня
телефонизации в данной местности. Принимая, что средний коэффициент оснащенности
населения телефонными аппаратами равен 0,3 (30 телефонов на 100 человек) вычислим
количество абонентов, обслуживаемых в зоне действия АМТС: . (3.3) Количество
абонентов в зоне действия АМТС Тамбова: тыс. чел. Количество абонентов в
зоне действия АМТС Владимира: тыс. чел. Степень заинтересованности отдельных групп
населения во взаимосвязи зависит от политических, экономических, культурных
и социально-бытовых отношений между группами населения, районами и областями.
Взаимосвязь между заданными оконечными и промежуточными пунктами определяется на
основании статистических данных, полученных предприятием связи за предшествующие
проектированию годы. Практически, эти взаимосвязи выражают через коэффициент
тяготения (1, который как показывают исследования, колеблется в широких пределах
(от 0,1 до 12 %). В курсовом проекте примем (1=5 %. Учитывая это, а также и
то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородней связи имеют преобладающее
значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между
заданными пунктами. Для расчета телефонных каналов можно воспользоваться приближенной
формулой: , (3.4) где ?1 и ?1 - постоянные коэффициенты, соответствующие
фиксированной доступности и заданным потерям. Обычно потери задаются в размере
5%, тогда ?1=1,3 и ?1=5,6; (1 - коэффициент тяготения; y - удельная нагрузка,
т. е. Средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, y=0,05 Эрл. Таким образом,
число каналов для телефонной связи между Тамбовом и Владимиром равно: канал.
Однако по кабельной магистрали организуются каналы и других видов связи, к которым
относятся:1) каналы для телеграфной связи;2) каналы для передачи проводного
вещания;3) каналы для передачи данных;4) каналы для факсимильной связи (для
передачи газет);5) каналы транзитной связи. Каналы для организации связи различного
назначения эквивалентны определенному числу телефонных каналов. Для курсового
проекта примем, что эквивалентное число телефонных каналов для организации
связи различного назначения равно рассчитанному выше числу каналов телефонной
связи. Тогда общее число каналов на магистрали равно: канала.4. Выбор системы передачи
и типа кабеля. Выбор системы передачи и типа кабеля производится в соответствии
с рассчитанным общим числом каналов и исходя из технико-экономических
соображений. На магистральных и внутризоновых кабельных линиях связи используется,
как правило, четырехпроводная схема организации связи, при которой различные
направления передачи осуществляются по разным двухпроводным цепям в одном и том
же спектре частот. При этом способ организации связи по коаксиальному кабелю
- однокабельный, т. е. Цепи приема и передачи расположены в одном кабеле, а по
симметричному кабелю - двухкабельный, при котором цепи каждого направления передачи
расположены в отдельном кабеле. Поскольку рассчитанное число каналов nоб=1862
канала, то выберем цифровые системы передачи (ЦСП) с временным разделением
каналов типа ИКМ-480?2 и кабель типа МКТ-4 с четырьмя малогабаритными коаксиальными
парами (КП). При четырехпроводной однокабельной схеме организации связи по
четырем коаксиальным парам (две в прямом и две в обратном направлении) будут
работать две ЦСП типа ИКМ-480?2. Всего будет организовано 1920 каналов, 58 каналов
будут резервными. Скорость передачи для ЦСП ИКМ-480?2 составляет 52 Мбит/сек.
Затухание усилительного (регенерационного) участка - 55 дБ. Расстояние между
ОРП - 200 км.5. Исходные данные к проектированию кабельной магистрали. Диаметр
центрального проводника среднегабаритной коаксиальной пары( d=2,4мм. Эквивалентная
диэлектрическая проницаемость( ?э=1,12. Испытательное напряжение при проверке
электрической прочности изоляции( Uисп=1,7 кВ. Расстояния между участками сближения
ЛЭП и ЛС: a1=100 м; а2=130 м; а3=90 м. Длины участков сближения: l1=6
км; l2=7 км; l3=7 км. Ток короткого замыкания( I=3,6 кА. Средняя продолжительность
гроз( Т=36 часов. Удельное сопротивление грунта( ?гр=0,8 кОм м. Коэффициент
экранирования троса( Sтр=0,38.6. Конструктивный расчет кабеля. Конструктивный
расчет кабеля заключается в расчете размеров всех элементов, входящих в состав
кабеля. Прежде всего, по заданному значению диаметра внутреннего проводника и исходя
из нормируемого значения волнового сопротивления Zв=75 Ом, определяется внутренний
диаметр внешнего проводника. , (6.1) где ? - эквивалентная относительная
диэлектрическая проницаемость изоляции; d - диаметр внутреннего проводника,
мм; D - внутренний диаметр внешнего проводника, мм. Значение D определяется
из приведенного выше уравнения (6.1) при значении волнового сопротивления Zв=75
Ом по формуле: , мм. (6.2) Следовательно, внутренний диаметр внешнего проводника
равен: мм. Для коаксиальных пар среднего размера применяется шайбовая полиэтиленовая
изоляция, для малогабаритных КП применяется баллонно-полиэтиленовая изоляция.
Наружный диаметр КП среднего размера определяется по формуле: , мм, (6.3)
где t - толщина внешнего проводника, мм; tэ - общая толщина экрана из двух
стальных лент, мм; tи - толщина изоляционного слоя поверх экрана, мм. Для КП среднего
размера t=0,3 мм, экран выполнен из двух стальных лент толщиной по 0,15
мм каждая, изоляция выполнена из двух лент бумаги К-120 толщиной по 0,12 мм каждая.
Таким образом, наружный диаметр КП среднего размера равен: мм. Поскольку
выбранный нами кабель содержит малогабаритные КП, то после нахождения наружного
диаметра КП среднего размера необходимо определить наружный диаметр малогабаритной
КП из соотношения: мм. (6.4) Затем, определим внутренний диаметр внешнего
проводника малогабаритной КП. , мм. (6.5) Для малогабаритной КП толщина внешнего
проводника t=0,1 мм, экран выполнен из двух стальных лент толщиной по 0,1 мм
каждая, внешняя изоляция выполнена из поливинилхлоридной ленты толщиной 0,23 мм.
Следовательно, внутренний диаметр внешнего проводника малогабаритной КП равен:
мм. Из выражения (6.1) при Zв=75 Ом и ?=1,22 определим диаметр внутреннего проводника
малогабаритной КП. (6.6) Диаметр скрученного сердечника, состоящего из
четырех КП одинакового размера определяется по формуле: мм. (6.7) Коаксиальный
кабель типа МКТ-4 содержит пять симметричных групп. Диаметр симметричной группы
кабеля, содержащего четыре КП одинакового размера будет составлять: мм. (6.8)
Затем определим диаметр изолированной жилы симметричной группы: мм. (6.9) Диаметр
токопроводящей жилы определяется как: мм. (6.10) Поскольку do