Линии связи

 
 
 
 
 
 

Содержание 
 

1. Введение 

 

2. Выбор трассы магистрали.

 

3. Определение числа каналов  на магистрали.

 

4. Выбор системы передачи и кабеля.

 

5. Исходные  данные к проектированию магистрали.

 

6. Конструктивный  расчет кабеля.

 

7. Расчет  параметров передачи.

 

8. Размещение усилительных (регенерационных) пунктов на магистрали.

 

9. Расчет  параметров взаимного  влияния.

 

10. Расчет  опасного магнитного влияния.

 

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.

 

14. Заключение.

 

15. Список  литературы. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

 

    С изобретением в 1835 году электрического телеграфа  в истории человечества началась новая эпоха – эпоха электросвязи. Менее чем за 200 лет телекоммуникационные технологии прошли огромный путь – от громоздких и неуклюжих устройств, которыми могли пользоваться лишь государственные организации и немногие, наиболее обеспеченные частные лица, до глобальной инфраструктуры, обеспечивающей связь на всем земном шаре между самыми отдаленными его уголками. Огромная скорость, с которой распространяются электромагнитные волны, позволяет за ничтожные доли секунды преодолевать расстояния в десятки тысяч километров, передавая все виды информации: звук, неподвижные и подвижные изображения, компьютерные данные и т. д.

    Изначально  электрическая связь  была проводной. Лишь в конце XIX века была открыта и использована возможность связи без проводов, посредством электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. К настоящему времени беспроводные технологии получили исключительно широкое распространение. Однако, несмотря на использование самых современных средств, и методов обработки сигналов, беспроводные средства связи проигрывают по пропускной способности кабельным линиям и вряд ли когда-нибудь их превзойдут. Это связано с тем, что электромагнитный сигнал, распространяющийся в закрытой направляющей системе (в кабеле), находится в гораздо более выгодных условиях, чем радиосигнал в открытом пространстве. На него практически не оказывают воздействия сигналы других линий, он не подвержен влиянию погодных условий, искажениям за счет многолучевого распространения и т. д.

    Вместе  с тем, оборудование кабельной линии связи – чрезвычайно трудоемкое и дорогостоящее мероприятие. Многие километры кабеля необходимо закопать в землю либо проложить по каналам кабельной канализации. Дополнительные трудности возникают при преодолении водных преград, автомобильных и железных дорог. Также следует учесть, что на протяжении большей части истории электросвязи использовались исключительно металлические кабели, для изготовления которых применялись такие дорогостоящие металлы, как медь и свинец.

    Магистральная сеть связи страны 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 основой сети связи страны. По кабельным сетям передается до 75% всей информации.

    Наиболее  эффективными являются коаксиальные кабели, которые позволяют передавать мощные пучки связи различного назначения. Быстрыми темпами внедряются на сетях связи оптические кабели, обладающие широкой полосой передачи, малым затуханием, высокой помехозащищенностью и не требующие для своего изготовления цветных металлов.

      Сегодня решающими  факторами при  внедрении новых  систем связи являются  скорость передачи  информации и обеспечение  высокого качества  передачи. Внедрение  интеллектуальных  сетей, ISDN, сетей подвижной связи требует создание систем передачи информации, удовлетворяющих самым современным требованиям.

    Курсовой проект представляет собой разработку и проектирование кабельной магистрали для организации многоканальной связи между городами Тамбов – Курск.  
 
 

2. Выбор трассы магистрали.

 

   Согласно варианту задания №82 оконечными пунктами трассы магистрали являются города Тамбов и Курск.

   Трасса прокладки кабеля 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.

   При рассмотрении  возможных вариантов  трасс прокладки  кабеля можно выделить  два основных варианта:

1) Вдоль трассы автомагистрали P119 по маршруту «Тамбов – Липецк», протяженностью 134  км. Далее вдоль трассы автомагистрали P119 по маршруту «Липецк – Большие Извалы», протяженностью 58 км. Далее вдоль трассы автомагистрали Е115 по маршруту «Большие Извалы – Задонск – Воронеж», протяженностью 106 км. Далее вдоль трассы автомагистрали Е38 А144 по маршруту «Воронеж – Курск», протяженностью 211 км. Количество пересечений с автомобильными и железными дорогами по всей трассе – 65 раз, количество переходов через реки – 28 раз.

2) Также, вдоль автомагистрали  Р193 по маршруту «Тамбов – Воронеж», протяженностью 209  км. Далее вдоль трассы автомагистрали Е38 А144 по маршруту «Воронеж – Курск», протяженностью 211 км. Количество пересечений с автомобильными и железными дорогами по всей трассе –32 раза, количество переходов через реки – 7 раз.

Сравнение двух вариантов прохождения трассы приведем в таблице: 

 

Вывод:   При рассмотрении предлагаемых вариантов очевидны преимущества второго варианта. Он по всем параметрам более экономичен, чем первый. Таким образом, выбираем трассу кабельной магистрали по второму варианту. В приложении  приведена копия карты с указанием возможных вариантов трассы.  

3. Определение числа каналов  на магистрали.

 

   Число каналов, связывающих заданные оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи.

   По результатам переписи населения в 1989 году численность населения оконечных пунктов (город + область) составляла: Тамбов – 1320 тыс. человек; Полтава – 1339 тыс. человек.

   Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения определяется как:

          

 

       

  где         Ho – народонаселение в 1989г., чел;

                   Р – средний  прирост населения  в денной 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 20 лет вперед по сравнению с текущим годом. В курсовом проекте принимаем 5 лет вперед.     Следовательно,

                    t = 5 +(tm – 1989),

где             tm – год составления проекта.

                  t = 5 + (2010 – 1989) = 26 лет. 

Численность населения в Тамбове:

           

 

       

Численность населения в Курске:

                 

 

       
     

   Количество абонентов, обслуживаемых оконечной АМТС, определяется численностью населения в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами 0,3 (30 телефонов на 100 человек населения) количество абонентов в зоне АМТС:

                     

                      m = 0, 3 Ht          (3.2) 

Количество  абонентов в зоне АМТС Тамбова: 

                     mа = 0, 3 ∙ 2209000 = 663 тыс.чел. 

Количество  абонентов в зоне АМТС Курска: 

                     mб = 0, 3 ∙ 2241000 = 673 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 f1 ,который, как показывают исследования, колеблется в широких пределах (от 0,1 до 12%). В курсовом проекте принимаем f1 = 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 оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используем  приближенную формулу: 

 
 

где            α1 и  ß1 - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной

                                    доступности и заданным потерям;

                                    обычно потери  задаются 5%, тогда α1 = 1,3; ß1 = 5,6;

                            f 1 – коэффициент тяготения;         f 1 = 0,05 (5%)

                           y – удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним

                                  абонентом,  y = 0,05 Эрл. 

   Таким образом, число каналов для телефонной связи между Тамбовом и Курском равно:

       

 
 

   Однако по кабельной  магистрали организуются  каналы и других  видов связи, к  которым относятся:

- каналы для телеграфной  связи;

- для передачи проводного  вещания;

- для передачи данных;

- для факсимильной  связи (передачи  газет);

- 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: 

       Nоб = 2 ∙ Nтлф = 2 ∙ 1092 = 2184 канала                                  (3.4) 
 
 
 

4. Выбор системы  передачи и кабеля. 

   Выбор системы передачи и кабеля производится в соответствии с рассчитанным общим числом каналов Nоб и исходя из технико-экономических соображений.

На  магистральных и  внутризоновых кабельных  линиях связи используются, 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 передач расположены в одном кабеле, а по симметричному кабелю – двухкабельный, при котором цепи каждого направления передачи расположены в отдельном кабеле.

   Поскольку рассчитанное число каналов Nоб = 2184, то выбираем цифровую систему передачи (ЦСП) с временным разделением каналов типа ИКМ-1920 и кабель типа КМ-4 с четырьмя среднегабаритными 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-1920. Всего будет организовано 3840 каналов, 1656 из них будут резервными (41%).

   Параметры ЦСП  типа ИКМ-1920:

                                 скорость передачи  – 140 Мбит/сек;

                                 затухание усилительного (регенерационного) участка – 55 дБ;

                                 расстояние между  ОРП – 240  км. 
 
 
 

5. Исходные  данные к проектированию магистрали.

 

Диаметр центрального проводника среднегабаритной коаксиальной пары – d = 2,9  мм;

Эквивалентная диэлектрическая  проницаемость – εэ = 1,07;

Испытательное напряжение изоляции симметричных четверок по отношению к       оболочке – Uисп = 2,2 кВ;

Расстояние  между участками  сближения ЛЭП  и ЛС – а1 = 65 м, а2 = 70  м, а3 = 130  м, а4= 110  м;

Длины участков сближения - ℓ1 = 10  км, ℓ2 = 4  км, ℓ3 = 6 км;

Ток короткого замыкания  – I = 3,3 кА;

Средняя продолжительность  гроз – Т = 45 ч;

Удельное  сопротивление грунта – ρгр = 0,6 кОМ∙м;

Коэффициент экранирования троса  – SТ = 0,36. 
 
 

6. Конструктивный  расчет кабеля.

 

   Конструктивный расчет  кабеля заключается  в расчете размеров  всех элементов,  входящих в состав  кабеля.

   По заданному значению диаметра внутреннего проводника и исходя из нормируемого значения волнового сопротивления Zв = 75 Ом, определяется внутренний диаметр внешнего проводника. 

 
 
 
 

где    ε - эквивалентная относительная диэлектрическая проницаемость изоляции;

         d – диаметр внутреннего проводника, мм;

         D – внутренний диаметр внешнего проводника, мм.

Значение  D определяется при Zв = 75 Ом по формуле (6.2) в мм: 

   

Следовательно, внутренний диаметр  внешнего проводника равен: 

 

   Для коаксиальных пар среднего размера применяется шайбовая полиэтиленовая изоляция. Наружный диаметр КП определяется по формуле: 

                             Dкп = D + 2 ∙ (t + tэ + tu),                                      (6.3) 

где     t – толщина внешнего проводника, мм;  t = 0,3

           tэ – общая толщина экрана из двух стальных лент, мм;  tэ = 2 ∙ 0,15

           tu – толщина изоляционного слоя поверх экрана, мм. Изоляция выполнена из двух

                  лент бумаги К-120 толщиной по 0,12  мм каждая.  tu = 2∙ 0,12 

        Dкп = 10,57 + 2∙ (0,3 + 2∙ 0,15 + 2∙ 0,12) = 12,25 мм  

Схема расположения коаксиальных пар. 
 

   Диаметр скрученного сердечника, состоящего из четырех КП одинакового размера                                                                                        определяется по формуле: 

                             Dскр = 2,41 ∙ Dкп = 2,41 ∙ 12,25= 29,52 мм                         (6.4)