Розрахунок кабельної системи з телекомунікацій

 

Для дослідження місцевості, по якій буде проходити кабельна мережа, використовувалася система цифрових електронних карт Яндекс-карти.

Місцевість, де прокладаються  маршрути, є рівнинного типу. Особливих  труднощів при побудови кабельної магістралі не має виникати. Маршрути прокладалися вздовж автошляхів, по полям в обхід малих населених пунктів (сіл) та по кінцевих пунктах призначення у кабельній каналізації. Переходи через річки здійснюються по мостам, прокладання кабелю в цих місцях виконується вручну.

 

Таблиця 2.1 – Відомості  про кабельні траси

		Симетричний кабель	ВОЛЗ маршрут 1	ВОЛЗ маршрут 2	ВОЛЗ маршрут 3
Загальна протяжність  траси		50 км	30 км	40.2 км	31.6 км
Способи прокладання  траси	Кабелеукладач	88%	90%	91%	92%
	Вручну	2%	2%	2%	2%
	Каналізація	10%	8%	7%	6%
Кількість переходів	Через сплавні річки	5	3	4	4
	Через шосейні дороги	2	2	1	2
Число обслуговуючих  регенераційних пунктів		7	5	4	5

 

Кабельні траси з  розміщенням регенераційних пунктів наведено у додатках А та Б. Також показано довжини кожної ділянки траси окремо.

 

 

2.2 Вибір симетричного кабелю

 

За умовою курсової роботи необхідно  обрати кабель типу СК 1х4, броньованого типу. Оберемо кабель КСБГнг(А)-FRHF 2x2x1.10 ТУ16.К99-040-2009 [2].

Рисунок 2.1 – Зовнішній  вигляд обраного кабелю

 

Вогнестійкі гнучкі кабелі промислового інтерфейсу, призначені для одиночної і групової прокладки в системах протипожежного захисту, в системах пожежної сигналізації, системах оповіщення та управління евакуацією (СОУЕ), системах автоматичного пожежогасіння, системах протидимного захисту, а також в інших автоматичних системах безпеки і життєзабезпечення, які повинні зберігати працездатність в умовах пожежі. Можуть використовуватися в мережах, що працюють за такими стандартами, як RS-485, Profibus, CAN, LON і іншим. Кабелі не виділяють корозійно-активних газоподібних продуктів, володіють кращими показниками по димо-та газовиділенням, ніж у кабелів виконання нг-FRLS. Можуть використовуватися на атомних станціях, в системах класу безпеки 2-4, поза гермозони. Експлуатуються всередині і поза приміщеннями, за умови захисту від прямої дії сонячного випромінювання і атмосферних опадів. Кабель КСБГнг (А)-FRHF з оболонкою чорного кольору - для прокладки на відкритому повітрі. Допускається експлуатація кабелю КСБГнг (А)-FRHF в умовах короткочасних впливів мінерального масла і бензину. Допускається застосування у вибухонебезпечних зонах згідно з ГОСТ Р 51330.13.

Пари з семіпроволочними мідними жилами діаметром від 0,78 до 2,00 мм з ізоляцією з вогнестійкою кремнійорганічной гуми, скручені спільно з поліімідніой плівкою, з поясною ізоляцією з безгалогенной композиції, із загальним екраном з алюмолавсановой стрічки з контактним провідником і обплетенням із мідної лудженого дроту , в оболонці з безгалогенной полімерної композиції. Оболонка оранжевого кольору, для прокладки кабелю КСБГнг (А)-FRHF на відкритому повітрі - чорного кольору. Кабелі виготовляються з числом пар до 10, в залежності від діаметру жил.

Таблиця 2.2– Параметри кабелю

Електричні параметри
		1.10
Еквівалентний переріз  жил, мм2		0,75
Еквівалентний опір кола (двох жил пари) постійному струму при  , не менше, Ом х км		26,9
Еквівалентний опір ізоляції жил при  , не більше, МОм х км		300
Електрична ємність  пари, не більше, пФ/м		65
Коефіцієнт затухання  при  на частотах, не більше, дБ/100 м	39 кГц	0.28
	1 кГц	1,85
	10 МГц	5,30
Хвильовий опір на частотах, Ом	31,25 кГц
	1 МГц
Робоча напруга, не більше, В		300
Діапазон допустимих температур навколишнього середовища,	при монтажі
	при експлуатації

 

2.3 Розрахунок опорів та втрат для симетричного кабелю

 

 

де R – активний опір кола, Ом;

R₀ – опір кола по постійному струму, Ом;

r₀ – радіус струмопровідної жили, мм, береться з характеристики кабелю;

d₀ – діаметр внутрішньої жили, мм;

питомий опір, ;

коефіцієнт укрутки, 1.01…1.02;

Р – коефіцієнт, що враховує втрати на вихрові струми у жилах вторинного кола, ;

а – відстань між центрами жил кола,

d₁ – діаметр ізольованої жили, мм;

F(kr₀), G(kr₀), H(kr₀) – табличні дані при даному kr₀.

 

 

де k – коефіцієнт вихрових струмів;

діелектрична провідність,

відносна магнітна проникність;

абсолютна магнітна проникність, Гн/м.

Необхідно провести розрахунки для трьох частот.

При

 

 F(kr₀) = 0.566, G(kr₀) = 0.533 , H(kr₀) = 0.430

При

 

 F(kr₀) = 1.114, G(kr₀) = 0.790 , H(kr₀) = 0.540

 

При

 

F(kr₀) = 2.024, G(kr₀) = 1.251 , H(kr₀) = 0.630

 

 

Розрахунок втрат в  металі:

 

 

де  – складова активного опору, зумовлена втратами в оточуючих металевих масах на частоті 200 кГц.

 

Таблиця 2.3 – Значення на частоті 200 кГц

Симетричний кабель	Свинцева оболонка	Алюмінієва оболонка
1х4	22	8.1
4х4	14	5.2

 

При

 

 

Значення  обираємо з табл. 2.3 тому, що кабель СК 1х4 з алюмінієвою оболонкою.

 

При

 

 

При

 

 

 

2.4 Розрахунок інтервалів  розміщення регенераційних пунктів

 

Визначається довжина  кабельної елементарної ділянки за наступною формулою:

,

 

де  – гранична відстань між двома регенераційними пунктами;

 – номінальне допустиме загасання на елементарній кабельній ділянці. Береться з технічних характеристик системи передачі, дБ;

 – коефіцієнт затухання кабельного кола на найвищій частоті при максимальній температурі ґрунту на глибині прокладання кабелю.

 

 

де  – коефіцієнт затухання на найвищій частоті, в дБ/км;

t – максимальна температура ґрунту на глибині прокладання кабелю (береться граничний температурний режим з характеристик кабелю);

 

 

Оскільки у характеристиках кабелю значення задано для частоти 1 МГц, то для частоти 0.47 МГц знайдемо його зі співвідношення:

 

Оберемо рівним 3 км.

 

2.5 Розрахунок надійності кабельної траси

 

L₁ – довжина кабельної лінії,  прокладеної за межами населеного пункту, км;

L₂ – довжина кабельної лінії,  прокладеної у межах населеного пункту, км;

L₃ – довжина кабельної лінії,  прокладеної у кабельній каналізації, км;

інтенсивність відмов, ;

середній час відновлення  зв’язку в годинах.

 

Таблиця 2.4 – Параметри  надійності

		Тип кабелю
1.74	4.73	Симетричний в полі
9.93	4.20	Симетричний в населеному пункті
1.85	4.85	Коаксіальний кабель в полі
10.55	4.3	Коаксіальний кабель в населеному пункті
7.40	4.15	Коаксіальний і симетричний  кабель в каналізації

 

Інтенсивність потоку відмов:

 

 

Середній час відновлення  зв’язку кабельної магістралі:

 

 

Вірогідність безвідмовної роботи магістралі за :

 

 

Надійність кабельної  магістралі за час  :

 

 

де  – коефіцієнт готовності.

Значення H(t) має бути не менше 0.9, тобто 90%.

 

 

Отже, значення надійності наближено  дорівнює значенню 76%. Додаткових засобів підвищення надійності застосовувати не потрібно.

 

 

 

2.6 Розрахунок швидкості  передачі даних

 

Цифрова система передачі даних Megatrans-4 має велику кількість портів доступу. Тому можна здійснювати передачу даних за різними технологіями:

• передача синхронного цифрового потоку зі швидкістю 4608 кбіт/с по двом парам симетричного кабелю або по одній коаксіальній парі;
• при використанні мережевого стику Е1 – 2048 кбіт/с;
• швидкість передачі даних напряму залежить від кількості канальних інтервалів по 64 кбіт/с, що передаються. Сумарна швидкість передавання даних по симетричному кабелю може досягати 4352 кбіт/с.

 

3 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ  ЛІНІЇ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧНОГО КАБЕЛЮ

 

3.1 Загальні  вимоги для розрахунку

 

1. Кількість каналів  у 3 рази більше, ніж між населеним  пунктом 1 і населеним пунктом  2.

2. Передбачити 3 способи  прокладання волоконно-оптичної лінії зв’язку.

3. Вибір волоконно-оптичної  системи  передачі задається по кількості  цифрових каналів сегменту, .

4. Рекомендується використовувати  ступінчате одномодове оптичне волокно. 

 

3.2 Вибір волоконно-оптичного  кабелю

 

За умовою завдання необхідно  обрати одномодове ступінчате оптичне  волокно. Оскільки місцевість, де прокладається кабель, є гірського типу, то оберемо відповідний кабель з додатковим захистом від механічних пошкоджень броньованого типу. Оберемо кабель виробництва "Одескабель". Марка кабелю: ОК-Т-К-М-Пнг-2-Е-2.

Розшифровка:

ОК – оптичний кабель;

Т – серцевина - центрально розміщена трубка;

К – броня з круглих стальних дротів;

М – металевий силовий елемент;

Пнг – матеріал захисного покриття – оболонка (захисний шланг) з компаундеру, що не розповсюджує горіння, низькодимного, безгалогенного;

2 – кількість волокон – структура розміщення волокон;

Е – оптичне одномодове волокно у відповідності до рекомендацій            ITU-TG. 652;