Бизнес-план, а также рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности
Оптикалық талшықтың негізгі сипаттамаларының есебі
жүктеу/скачать 2,8 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.7 Апертура есебі
- 3.8 Оптикалық кәбілдегі өзара әсер есебі
- 3.9 Сенімділік көрсеткішінің есебі
- 3.10 Жобаланатын ТОБЖ-ның өткізгіш қасиетін анықтау
- 3.11 Жабдық қалпы көрсеткіштерінің есебі
- 3.12 Жүйенің жылдам әрекетін анықтау
3.6 Оптикалық талшықтың негізгі сипаттамаларының есебі ТОБЖ-ның берілген аймағында ИООО "СОЮЗ-КӘБІЛ" (Беларусь) фирмасының бірмодалы талшықтары мен КС-ОКБ-4/144-SM-FF маркалы сатылы дисперсиясы бар 8-талшықты кабелі қолданылады. Оның ақпарат жіберу жылдамдығы 2488,320 Мбит/с және λ = 1550 нм толқын ұзындығында жұмыс істейді.. Талшықты-оптикалық кабіл өзегі сыртқы қабатымен салыстырғанда, GeO
2 (германий) қосындысы бар SiO 2 (кремний) тұрады. Талшықты жабуға арналған материал SiO 2 (кремний оксиді). Негізгі жабын – эпоксиакрелат. Ол әр түрлі модульдердің екі қабаттарында қолданылады. Ішкі қабат сыртқы қабатқа қарағанда жұмсағырақ. Бұл шыны талшықты микроиілулердегі жоғалтулардан қорғайды. Оптикалық кәбіл өзегі орталық қуат элементі мен SZ айналдыру кезінде пайда болған сыртқы иірімдерді қамтиды. SZ айналдыру кезінде, бірнеше орамнан кейін оның бағыты өзгереді, сол себепті айналдырылған элементтер кәбіл осінің бойымен алдымен S формасын, содан кейін бағыт өзгерген кезде Z формасын бейнелейді. Бағытты өзгерту нүктесінде олар кәбіл осіне қарама- қарсы жатады.ішкі орамда оптикалық модульдер мен кордельді толтырғыштар орналасады. Орамның беткі қабатына полиэтилен немесе пластмасса қабаты жабылған, ол жанып кетуді болдырмайды. Қолданылатын кәбілдің сипаттамасы: - 4-144 бір модалы талшықтар;
51
- 1550 нм толқынның жұмыс ұзындығы; - метталдан жасалмаған орталық элемент; - SZ айналымы бар оптикалық модуль; - бос орындар мен оптикалық модульдер гидрофобты материалдармен толтырылған; - ішкі қабаты полиэтиленнен жасалған; - кәбіл толықтай диэлектрленген; - грунт төсеуге жарамды.
Кәбіл КС-ОКБ-4/144-SM/FF механикалық қауіп болмаған жағдайда, кәбілді канализацияда төселуге арналған.Сыртқы қабаты жануды
болдырмайтын материалдан жасалуы мүмкін.
3.3 кесте–КС-ОКБ-4/144- SM-FF кабелінің оптикалық сипаттамасы Модты жолақтағы дақ диаметрі (1550 нм) 105 мкм5 мкм+/-1.5 мкм Сыртқы қабаты бар талшық диаметрі 125 мкм+/- 2 мкм Модты жолақ дағының концентрация деңгейі ≤ 1 мкм Сыртқы қабаттың дөңгелек еместігі ≤ 2 % Түйістіру коэффициентнің профилі N 1 шаговой Түрі N 2 келісімді қабат Показатель преломления сердцевины для 1550 нм 1.4681 Сандық апертура 0.13 Талшықты кәбіл толқынының шекті ұзындығы ≤1250 нм 1550 нм бойынша өшу ≤ 0.3/0.2 дБ/км 1550 нм бойынша дисперсия <5.3 пс/(нм∙км)
Талшықты сәулелендірудің маңызды параметрлерінің бірі апертура болып табылады. Апертура – бұл толық ішкі көріністі жүзеге асыратын талшықты сәулелендіруге түсетін, сәуле конусы мен оптикалық ось арасындағы бұрыш. Кәбілдің оптикалық сипаттамасына сүйене отырып, n 2 қабатының түйісу көрсеткішін есептеп көрейік. Сандық апертура NA = 0,13
NA = √n 1 2 + n 2 2 , (3.23)
мұндағы n 1 – өзек түйісу көрсеткіші 1,4681. Онда анықтаймыз n 2 :
n 2
1 2 + NA 2 , (3.24)
n
= √1,4681 2 + 0,13 2 = √2,1553 + 0,0169 =1,4623. 52
n 2 қабаты мен n 1 өзегінің түйісу көрсеткішін анықтай отырып, түйісу көрсеткіштерінің айырмашылықтарын есептейміз ∆:
∆= n 1 + n 2 n 1 , (3.25)
∆= 1,4681 + 1,4623 1,4681
= 0,00395 ≈ 0,395%.
Сонымен қатар, V жиілігін есептеп алу қажет – талшықты сәулелендірудің маңызды параметрі. Оны келесі формула арқылы анықтаймыз:
V = 2 ∙ π ∙ a ∙ NA λ , (3.26) V =
2 ∙ 3,14 ∙ 5,2 ∙ 10 −6 ∙ 0,13 1,55 ∙ 10 −6 = 2,73. мұндағы a – қабат өзегінің радиусы, а = 5,2 мкм; n 1 - өзек түйісу көрсеткіші, n 1 = 1,4681; n 2 – қабат түйісу көрсеткіші, n 2 = 1,4623.
Келесі көрсеткіштерді есепке ала отырып, кәбіл параметрінің есебін жүргізейік: Бір модты талшықтар өзегінің диаметрі 2а = 10,4 мкм; Толқынның шекті ұзындығы λ = 1250нм; 1550нм толқын ұзындығында мод жолағының диаметрі-2ω 0 .
2ω 0 ≈ 2,6 ∙ λ V c ∙ λ c ∙ 2a, (3.27) мұндағы λ - толқынның жұмыс ұзындығы, нм; λ с - толқынның шекті ұзындығы, сәулелендіруде одан жоғары тек негізгі мода бола алады;
V c
λ = 1550 нм: 2ω 0 ≈
2,405 ∙ 1250 ∙ 10,4 = 14мкм.
Бұл 14 мкм-ге дейінгі өзек диаметрі бар ОТ таңдауға болады дегенді білдіреді. Толық ішкі көрініс режимі жарықты талшықты сәулелендіруге беру мүмкіндігін анықтайды. Сәулелендіргіш тек θ а бүрышында бекітілген 53
жарықты ғана өткізеді, оның көлемі θ в толық көрсету бұрышына негізделген. Бұл бұрыш θ а сандық апертурамен сипатталады: NA = sinθ a = √(n
1 2 − n 2 2 ) = √(1,4681 2 − 1,4623
2 ) = 0,13. (3.28)
θ
ішкі толық көрсету бұрыштары мен θ а сәуле түсетін апертуралық бұрыш арасында өзара байланыс бар. θ в неғұрлым үлкен болса, θ а
талшығының апертурасы соғұрлым аз болады. Өзек-қабатқа түсетін сәуле бұрышы θ в ішкі толық көрсету бұрышынан үлкен болуы және θ в –дан 90 градусқа дейін орналасуы, ал сәулелендіруге сәуле түсіру θ а (w < θ а ) апертура бұрышына орналасуы керек. Толық ішкі көрініс шарты орындалатын θ c шекті бұрышты табамыз: θ c = √(1 −
n 2 n 1 ) 2 , (3.29)
θ c = √(1 −
1,4623 1,4681
) 2 = 3,95 ∙ 10 −3 рад ≈ 0,225 0 .
3.8 Оптикалық кәбілдегі өзара әсер есебі ОТ-тың
жалпы өзегінде орналасқан, сәулелендірулер көрші талшықтарға әсер етуі мүмкін. ОТ-ғы өзара кедергілер деңгейі кәбілді өзектің құрылымына байланысты, яғни талшықтардың өзара орналасуынан. ОТ арасындағы әсер деңгейін екі көршілес жатқан талшықтардың әсер ету параметр есептей келе бағалауға болады.
Кедергілерден қорғану келесі формуламен анықталады: A з = 20lg |
2 N 2 mL |, (3.30) Соңындағы ауыспалы өшулік келесі формуламен анықталады:
A l =A з +αL , (3.31)
мұндағы α- ОТ өшу коэффициенті [дБ/км]; L - ОТ үдеткіш аймақ ұзындығы (58 км); m – талшықтар арасындағы байланыс коэффициенті (m=0,6÷0,7); N – талшық қабаты арқылы жолақтың өткізілу коэффициенті.
N = (g 12 g 23 ∙ e
−kt )/(1 − P
1.2 P 23 ∙ e −2kt
), (3.32) 54
мұндағы k – қабаттағы жоғалтулар коэффициенті:
k = ω√μ a ε a , (3.33)
мұндағы t – қабат қалыңдығы( 1,25÷2мкм); g 12 және g 23 – (n
1 ), (n
2 ) қабат және ауадағы (n 3 ) сыну коэффициенттері.
g 1.2 = 2n 1 n 1 + n 2 , (3.34) g 23 = 2n 2 n 2 + n 3 , (3.35)
Қабат пен ауадағы сыну коэффициенттерін келесі формуламен есептейміз (3.34), (3.35):
g 12 = 2 ∙ 1,4681 1,46810 + 1,4623 = 1,002,
g
23 = 2 ∙ 1,4623 1,4623 + 1 = 1,19.
Өзек-қабат пен қабат-ауа сыну көрсеткіштерін келесі формула арқылы табамыз:
P 1.2 = n 1 − n
2 n 1 + n 2 , (3.36) P 23 =
2 − n
3 n 2 + n 3 , (3.37) P 1.2 = 1,4681 − 1,4623 1,4681 + 1,4623 = 0,002.
P
= 1,4623 − 1 1,4623 + 1 = 0,19.
Қабаттағы жоғалту коэффициентін келесі формуламен анықтаймыз (3.33): 55
k = 2 ∙ 3,14 ∙ 1,935 ∙ 10 14 √4π ∙ 10 −7 ∙ 10 −9 ∙ 1,48
2 36π
= 5,9 ∙ 10 6 , мұндағы ε 0 =10
-9 /36π Ф/м ; μ 0 = 4π ∙ 10 −7 Гн/м;
ε=1,48 2 ; μ =1.
Жолақтың талшық қабаты арқылы өту коэффициентін келесі формула бойынша табамыз (3.32):
N = 1,002 ∙ 1,19 ∙ e −5,9∙10
6 ∙2∙10
−6 1 − 1,002 ∙ 0,19 ∙ e −2∙5,9∙10 6 ∙2∙10 −6 = 7,34 ∙ 10 −6
Кедергілерден қорғанысты келесі формуламен анықтаймыз (3.30):
A з = 20lg |
2 7,34
2 ∙ 0,6 ∙ 58 | = 180,561 дБ.
Ауыспалы өшу келесі формуламен анықталады (3.31): A l =180,561+0,34∙58=200,281 дБ.
N энергияның талшық қабаты арқылы жұмсалуын сипаттайды, егер ол 10 -5 ÷10 -6 аз болса, онда тәжірибеде қолданылатын ОТ үшін А з >90 дБ; A l >100÷120дБ. 3.9 Сенімділік көрсеткішінің есебі Сенімділік – берілген режимдер мен пайдалану шарттарында қажет қызметтердің орындалу қасиетін сипаттайтын, барлық параметрлер мәнін белгіленген уақыт аралығында сақтау қасиеті. Сенімділік кешенді қасиет болыптабылады, ол құрылыс шарттарына байланысты түрлі қасиеттер мен олардың үйлесімділігін біріктіреді. Сенімділік бойынша талаптар: - дайындылық коэффициенті (бүлінуді түзету уақыты аз болған сайын, жоғарырақ болады); - қызмет ету мерзімі – кәбілдің қосылған мерзімінен бастап істен шығуына дейінгі, жұмыс қалпының күнтізбелік ұзақтығы, яғни ОТ жөндеуге келмейтін қалпы. ОТ орташа қызмет көрсету мерзімі 25 жылды құрайды; ТОБЖ-ға бас тартуды болдырмау үрдісі t қ қалпына келтіру уақытымен сипатталады , ол бұл жұмыста 0,5 сағ. Тең. Бас тартылмайтын жұмыс Т Б.Р
>>t қ
және Т Б.Р
=7,72∙10 4 сағ. Онда ағыннан бас тарту қанықтылығы келесіге тең : 56
v = 1 Т
, (3.38)
v = 1 7,72 ∙ 10 4 = 12,95 ∙ 10 −6 с −1 .
ТОБЖ -ны жөндеп, қалпына келтіру t қ кездейсоқ уақыт ішінде жүзеге асады.Ол Пуассон заңы бойынша жүйенің өндіргіштігі параметрімен бөлінеді:
μ = 1 t
, (3.39)
μ = 1 0,5
= 2 с −1 . ТОБЖ-дан бас тарту қарқындылығын анықтаймыз, L = 481 км (Ұржар- Өскемен):
λ l = v L , (3.40)
λ
= 12,95 ∙ 10 −6 481
= 26,92 ∙ 10 −9 с −1 /км
ТОБЖ жұмысының сапасын бағалаудың негізгі параметрлерінің бірі зақым тығыздығы болып табылады, ол жылына 100 км-ге келеді, m:
m l = λ ∙ 100 ∙ 8760, (3.41) мұндағы 8760 - бір жылдағы сағаттар саны; 100 - m мәні анықталатын жол ұзындығы.
m l = 26,92 ∙ 10 −9 ∙ 100 ∙ 8760 = 23,58 ∙ 10 −3 .
3.10 Жобаланатын ТОБЖ-ның өткізгіш қасиетін анықтау
Оптикалық кәбілдің өткізгіш жолағы (Гц·км) өлшенеді және келесі формуламен анықталады:
W = 0,44 τ , (3.42) 57
мұндағы τ – оптикалық талшықтың нәтижелі дисперсиясы, с/км.
Байланысты ұйымдастыруда бір модалы, хроматикалық дисперсиялы оптикалық талшығы бар кәбіл қолданылатындықтан, бір модалы ОТ үделі хроматикалық дисперсия деп аталатын талшық ұзындығы мен көз спектрінің жалпақтығының нормаға сай мәндерін қолданады. Үдемелі дисперсия пс/(нм∙км) өлшенеді. Хроматикалық дисперсия, с/км, үдемелі хроматикалық дисперсиямен байланысты.
τ XP = D(λ) ∙ ∆λ, (3.43) мұндағы D(λ)- үдемелі хроматикалық дисперсия, пс/(нм∙км); ∆λ -сәуле спектрінің жалпақтығы, нм.
Үдемелі хроматикалық дисперсия мәні D(λ) хроматикалық дисперсияны τ XP (3.43) формуласы бойынша есептеу үшін 3.3 кестеден аламыз:
D(λ)= 10 пс/(нм∙км), ∆λ=2 нм.
Теңеулерге барлық мәндерді қоя отырып (3.42) және (3.43), аламыз: τ XP = 10 ∙ 10 −12
∙ 2 = 20 ∙ 10 −12
с/км,
W = 0,44 20 ∙ 10
−12 = 2,2 ∙ 10 10 Гц ∙ км. Алынған W мәні өткізудің үдемелі жолағы болып табылады, кәбілдің өткізгіштік қасиетін алу үшін, оны кәбілді жол ұзындығына бөлеміз:
L ОРП = 483 км,
W =
2,2 ∙ 10 10 483 = 4,555 ∙ 10 7 Гц/км. 3.11 Жабдық қалпы көрсеткіштерінің есебі СП жабдығы үздіксіз пайдалану аппаратурасы. Оған техникалық қызмет көрсету немесе жөндеу жұмыстары кезінде пайдалану уақытын алмасырып отыру тән, яғни жөндеу кезінде СП жабдығы түрлі күйде болады.
Дайын болу коэффициенті: 58
К Д = μ μ + λ , (3.44)
К
= 2 2 + 56,3 ∙ 10 −9 = 1.
Дайын болу коэффициенті жабдықтың орнатылған эксплуатациялау режиміндегі жөндеу қалпы мүмкіндігін сипаттайды.
Тоқтап қалу коэффициенті:
К Т = 1 − К
Д , (3.45)
К
= 1 − {1} = 2,816 ∙ 10 −8 . Техникалық пайдалану коэффициенті:
К ТП = Т 0 Т 0 + Т Б.Р
+ Т В , (3.46) мұндағы Т 0 - бас тартудың орташа мәні,10 9 сағ.;
Т Б.Р
- техникалық қызмет көрсетудің орташа уақыты, 7,72∙10 сағ.; Т Қ - жабдықты қалпына келтірудің орташа кақыты, 0,5 сағ. (3.46) формуласы бойынша техникалық қызмет көрсету коэффициентін анықтаймыз:
К
= 10 9 10 9 + 7,72 ∙ 10 4 + 0,5
= 0,93.
Жүйе жабдықтары мен жіберу линияларының сенімділік көрсеткішін қамтамасыз ету келесі әдістер арқылы жүзеге асады: СП элементтерінің және тораптарының сенімділігн үздіксіз көтеру. Ол СП-ның құрастырылу, дайындалу және жөндеу кезеңдерінде каналдардың техникалық жөндеуінің дамуымен жүзеге асады. Мақсаты: кез-келген желілік тораптар арасында ақпарат жіберуді қамтамасыз ету.
Рұқсат етілетін жылдам әрекетінің шегі жіберілетін дабыл сипатына, ақпаратты жіберу жылдамдығына байланысты болады және келесі формула арқылы айқындалады : t Σ = β В , (3.47) 59
мұндағы β – сызықтық дабыл сипатын ескеретін коэффициент; (сызықты код), NRZ коды үшін β = 0,7; қалғандарына β = 0,35.
ТОБЖ жалпы күтілетін жылдам әрекеті, келесі формуламен анықталады:
t ОЖ = 1.111√t тар 2 + t қаб 2 + t от 2 , (3.48)
мұндағы t тар = (0,5…10) нс – ТОМ жылдам әрекеті; t қ = (0,2..20) нс – ҚОМ жылдам әрекеті; t ОТ – регенерационды аймақ ұзындығы бойынша импульсті кеңейту:
t ОТ = τl
РА , (3.49)
Теңеулерге керек мәндерді қоя отырып (3.47), (3.48), (3.49) келесі нәтижені аламыз:
t Σ = 0,7 622,08 = 1.13 нс,
t
= 5,3 ∙ 10 −12
∙ 58 = 0,31 нс,
t ОЖ = 1,111√5 2 + 10
2 + 0,31
2 = 12,43 нс.
Егер келесі теңсіздік орындалса: t ОЖ > t
Σ , (3.50)
онда оптикалық талшық дұрыс таңдалды. Жылдам әрекет бойынша қор өзгешелікпен айқындалады:
∆t = t ОЖ − t Σ (3.51)
Кәбілдің дұрыстығын тексереміз (3.50) және жылдам әрекет бойынша қорды есептейміз (3.51): 60
12,43∙10
-9 > 1,13∙10 -9 ,
∆t = 12,43∙10 -9
– 1,13∙10 -9 =11,3 нс .
(3.50) 12,43∙10 -9 >1,13∙10 -9 формуласы бойынша мәндерді салыстыра келе, оптикалық кәбілдің дұрыс таңдалғаны жайлы қорытынды жасаймыз.
|