Проектирование волоконно-оптических линий связи(волс). Проектирование волс где t и r - время нарастания мощности для передатчика и приёмника

Оптоволоконные линии связи все чаще используются для передачи данных в различных организациях и жилых домах. Прежде чем приступить к монтажу оборудования для реализации такой системы, специалисту необходимо составить проект. Проектирование ВОЛС позволяет наглядно представить систему, которая будет реализована на объекте, а также увидеть ее эффективность и возможные недостатки.

Проект представляет собой брошюру формата А3 или А4, содержащую все необходимые для выполнения монтажных работ документы. Проект отображает всю необходимую для выполнения работы информацию, начиная от данных о поставках материалов, и заканчивая условиями эксплуатации готовой сети.

Что такое ВОЛС

ВОЛС (волоконно-оптические линии связи) - специальные системы передачи информации, реализованные с применением оптического волокна. Такие системы имеют принципиальные отличия от традиционных каналов связи. При помощи оптоволоконных кабелей можно как организовать связь между двумя соседними кабинетами или этажами здания, так и обеспечить передачу данных на значительные расстояния.

Преимущества использования ВОЛС

Применение данной технологии имеет множество преимуществ. Проектирование и строительство ВОЛС - достаточно длительный и трудоемкий процесс, реализация которого может требовать значительных финансовых затрат. Однако использование такой системы передачи данных позволяет решить сразу несколько задач:

• Повышение пропускной способности канала. Оптоволоконные линии на сегодняшний день могут осуществлять передачу данных со скоростью до нескольких терабит в секунду.
• Снижение уровня затухания сигнала. Свойства оптического волокна позволяют организовать каналы передачи данных длиной до ста километров без необходимости установки ретрансляторов.
• Длительность эксплуатации. Оптоволоконные кабели устойчивы к возгоранию и различного рода воздействиям, что позволяет эксплуатировать их в течение длительного времени без необходимости замены.
• Защита информации. Особенности конструкции оптоволокна позволяют сохранить конфиденциальность передаваемых данных, что очень важно для компаний.

Кроме основных преимуществ, можно также отметить небольшой вес и компактные размеры кабеля, что значительно упрощает транспортировку и проведение монтажных работ. Стоимость проектирования ВОЛС и реализации системы на объекте рассчитывается индивидуально в зависимости от предъявляемых требований.

Требования к проекту ВОЛС

Проектирование и монтаж ВОЛС требует от специалиста соблюдения определенных правил и требований. Правила проектирования ВОЛС предполагают выполнение работы в следующей последовательности:

• Получение информации об объекте - специфика работы для организаций различных областей деятельности, особенности конструкции здания, состояние электропроводки, климатические особенности места расположения, характеристики рельефа местности и т.д.
• Создание стабильного канала передачи данных с требуемыми характеристиками. Параметры сети могут быть различными для предприятий, это зависит от предполагаемой загруженности каналов передачи данных.
• Снижение уровня помех и обеспечение максимальной устойчивости сигнала.
• Определение расположения оборудования.
• Реализация бесперебойного питания системы в случае аварийного отключения электропитания.

От качества выполнения специалистом работы на каждом этапе зависят характеристики полученной сети и длительность ее эксплуатации.

Введение

1.Характеристика трассы ВЛ на участке ПС Восточная - ПС Заря

2.Выбор систем передачи

2.1Существующие системы передачи по ВЛ

2.2Характеристика проектируемой СП

3.Выбор типа ОК для подвески на ВЛ

3.1Общие сведения

3.2ОК, встроенные в грозозащитный трос

3.3Самонесущие неметаллические ОК

3.4ОК, предназначенные для навивки на провода и грозозащитные тросы

5Обоснование выбора типа ОК

4.Расчет параметров ОК

4.1Расчет числовой апертуры и определения режима работы ОК

4.2Расчет затухания ОК

4.3Расчет дисперсии

4.4Расчет длины регенерационного участка

4.4.1Расчет длины ЭКУ по дисперсии

4.4.2Расчет длины ЭКУ по затуханию

5.Расчет механической нагрузки на ОКГТ

6.Эксплуатационные и монтажные измерения параметров ВОЛС

6.1Испытания и измерения ОК

6.2Измерения затухания

6.2.1Прямой метод измерения затухания

6.3Измерение дисперсии

6.4Определение места и характера повреждения ОК

7.Расчет показателей надежности

7.1Понятие надежности

7.2Расчет параметров готовности подземной ВОЛС

7.3Расчет параметров готовности подвесной ВОЛС

7.4Анализ результатов расчетов

8.Строительство ВОЛС - ВЛ на участке ПС Восточная - ПС Заря

8.1Общие сведения

8.2Строительство ВОЛС - ВЛ на монтажном участке (опора №9 - опора №17)

2.1Подготовительные работы

8.2.2Монтаж кабеля

8.3Потребность в машинах, механизмах, транспорте

9.Оценка технико-экономической эффективности ВОЛС - ВЛ

10.Мероприятия по охране труда, ТБ и сохранению окружающей среды

Заключение

Список литературы

Аннотация

Взрывной характер развития сетей связи вызвал необходимость разработки новых технологий сооружения проводных линий передачи. Основные требования к технологии - простота проектирования, быстрота, экономичность строительства, высокая пропускная способность, надёжность. В свете этих требований особый интерес представляет новая технология сооружения ВОЛС, отличающаяся тем, что оптический кабель подвешивается на опоры высоковольтных воздушных линий электропередачи, а не прокладывается в грунт.

В данном дипломном проекте рассматриваются основные вопросы проектирования и строительства ВОЛС-ВЛ на опорах существующей ВЛ 220 кВ на участке ПС Восточная-ПС Заря.

Введение

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) в настоящее время занимают заметное место в системах передачи информации как общегражданского, так и специализированного назначения.

Внедрение волоконно-оптических линий в системы связи началось с конца 70-х годов и интенсивно продолжается нарастающими темпами. Исходной точкой развития ВОЛС считается открытие лазерного механизма генерации света, а затем - появление современной волоконной оптики на базе полученных кварцевых световодов с малым затуханием. Последнее показало что основное препятствие при распространении света (его затухание), обусловленное в основном наличием примесей, может быть снижено, а сами световоды приемлемы в качестве среды распространения сигнала.

Оптические волокна (ОВ) в качестве среды распространения многоканального сигнала имеют существенные преимущества перед традиционно используемыми металлическими кабелями и эфиром.

1. Широкополосность. В любой системе связи (например, цифровой) скорость передачи информации связана с занимаемой полосой, составляющей определенный процент значения несущей частоты. Неискаженные передачу и прием полосы осуществить тем легче, чем меньший процент она составляет. Следовательно, большое значение несущей частоты, что и используется в ВОЛС,снижает требования к широкополосности системы и увеличивает ее информационную емкость.
2. Высокая защищенность от внешних электромагнитных полей, объясняемая диэлектрической природой распространения сигнала, физическими условиями этого распространения и использованием очень коротких длин волн. Подобного эффекта невозможно достичь в уже освоенных традиционных диапазонах из-за насыщенности радиочастотного спектра источниками излучений. Это свойство особенно привлекательно для энергетики, так как металлический кабель плохо совместим с воздушными высоковольтными линиями электропередачи (ВЛ).
3. Большая длина участка регенерации. По понятным причинам это имеет большое значение, в частности, для электроэнергетической отрасли.
4. Малогабаритность и легкость кабелей на основе ОВ.
5. Высокая экономичность из-за отсутствия потребности в меди, что очень существенно, поскольку традиционно кабельная промышленность потребляет до половины объема общих ресурсов меди и до четверти - свинца.

Присущие ВОЛС недостатки (дороговизна аппаратуры и кабеля из-за сложной технологии, необходимость работы при повышенном соотношении сигнал - шум из-за трудностей практической реализации когерентной обработки сигнала и гетеродинных методов приема, слабая радиационная стойкость и другие) не снижают указанных преимуществ. Это, а также тот факт, что многие задачи передачи сигналов могут быть экономично решены только с использованием ОВ, обусловило широкое распространение ВОЛС не только в дальней связи, но и в локальных сетях.

Энергетическая отрасль также является перспективной областью применения ВОЛС, учитывая протяженность ВЛ и возможность подвески оптического кабеля (ОК) на высоковольтных опорах. Телекоммуникационная сеть электроэнергетики является важнейшей составной частью ее инфраструктуры, обеспечивающей функционирование комплекса объектов и центров технологического управления Единой энергетической системы (ЕЭС) России; сбор и передачу телемеханической информации, функционирование средств и систем автоматического управления (релейной защиты, противоаварийной автоматики); контроля и диагностики электростанций, электрических и тепловых сетей, контроля и учета в реальном времени производства, передачи и потребления электрической и тепловой энергии.

Одновременно с этим телекоммуникационная сеть электроэнергетики обеспечивает работу административно-хозяйственных и организационно-экономических управлений производственными объектами, коммерческую, а также научную и конструкторскую деятельность, связанную с развитием отрасли. Телекоммуникационная сеть электроэнергетики - крупнейшая отраслевая сеть связи страны. При развитии Взаимоувязанной сети связи (ВСС) России рассматриваются вопросы по интеграции отечественных телекоммуникационных сетей в Глобальную информационную структуру (ГИС). Одновременно с глобализацией связи будет происходить постепенный переход к ее персонализации, которая означает возможность любого абонента получать различные услуги связи по своему персональному номеру в любой точке земного шара. Телекоммуникационная сеть электроэнергетики развивается как часть ВСС на аналогичных принципах с использованием передовых телекоммуникационных технологий.

Дальнейшее развитие отраслевой телекоммуникационной сети предусматривается в соответствии с разработанной специалистами Российского акционерного общества «ЕЭС России» «Концепцией развития Единой сети электросвязи и телемеханики электроэнергетики (ЕСЭТЭ) России на период до 2005 года », в которой поставлены задачи развития отраслевой телекоммуникационно - информационной инфраструктуры как технологической основой управления отраслью . При этом в полной мере учитывается существующая в России законодательная и нормативно-правовая база.

В основу создания и развития ЕСЭТЭ положен поэтапный переход от существующих раздельных сетей по видам информации к единой широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания и интеллектуальной сети. Что позволит реализовать новые виды услуг при значительном сокращении оборудования, повышении эффективности использования канального и частотного ресурсов и в конечном итоге при значительном снижении затрат в расчете на единицу передаваемой информации.

Из новейших информационных технологий, которые начали в последнее время внедряться в электроэнергетике и получают широкое распространение в дальнейшем, следует отметить :

синхронную цифровую иерархию (СЦИ) - Synchronous Digital Hierarchy - SDH;

широкополосную цифровую сеть связи с интегрированным обслуживанием (Ш-ЦСИО) - Broadbard Integrated Services Digital Network (B-ISDN);

асинхронный режим доставки информации (АРА) - Asynchronous Transfer Mode - ATM;

интеллектуальные сети (СИ) - Intelligent Network - IN.

Цифровизация первичной сети осуществляется в три этапа :

На первом этапе (до 2000 года) будут созданы интегрально-цифровые сети связи (ИЦСС) - Integrated Digital Network - IND, в которых будет обеспечиваться интеграция цифровых систем передачи и коммутации. Одним из главных решений этого этапа является переход сетей связи отрасли на единую систему сигнализации. При этом с целью повышения эффективности цифровизации необходимо в каждой из зон обеспечивать компклексное внедрение цифровых систем передачи и коммутации;

на втором этапе (до 2005 года) должны быть созданы цифровые сети интегрального обслуживания (ЦСИО) - Integrated Services Digital Network (ISDN), в которых потребители используют каналы 2В+D (B - цифровой 64-кбит/c канал, D - служебный цифровой 16- Кбит/c канал). Эти сети - результат взаимного развития сетей связи и вычислительных сетей, обеспечивающих предоставление пользователям более широкого спектра услуг;

на третьем этапе (после 2005 года) предусматривается переход к Ш-ЦСИО для организации отраслевой транспортной сети и интеллектуальных сетей.

Внедрение указанных выше новейших информационных технологий осуществляется в рамках интенсивного развития в отрасли:

волоконно- оптических линий связи с подвеской волоконно-оптических кабелей (ВОК) на опорах ВЛ 110-500 кВ;

цифровой коммутационной техники;

систем спутниковой связи.

Внедрение ВОЛС с подвеской ВОК на опорах ВЛ в нашей стране было начато в конце 80-х годов, и на 1 июля 1998 г. введены в эксплуатацию ВОЛС общей протяженностью около 4000 км в ряде энергосистем (Ленэнерго, Колэнерго, Иркутскэнерго, Ивэнерго, Кузбассэнерго и других) . Дальнейшее развитие сетей ВОЛС определено Концепцией развития Единой сети электросвязи и телемеханики электроэнергетики России на период до 2005 года , в соответствии с которой в ближайшие 7-8 лет будет построено около 15,0 тыс.км. ВОЛС с подвеской на ВЛ. Магистральные ВОЛС будут сооружаться, как правило, в кооперации с АО Ростелеком и с некоторыми другими, в первую очередь отечественными телекоммуникацинными компаниями. В регионах, главным образом, будут сооружаться корпоративные сети. При этом основное внимание будет уделяться развитию региональных первичных цифровых сетей.

Учитывая накопленный опыт, а также возрастающую заинтересованность операторов связи и различных компаний и ведомств в строительстве ВОЛС на ВЛ (ВОЛС-ВЛ) РАО ЕЭС России по поручению Государственной комиссии по электросвязи при Государственном комитете России по связи и информатизации разработало нормативно-техническую документацию федерального уровня Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на ВЛ 110 кВ и выше[2].

В общих положениях Правил обосновываются достоинства сооружения ВОЛС-ВЛ по сравнению с традиционным способом прокладки в грунте. Это:

отсутствие необходимости в отводе земель и проведение согласований только с владельцами сооружений, пересекаемых ВЛ;

уменьшение сроков строительства;

уменьшение количества повреждений в районах городской застройки и в промышленных зонах;

снижение капитальных и эксплуатационных затрат в районах с тяжелыми грунтами.

В данном дипломном проекте рассмотрены основные вопросы проектирования и строительства ВОЛС-ВЛ на опорах существующей ВЛ 220 кВ. на участке ПС Восточная-ПС Заря.

1 Характеристика трассы ВЛ на участке ПС Восточная - ПС Заря

На проектируемом участке ПС Восточная - ПС Заря, построена и находится в эксплуатации воздушная высоковольтная линия электропередачи с заземленной нейтралью и действующим напряжением 220кВ. ВЛ проходит в Новосибирской области, по землям совхозов «Луговского» и «Железнодорожного» Новосибирского сельского района.

В районе ПС Заря трасса проходит по Шмаковской лесной даче, Тогучинского лесхоза.

По пути следования ВЛ имеет 2 пересечения с электрофицированными магистральными железными дорогами (Инская - Тогучин и Инская - Сокур), 1 пересечение с ВЛ 110кВ, 1 пересечение с несудоходной рекой Иня и другие пересечения.

Климат района континентальный.

Расчетные климатические условия следующие:

• Район гололедности 2;
• Толщина стенок гололеда - 10мм;
• Скорость ветра при гололеде - 15м/сек, температура воздуха - минус 5 градусов С0;
• Расчетная скорость ветра - 29м/сек;
• Абсолютная минимальная температура воздуха минус 50 градусов С0;
• Абсолютная максимальная температура воздуха плюс 40 градусов С0;
• Температура наиболее холодной пятидневки минус 39 градусов С0;
• Среднегодовая продолжительность гроз - 48 часов.

Протяженность волоконно - оптической линии связи составляет 32,849км.

Район строительства согласно строительных норм и правил (СН и П) «Нормы затрат на временные здания и сооружения» определяется как освоенный.

На рисунке 1.1 приведена схема трассы ВЛ на участке ПС Восточная - ПС Заря.

2.Выбор системы передачи

.1 Существующие системы передачи по ВЛ

волоконная оптическая линия связь

Переход к цифровым сетям связи с применением волоконно-оптических кабелей начался в электроэнергетике в конце 80-х годов. До этого времени для организации связи использовались и продолжают использоваться аналоговые системы передачи. По назначению аппаратуру аналоговых систем передачи информации, применяемую на ВЛ, можно разделить на две основные группы: комбинированную и многоканальную- для каналов телефонной связи, телемеханики и передачи данных; специальную- для каналов релейной защиты, линейной и противоаварийной автоматики.

Комбинированная аппаратура рассчитана на один, два и три телефонных канала и несколько независимых каналов телемеханики (передачи данных) в верхней части полосы стандартного канала тональных частот (ТЧ) . Спектр частот стандартного канала ТЧ 0,3-3,4 кГц. разделяется фильтрами на несколько отдельных каналов. Передача сигналов телефонного разговора осуществляется в нижней так называемой тональной части спектра, составляющей обычно 0,3-2,3 кГц., а в надтональном спектре частот (2,3-3,4кГц.) образуются каналы телемеханики, передачи данных и вызова абонентов телефонного канала (если в аппаратуре выделен специальный сигнал для этого). Для каждого из каналов в комбинированной аппаратуре используется своя несущая частота, которая модулируется первичными сигналам.

Многоканальная аппаратура рассчитана на двенадцать стандартных телефонных каналов. При этом спектр частот каждого телефонного канала 0,3-3,4 кГц. может быть использован для передачи сигналов телемеханики, данных и устройств автоматики.

В комбинированной и многоканальной аппаратуре используется способ передачи сигналов на одной боковой полосе частот (ОБП). Каналы телемеханики и данных образуются с помощью дополнительной аппаратуры (модемов) с частотной модуляцией поднесущей частоты.

Существует следующая аппаратура систем передачи информации по ВЛ : комбинированная типа АСК на один и три канала ТЧ; преобразователи спектра частот стандартной двенадцатиканальной аппаратуры воздушных проводных линий связи (В-12-3, З-12Ф-Е) в спектр высоких частот типа МПУ-12; усилители мощности на 100 Вт. типа УМ-1/12-100 для комбинированной и многоканальной аппаратуры; модемы каналов телемеханики типов АПТ и ТАТ-65.

С 1981 года выпускается, с использованием новой элементной базы комбинированная аппаратура на один, два и три телефонных канала типа ВЧС; преобразователи спектра частот 12-ти канальной аппаратуры типа ВЧСП-12; транзисторные усилители мощности на 80 Вт.; универсальные модемы типа АПСТ .

Специальная аппаратура для высокочастотных (ВЧ) каналов релейной защиты, линейной и противоаварийной автоматики делится на две подгруппы: устройства передачи блокирующих (запрещающих) сигналов; устройства передачи разрешающих и отключающих сигналов.

Передача блокирующих сигналов осуществляется для дифференциально-фазных и дистанционных защит.

Передача разрешающих сигналов (контролируемых на приёмном конце) осуществляется для ускорения действия резервных защит, а отключающих (неконтролируемых) сигналов - для защит оборудования высокого напряжения, включенного непосредственно на шины подстанций (без выключателей), а также для систем противоаварийной автоматики.

Существует специальная аппаратура следующих типов : приемопередатчик УПЗ -70 для передачи блокирующих сигналов; передатчики и приемники ВЧТО-М для передачи пяти сигналов-команд; высокочастотные и низкочастотные передатчики и приемники АВПА и АНКА для передачи до 14 сигналов-команд.

С 1981 года выпускается более совершенный, с использованием новых элементов приёмопередатчик типа АВЗК-80 для всех видов защит с блокирующим сигналом .

Все перечисленные выше системы передачи работают по фазным проводам ВЛ. Такие используются ВЧ тракты по: изолированным проводящим грозозащитным тросам; изолированным проводам расщеплённых фаз (внутрифазный тракт); изолированным проводам расщеплённых проводящих грозозащитных тросов (внутритросовый тракт).

К недостаткам аналоговых систем передачи можно отнести высокий уровень помех в ВЧ каналах и влияние ВЧ систем по ВЛ на радиоприём и системы навигационного управления. Они не отвечают всё возрастающим требованиям отраслевой сети электросвязи энергетики и поэтому требуют замены на более совершенные цифровые системы передачи с использованием волоконно-оптических кабелей.

2.2 Характеристика проектируемой системы передачи

Для организации диспетчерско-технологической связи между ПС Заря (Новосибирскэнерго) и Восточными электрическими сетями проектом предусматривается применение 120-канальной цифровой системы передачи. Система изготовлена экспериментальным заводом научного приборостроения российской академии наук (ЭЗНП РАН) совместно с японской фирмой NEC (торговая марка NEC-EZAN).

Для организации линий передачи по волоконно-оптическому кабелю используются оптические линейные терминалы (OLT). OLT осуществляет работу по двум оптическим волокнам, одно для передачи, другое для приёма.

OLT серии FD2250, используемый в данной системе, преобразует входной кодированный сигнал со скоростью передачи 8448 кбит/с в оптический кодированный сигнал со скоростью передачи 8448 кбит/с. OLT FD2250 работаем по одномодовым оптическим волокнам с длиной волны 1,31 мкм.

В качестве аппаратуры аналого-цифрового каналообразования применяется мультиплексор серии ENE 6012,который обеспечивает:

• приём тридцати каналов ТЧ или основных цифровых каналов (ОЦК) и соответствующего числа каналов передачи сигналов управления и взаимодействия между АТС;
• объединение-разделение их в групповой первичный цифровой поток со скоростью передачи 2048 кбит/с.

Вторичное временное группообразование осуществляется мультиплексором серии ENE 6020. Он предназначен для объединения-разделения четырех плезиохронных первичных потоков со скоростью передачи 2048 кБит/с. в групповой вторичный поток со скоростью передачи 8448 кБит/с.

Для коммутации станционных оптических, коаксиальных и симметричных кабелей используется кроссовое оборудование, в состав которого входит кроссовая стойка EN-8778, с установленными на ней оптическими, коаксиальными и симметричными кроссами.

Для питания и размещения съемных комплектов аппаратуры каналообразования (ENE-6012), комплектов временного группообразования (ENE-6020), оптического терминала (FD-2250) и другого оборудования, а также для отображения состояния, включенного в неё оборудования, предназначена стойка серии EN 6000.

Основные технические данные оптического терминала FD-2250 приведены в таблице 2.1 .

Таблица 2.1 - Основные технические данные оптического терминала FD 2250.

Оптический интерфейсFD 2250Электрический интерфейс: КодHDB-3Амплитуда импульса 2,37 В.Выходное сопротивление75 Ом.Потери в соединительных Кабелях6 дБ на частоте 4224 кГцОптический интерфейс:Скорость передачи 8448 кбит/скод в линииCMIКоэффициент достоверности10-11тип кабеляОдномодовыйДлина волны1.31 мкмИсточник оптической энергиилазерный диод FD-DC-PBHПриемник оптической энергииЛавинный фотодиод типа GE-APDтип оптического соединителяD4-PCДопустимые потери33.5 дБ (19.5 дБ при излучателе низкой энергии)Энергетический потенциал40 дБ

В оборудовании OLT предусмотрена передача каналов сервисных данных (SD), используемых для передачи сигналов служебной связи, сигналов управления и контроля, а также служебных каналов, которые потребитель может использовать для своих целей.

В таблице 2.2 приведён интерфейс каналов SD .

Таблица 2.2 - Интерфейс каналов SD

Оптический терминал FD 2250Количество сервисных каналов4Скорость передачи64 кбит/с.Входной \ выходной сигнал Данных-DATANRZВходной \ выходной сигнал тактовой частоты-CLKСкважность 2Входное сопротивление120 ОмУровни входных и выходных сигналовМСЭ рекомендация V.11.

Мультиплексор ENE-6012 выполнен в виде отдельного блока, который размещается на стойке EN 6000. На стойке могут быть установлены до 4-х комплектов мультиплексоров.

Основные технические данные мультиплексора ENE-6012 приведены в таблице 2.3 .

Таблица 2.3 - Основные технические данные мультиплексора серии ENE 6012.

МультиплексорENE 601212Системные показатели: Число каналов30 ТЧ или ОЦКЧисло проводов входящих и исходящих цепейДо 6Частота дискретизации8 кГцЧастота синхронизации2048 кГцПараметры первичного цифрового Стыка (в соответствии с ГОСТ 26886--86 и рекомендацией G.703 МСЭ: Скорость передачи2048 кбит/сКодHDB 3 (МЧПИ)Входное-выходное сопротивление120 ОмТип кабелясимметричныйНоминальная амплитуда импульса3,0 В (120 Ом)Допустимое затухание Соединительного кабеля6 дБ на частоте 1024 кГцПараметры цифрового стыка Сигнала внешней Синхронизации: Частота тактовых сигналов2048*(1±50*10-6) кГцТип кабеляСимметричныйВолновое сопротивление120 ОмМаксимальное пиковое Напряжение1,9 ВМинимальное пиковое Напряжение1,0 ВДопустимое затухание Соединительной линии на частоте 1024 кГцОт 0до 6 дБПараметры канала ТЧ: Частота0,3-3,4 кГцВходное-выходное сопротивление600 ОмУровень передачи:2-х проводное окончание0/ минус 2,0 дБ4-х проводное окончание3,5/минус 13,0 дБУровень приема:2-х проводное окончаниеминус 2,0/минус 3,5 дБ4-х проводное окончаниеминус 3,5/4,0 дБПереходные влияния, не болееминус 65 дБШум в свободном канале, не болееминус 65 дБПараметры канала ОЦК (согласно ГОСТ 26886-86 и рекомендации G.703 МСЭ: Скорость передачи64 кбит/сВид стыкаСонаправленный и противонаправленныйВходное сопротивление120 ОмАмплитуда импульса1 ВМаксимальное затухание стыковой Цепи на частоте 128 кГцот 0 до 3 дБ

Основные технические данные мультиплексора серии ENE-6020 приведены в таблице 2.4 .

Таблица 2.4-Основные технические данные мультиплексора серии ENE 6020.

МультиплексорENE 6020Интерфейс согласно МСЭ рекомендация G.703Скорость передачи на входе2048 кбит/сКоличество входных потоков4Скорость передачи на выходе8448 кбит/сКоличество каналов в мультиплексированном потоке120Код входного сигналаHDB 3Код выходного сигналаHDB 3Метод мультиплексированияВременное посимвольное группированиеМетод выравнивания скоростейПоложительное выравниваниеВходное сопротивление75 Ом или 120 ОмВыходное сопротивление75 ОмАмплитуда импульса выходного Сигнала2,37 ВЧастота синхронизации2048 кГцДопустимые потери в Соединительном кабеле6 дБ на частоте 1024 кГц

Электропитание аппаратуры ENE-6012, ENE-6020 и стойки EN 6000, размещаемой в обслуживаемых пунктах, осуществляется в соответствии с ГОСТ 5237 от источника постоянного тока с напряжением минус (21-29) В. (номинальное значение минус 24 В.) или минус (36-72) В. (номинальное значение минус 48 В. и минус 60 В.) с заземлённым положительным полюсом источника питания .

Аппаратура, устанавливаемая в помещении линейно-аппаратного цеха (ЛАЦ), предназначена для круглосуточной эксплуатации при температуре воздуха от 0 до +45°С и относительной влажности до 90% при температуре +35°С и снижении атмосферного давления до 450 мм. рт. ст.

Аппаратура должна сохранять свои нормированные параметры и характеристики после воздействия следующих климатических факторов:

• предельной температуре +50°С;
• относительной влажности воздуха 95% при температуре +35°С;
• предельной температуре минус 50°С;
• атмосферном давлении 60 кПа (450 мм. рт. ст.).

Структурная схема организации связи представлена на рисунке 2.1.

3. Выбор типа оптического кабеля для подвески на ВЛ

.1 Общие сведения

Широкое внедрение оптических кабелей на сетях связи привело к их использованию на ВЛ для передачи информационных сигналов по обслуживанию ВЛ, так и для использования части каналов для коммерческой цели.

Это большая группа ОК, имеющая специфические особенности, такие как стойкость к температурным перепадам и ветровым нагрузкам, воздействию дождя и пара, снега и льда, солнечного света и радиации, грозовых воздействий, больших механических нагрузок, воздействию экологии среды.

Эти кабели должны обладать высокой надежностью работы, такой же, как и ВЛ.

Вследствие этого к ним предъявляются дополнительные требования:

1. они не должны повреждаться при аварийных режимах на ВЛ и при многочисленных коммутациях в энергосистемах;
2. они должны быть защищены от внешних воздействий;
3. они должны обладать высокими механическими характеристиками;
4. срок службы должен быть увеличен до 40 лет;
5. они должны работать при высоком каронирующем эффекте фазовых проводов.

При строительстве волоконно-оптических линий связи с подвеской на опорах ВЛ в мировой практике получили распространение следующие типы волоконно-оптических кабелей :

OPGW (Optical Graud Wire) - ВОК, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ ) - используется при создании магистральных и внутризоновых ВОЛС на ВЛ 110 - 500 кВ, как правило, при реконструкции или сооружении новых линий электропередачи;

ADSS (All Dielectric Sely - Sypporting) - самонесущие неметаллические ВОК (ОКСН ) -для организации внутрисистемных ВОЛС по линиям электропередачи 35-220 кВ, на существующих опорах ВЛ или при отсутствии на них грозозащитных тросов;

WADC (Wrapped All Dielectric Cables) - навиваемые на фазовые провода или грозозащитные тросы (ОККН ) - используются во внутрисистемных ВОЛС по линиям электропередачи 35-220 кВ;

PA (Preporm Aftched) - неметаллические ВОК, прикрепляемые к грозозащитным тросам - применяются для организации внутрисистемных ВОЛС на ВЛ 110-220 кВ.

Строительство воздушных волоконно- оптических линий в российской энергетике ведётся в основном с использованием ВОК встроенного в грозозащитный трос (ОКГТ) и самонесущего кабеля (ОКСН). В России также налажено производство ВОК навивного типа. Проведены испытания таких кабелей и разработаны принципы проектирования линий с его использованием для ВЛ, получен российский патент на машину для навивки волоконно-оптического кабеля.

Ниже рассмотрим более подробно классификацию ВОК для подвески на ВЛ.

.2 Оптические кабели, встроенные в грозозащитный трос

Оптимальным решением для создания надёжной оптической связи по ВЛ является передача оптического сигнала по кабелям, встроенным в грозозащитный трос. При выборе конструкции таких кабелей следует учитывать то обстоятельство, что кабель должен выполнять две функции: с одной стороны, обеспечивать стабильность оптических параметров в течении длительного времени эксплуатации (не менее 25 лет); и с другой стороны, обеспечивать надёжную защиту линии от ударов грозовых разрядов, выдерживать значительные токи короткого замыкания, возникающие на линии в течении срока службы кабеля.

В связи с этим проектировщикам оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос, приходится решать задачи обеспечения заданных оптических параметров в условиях повышенных температур, возникающих в кабеле при его нагреве от токов короткого замыкания, при ударах грозовых разрядов, и в условиях пониженных температур, которые определяются климатическим районом подвески кабеля. Кроме того, необходимо обеспечить высокую механическую прочность кабеля и низкое сопротивление.

В настоящее время многие зарубежные фирмы, а также ряд российских компаний, освоили выпуск таких кабелей и предлагают различные конструктивные и технологические решения для обеспечения указанных параметров. По конструкции оптические кабели, встроенные в грозозащитный трос, можно разделить на три основные группы.

Первая группа кабелей. Оптический сердечник заключен в трубку из алюминия или алюминиевого сплава, которая бывает герметичной и негерметичной, обеспечивает механическую защиту оптического сердечника, имеет низкое электрическое сопротивление. Поверх трубки положены повивы из проволок, определяющие механическую прочность кабеля и его электрические параметры.

На рисунке 3.1 показаны типичные конструкции кабелей первой группы, выпускаемых следующими фирмами:Alcoa Fujikura LTD (США), BICC (Великобритания), Cables Pirelli S.A. (Испания), Alcatel (Франция), Showas Wires&Cables (Япония), Fujikura (Япония), АО ВНИИКП совместно с АОЗТ (Россия) .

Второй тип кабелей. Оптические волокна свободно уложены в герметичной трубке из нержавеющей стали, свободное пространство трубки заполнено гидрофобным заполнителем. Одна или несколько таких трубок с оптическими волокнами скручены вокруг центральной проволоки, образуя первый повив кабеля. В зависимости от прочности и необходимого сопротивления кабеля дополнительно накладываются еще один или два повива проволок.

Кабели такого типа выпускаются фирмами: AEG (Германия), Felten&Guilleaume Energietechnik (Германия), Philips (Германия). Типичный образец кабеля такого типа показан на рисунке 3.2 .

Третья группа кабелей. Оптические волокна свободно уложены в полимерной трубке, свободное пространство которой заполнено гидрофобом. Поверх полимерной трубки наложены повивы из проволок, обеспечивающие необходимую механическую прочность и электрическое сопротивление кабеля.

Конструкцию такого вида кабелей предлагают фирмы Nokia (Финляндия) и Siemens (Германия). На рисунке 3.3 представлены конструкции этих кабелей .

К третьей группе можно отнести ОКГТ, выпускаемый АОЗТ Ссамарская оптическая кабельная компания (рис. 3.4). Его конструктивная особенность заключается в том, что между внешним и внутренним повивами проволок расположена оболочка из алюминия.

Таким образом, основным принципиальным отличием оптических сердечников, выпускаемых различными фирмами для оптических кабелей, встроенных в грозозащитный трос, является укладка волокна в оптическом сердечнике. Применяется как свободная укладка волокон в оптическом модуле (loose tube), так и плотная упаковка волокон (tight unit или tight buffer).

При расчете оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, на предельно допустимую растягивающую нагрузку следует учитывать предельно допустимую нагрузку на волокно для сохранения как оптического затухания, так и его целостности в течении всего срока службы кабеля. Так, для кабелей со свободной укладкой волокон в оптическом сердечнике обычно волокно не нагружено при максимально допустимой растягивающей нагрузке, приложенной к кабелю. Нагрузка на волокно (или удлинение волокна) появляется при приложении к кабелю нагрузок, превышающих максимально допустимые, как показано на рисунке 3.5 .

При использовании оптических сердечников с плотной упаковкой волокон приложенная растягивающая нагрузка на кабель передаётся на оптическое волокно, то есть оптическое волокно в этом случае находится в напряженном состоянии (рис. 3.5). Известно, что под действием нагрузки и влаги механическая прочность оптических волокон изменяется и вследствии этого уменьшается их время жизнеспособности. Таким образом, для обеспечения необходимого срока службы кабеля требуются защита оптических волокон от действия влаги и сохранение высокой механической прочности волокон в течении всего срока службы кабеля. Так, фирма Alcoa Fujikura, применяющая конструкцию кабеля с плотной упаковкой волокон в оптическом сердечнике, использует оптическое волокно фирмы Corning Incorporated Opto-Electronics Group, которое имеет дополнительное покрытие по кварцевой оболочке окисью титана. АОЗТ Самарская оптическая кабельная компания в своей кабельной продукции использует оптические волокна этой же фирмы и имеет возможность изготовления ОКГТ с одномодовыми оптическими волокнами повышенной стойкости к старению SMF-33Titan.

Такое волокно имеет параметр усталости n =29.5 (для обычного волокна n=22.5), отражающий время жизнеспособности волокна. Предварительная отбраковка волокна при 1%-ном удлинении позволит гарантировать срок его службы в течении 40 лет. Максимально допустимые нагрузки на кабель выбираются из расчёта удлинения волокна до 0,5-0,6%.

При плотной упаковке волокна в оптическом сердечнике его размеры могут быть значительно снижены по сравнению с размером сердечника со свободной укладкой волокна, что имеет значение для оптических кабелей с большим числом волокон, так как при этом диаметр кабелей может быть уменьшен.

Компактную конструкцию имеют кабели, в которых оптическое волокно уложено в трубку из нержавеющей стали, что позволяет оптимизировать габаритные размеры кабеля (массу, диаметр) при сохранении его высокой механической прочности и необходимого электрического сопротивления. Однако в этом случае не исключена возможность электрохимической коррозии. Поэтому скрутка трубок с волокном и стальных проволок, покрытых алюминием, обычно имеет смазку для уменьшения коррозии, например у кабелей фирмы, Felten&Guilleaume.Фирма Philips предложила обмотку трубки алюминиевой лентой, внутренняя сторона которой покрыта полимерной пленкой.

В конструкции кабелей без защиты оптических сердечников от воздействия влаги требуется применение полимерных материалов, сохраняющих свои физико-механические свойства под действием растягивающих нагрузок и атмосферы в течении длительного времени эксплуатации.

Для обеспечения электрических параметров конструкция кабеля рассчитывается на определенное сопротивление постоянному току, которое достигается необходимым сечением алюминия и его сплавов. Применение трубок из алюминия и проволок алюминиевого сплава в повиве со стальными оцинкованными проволоками ограничивает срок службы кабеля из-за вероятности электрохимической коррозии. Для обеспечения длительного срока эксплуатации необходимо применение специальных антикоррозийных смазок или антикоррозийных покрытий стальных проволок. Покрытие стальной проволоки цинкоалюминиевым сплавом позволяет значительно увеличить её срок службы. Наилучшим решением является покрытие стальных проволок алюминием. В этом случае обеспечивается высокая защита стальной проволоки и проволок из алюминия или алюминиевого сплава от коррозии и увеличивается электрическое сопротивление кабеля. Для обеспечения высокой механической прочности кабеля и модуля упругости в проволоке, покрытой алюминием, необходимо использование стали с прочностью не менее 160 кгс/мм2 ; обычно прочность стальной проволоки, покрытой алюминием, составляет не менее 140 кгс/мм2 , в отдельных случаях она может быть выше.

Из всего сказанного следует, что при выборе конструкции оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, необходимо учитывать оптимизацию всех его параметров: максимально допустимую растягивающую нагрузку, сопротивление постоянному току, массу, диаметр, число волокон, а также показатели надежности его элементов.

.3 Самонесущие неметаллические оптические кабели

Создание оптической связи по высоковольтным линиям электропередачи без замены грозозащитных тросов на оптические кабели, встроенные в грозозащитный трос, возможно с помощью подвески специально разработанных для этой цели подвесных неметаллических оптических кабелей связи. К настоящему времени многие российские, и зарубежные фирмы предлагают различные по конструктивному решению кабели такого класса. Основные типовые конструкции этих кабелей можно разделить на три группы.

Первая группа кабелей-подвесные неметаллические оптические кабели связи, силовыми элементами которых являются стеклопластиковые стержни. Кабели этой группы в основном выпускаются российскими предприятиями. Обусловлено это тем, что цена 1 км стеклопластикового стержня в России в 2-3 раза дешевле, чем за рубежом. Основными поставщиками таких кабелей являются АО ВНИИКП (Москва) и ОПТЕН (Санкт-Петербург). Этими предприятиями разработана номенклатура кабелей, рассчитанных на различные механические нагрузки; на рисунке 3.6 показаны типовые конструкции кабелей данной группы. В обоих случаях волокно свободно уложено в оптическом модуле, свободное пространство которых заполнено гидрофобным заполнителем (loose tube). Основное отличие заключается в технологическом исполнении оптического сердечника. В кабелях АО ВНИИКП оптические модули скручены вместе со стеклопластиковыми элементами вокруг центрального стеклопластика, для обеспечения необходимой растягивающей нагрузки поверх оптического сердечника накладываются повивы из стеклопластиков. В кабелях АО ОПТЕН оптический сердечник выполнен в виде скрутки оптических модулей между собой, поверх оптического сердечника положен повив из стеклопластиковых стержней.

Вторая группа кабелей-подвесные неметаллические оптические кабели, силовыми элементами которых являются арамидные нити. Кабели данной группы выпускаются как многими зарубежными фирмами, такими как Alcoa Fujikura (США), Siemens (Германия), АТ&T (США), Pirelli (Италия), так и российскими предприятиями АО ВНИИКП и АО ОПТЕН. Типовая конструкция таких кабелей представлена на рисунке 3.7, а . Все перечисленные фирмы используют оптические модули со свободной укладкой волокна (loose tube).

Третья группа кабелей - подвесные неметаллические оптические кабели, силовыми элементами которых являются арамидные нити и стеклопластик, который в свою очередь, может быть стержнем, а может быть выполнен в виде центрального профилированного элемента. Такой вариант кабеля изображен на рисунке 3.7, б . Оптический кабель с силовыми элементами из арамидных нитей стеклопластиковых стержней предлагается АО ВНИИКП и показан на рисунке 3.7, в .

Расчет подвесных оптических кабелей на максимально допустимую растягивающую нагрузку проводят на основе допустимой нагрузки на волокно (максимально допустимого удлинения волокна), которая выбирается каждым разработчиком кабеля, исходя из избыточной длины волокна в оптическом модуле и в некоторых случаях при использовании специально подобранных волокон дополнительно допустимой нагрузки на волокно. Так, фирма АТ&Т предлагает конструкцию кабеля, в котором волокно не удлиняется при удлинении кабеля до 1%. АО ВНИИКП допускает растягивающую нагрузку на кабель при его удлинении до 0,5% без удлинения волокна. При этом число арамидных нитей или сечение стеклопластиковых элементов выбирается из расчета допустимой нагрузки при заданном удлинении кабеля.

Недостатками оптических кабелей 1-ой группы по сравнению с кабелями 2-ой группы являются их больший наружный диаметр из-за низкой степени заполнения стеклопластиковых элементов, меньшая гибкость, большая масса.

Защита оптического сердечника кабеля и армирующих элементов от влаги обеспечивается полимерными оболочками кабеля. Поэтому особенно актуальной является задача сохранения целостности наружной полиэтиленовой оболочки в течении всего срока службы кабеля. Известно, что под воздействием электрического поля и влаги происходит деградация полиэтиленовой оболочки кабеля , поэтому при условии выбора точки подвеса с минимальной напряженностью электрического поля подвесные неметаллические оптические кабели с оболочкой из обычного шлангового полиэтилена (в российском варианте ПЭ 153-10К) рекомендованы для подвески на линиях электропередачи напряжением до 110 кВ (для зарубежных линий 132кВ).

Таким образом, подвесные неметаллические оптические кабели имеют ограниченную область применения. В последнее время проведены работы по созданию материала для оболочки таких кабелей на основе полиэтилена, который имеет повышенную трекингостойкость (трекинг-образование на поверхности диэлектрика следов пробоя при воздействии электрического поля). Так фирмы Alcoa Fujikura и Siemens предлагают оптический кабель для подвески на линиях электропередачи напряжением 230 кВ при выборе точки подвеса с напряженностью не более 12 кВ. Фирма АТ&Т предлагает оптические кабели для подвески на линиях электропередачи напряжением 230 и 500 кВ с ограничением точек подвеса по напряжению не более 12 и 25 кВ соответственно. Следовательно, в настоящее время область применения подвесных неметаллических кабелей расширяется. Но при этом требуется проведение тщательных расчетов возможных воздействий на оболочку кабеля, а, возможно, и его дополнительных испытаний. Работы, проведённые в АО ВНИИКП по влиянию электрического поля на полиэтиленовую оболочку кабеля, показали, что наблюдается изменение надмолекулярной структуры полиэтилена при 1,75 кВ/cм. Вероятной причиной этих изменений может быть разогрев образца в ходе электрических испытаний до температуры примерно 60°С, вследствии чего вероятно ускоренное старение полиэтилена.

3.4 Оптические кабели, предназначенные для навивки на провода и грозозащитные тросы

Одним из наиболее дешевых видов передачи информации по ВЛ является передача сигнала по оптическому кабелю связи, навитому на фазовый провод или грозозащитный трос линии. Технологией навивки оптических кабелей на провода или тросы до настоящего времени занимались всего две фирмы в мире Furukawa Elektric CO LTD (Япония) и Focas Limited (США). И это объяснимо, так как фирмы владели устройством для навивки оптического кабеля на провода линий электропередачи. Этими фирмами предложены оптические кабели для навивки, как на грозозащитный трос, так и на фазовые провода.

Российская фирма ОРГРЭС разработала и изготовила устройство для навивки оптического кабеля на провода линий электропередачи (патентная заявка 93-017667/07) и в настоящее время занимается отработкой технологии навивки оптического кабеля на грозозащитный трос ВЛ. Фирма Alcoa Fujikura LTD предложила оптический кабель для навивки с помощью устройства, разработанного фирмой ОРГРЭС.

Понятно, что по техническим параметрам оптические кабели, предназначенные для навивки на трос, отличаются от кабелей, предназначенных для навивки на фазовые провода. При навивке кабеля на фазовый провод следует учитывать максимально допустимую температуру проводника, которая определяется максимальной температурой нагрева фазового провода или троса. Так по российским стандартам для стального троса допустимая температура нагрева при токе короткого замыкания 400°С, рабочая температура определяется температурой окружающей среды как максимально, так и минимально возможной для конкретного района подвески. Для сталеалюминиевого троса и фазовых проводов допустимая температура нагрева при токе короткого замыкания 200°С. Таким образом, по температурному режиму навивка оптического кабеля на фазовые провода или сталеалюминиевые тросы более предпочтительна. При этом следует учитывать, что при навивке на трос возможны удары грозовых разрядов, которые также могут приводить к повреждению оптического кабеля.

Однако, как и в случае подвески неметаллических оптических кабелей на линиях электропередачи, при навивке на фазовый провод необходимо учитывать влияние электрического поля на оболочку кабеля, которая может быть подвержена эрозии в результате действия градиента поля и влаги. Кроме того, при навивке оптического кабеля на фазовый провод необходимо применять такой способ крепления кабеля на опоре, при котором будет невозможна утечка тока на землю.

По конструктивному решению навивные оптические кабели принципиально не отличаются от неметаллических подвесных оптических кабелей и соответственно к ним должны предъявлятся те же требования по надёжности их механических и оптических параметров. При этом кабели данного типа должны иметь минимальный диаметр и массу.

На рисунке 3.8,а представлена типовая конструкция оптического кабеля навивного типа, предлагаемого фирмой Fokas Limited [6]. В конструкции кабелей этой фирмы предусмотрена свободная укладка волокна в полимерной трубке (loose tube), в качестве силовых элементов используются стеклопластиковые стержни. Расчётная разрывная нагрузка кабелей составляет

45 кгс, при этом масса кабелей колеблется от 20 - 59 кг/км, диаметр кабелей изменяется от 5,3 до 8,1мм. По стойкости к температуре кабели различаются: при навивке на фазовый провод кабель должен выдерживать максимальную температуру 3000С, при навивке на грозозащитный трос - 2000С.

На рисунке 3.8,б представлена типовая конструкция кабеля, предложенная фирмой Furucawa Electric CO LTD для навивки на трос . Растягивающая нагрузка кабелей этой фирмы колеблется от 100 до 200кгс при диаметре кабелей 3 - 4мм, диапазон рабочих температур от -200С до 1500С. кабель выдерживает воздействие электрического поля при сырой погоде до 150 кВ/м.

Конструкция кабеля для навивки на трос и фазные провода, предложенная фирмой Alcoa Fujikura LTD, показана на рисунке 3.8,б . Длительно приложенная растягивающая нагрузка для кабелей этой фирмы лежит в пределах от 45 до 60кгс, допустимая кратковременная растягивающая нагрузка для составляет 90 - 120кгс, масса кабелей соответственно изменяется от 28 до 59кг/км, диаметр кабелей составляет 4,6 - 6,6мм. материал оболочки кабеля этой фирмы способен выдерживать температуру до 2200С, а также устойчив к образованию трекинга. Фирма Alcoa Fujikura LTD готова поставлять кабель для навивки на стальной грозозащитный трос, который соответственно будет выдерживать температуру нагрева до 4000С.

Таким образом, в настоящее время представляется возможным в России проводить работы по строительству оптических линий связи с помощью навивки оптического кабеля на провода ВЛ.

3.5 Обоснование выбора типа оптического кабеля

С позиции технических требований, предъявляемых к магистральным и внутризоновым линиям передачи ВСС РФ, сегодня наилучшими потребительскими свойствами обладают оптические кабели, встроенные в грозозащитный трос . Можно отметить следующие преимущества ОКГТ:

• Высокая надежность (обрывы ОКГТ не превышают 0,05 - 0,1 случая на 100 км в год );
• Защищенность оптических волокон от внешних электромагнитных влияний, так как ОКГТ экранирован одним или двумя слоями проволок;
• Большой срок службы (до 25 лет);
• Использование ОКГТ для создания ВОЛС на ВЛ 110- 500кВ.

В данном проекте предусмотрена подвеска оптического кабеля, встроенного в грозозащитный трос, марки ОКГТ - МТ - 4 - 10/125 - 0,36/0,22 - 13,1 - 81/72 производства АОЗТ «Самарская оптическая кабельная компания», на существующих опорах действующей ВЛ 220кВ ПС Восточная - Заря.

В таблице 3.1 приведены основные параметры ОКГТ - МТ - 4 - 10/125 - 0,36/0,22 - 13,1 - 81/72.

ПараметрыЗначения12Количество одномодовых оптических волокон4Коэффициент затухания, дБ/км, не более на длине волны 1,31 мкм на длине волны 1,55 мкм 0,36 0,22Хроматическая дисперсия, пс/нм*км, не более на длине волны 1,31 мкм на длине волны 1,55 мкм 3,5 18Разрывная нагрузка, кг, не менее7200Кратковременная максимально допустимая растягивающая нагрузка (в течении 200ч за весь срок службы), кг, не менее 36500Среднеэксплуатационная растягивающая Нагрузка, кг, не менее 1470Модуль упругости кабеля, кг/мм2, не менее13214Коэффициент термического удлинения кабеля, 1/0С, не более 16,0*10-6Импульс тока короткого замыкания в течении 1 сек, кА, не менее 9,1Термическая стойкость к КЗ, кА2*0С81Номинальный наружный диаметр, мм13,1Номинальный вес, кг/км540Минимальный радиус изгиба, мм Во время прокладки После прокладки 340 250Температурный диапазон, 0СОт -60 до +60

Конструкция ОКГТ - МТ - 4 - 10/125 - 0,36/0,22 - 13,1 - 81/72 представлена на рисунке 3.4.

4. Расчет параметров оптического кабеля

Основными параметрами оптического кабеля являются:

числовая апертура (NA), характеризующая эффективность ввода (вывода) световой энергии в оптическое волокно и процессы её распространения в оптическом кабеле;

затухание (a), определяющее дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность;

дисперсия (t), характеризующая уширение импульсов и пропускную способность оптического кабеля.

4.1 Расчёт числовой апертуры и определения режима работы оптического кабеля

Важнейшей характеристикой световода является апертура NA, представляющая собой синус максимального угла падения лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу

сердцевина - оболочка падает под критическим углом qкр. Числовая апертура характеризует эффективность ввода излучения в световод и рассчитывается по формуле:

NA= n0*sinqкр=n0Ön2- n2,(4.1)

где NA - числовая апертура;

n0_ показатель преломления окружающей среды (воздуха);

qкр- критический угол падения.

Если торец световода граничит с воздухом, то n0=1. Для заданных показателей преломления n1=1,4616 и n2=1,46 найдём числовую апертуру по формуле 4.1

NA=Ö1,46162-1,462 = 0,068

Режим работы оптического волокна оценивается значением обобщённого параметра, называемого нормированной (безразмерной) частотой.

Расчет нормированной частоты производится по формуле:

n= 2Па/l*NA, (4.2)

где а - радиус сердцевины оптического волокна, а=25 мкм;

l- длина волны, l=1,31 мкм;

NA-числовая апертура, NA=0,068.

n=2*3,14*5*10-6/1,31*10-6 *0,068=1,62

n=1,62>2,405- это означает, что режим работы оптического волокна одномодовый.

4.2 Расчет затухания оптического кабеля

Важнейшим параметром световода является затухание. Затухание сигналов в волоконном световоде ОК является одним из основных факторов, определяющих максимальное расстояние, на которое можно передать сигнал без промежуточных регенераторов.

Затухание световодных трактов волоконно- оптических кабелей aобусловлено собственными потерями в волоконных световодах и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля, и определяется по формуле:

a = aс

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Техническое задание по проектированию волоконно-оптических линий связи

2.Исходные данные для проектирования ВОЛС

3.Расчет количество каналов по магистрали

4.Определение нужных характеристик для расчета ВОЛС

5.Выбор топологий ВОЛС

6.Вычисление параметров оптического волокна

7.Выбор тип и конструкция оптического кабеля

8.Выбор источника оптического излучения

9.Выбор фотодетектора

10.Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля

11. Расчет потерь в линейном тракте

12.Потери на введение/извлечение света в/из оптоволокно

13.Потери в неразъемных и разъемных соединителях

14. Оценка системного запаса

15. Определение суммарных потерь

16. Определить резервную мощность

17. Определение быстродействие ВОЛС

Библиография

Введение

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА , технология передачи света по тонким нитям из прозрачных материалов. Этот свет используется для передачи электронных сигналов на большие расстояния. Оптическое волокно состоит из светопередающей сердцевины и оболочки, которая препятствует рассеянию света. Волокна собираются в кабель, который может содержать от 72 до 144 волокон. Первые оптические волокна были многомодовыми, т.е. по ним могло проходить несколько световых волн одновременно. Многомодовые волокна требовали довольно частого расположения повторителей, чтобы компенсировать поглощение и дисперсию световых лучей на их зигзагообразном пути по стержню. Одномодовое волокно новейшей технологии имеет настолько малый диаметр сердцевины, что позволяет спрямить путь отдельного луча и намного снизить потери интенсивности сигнала. Кабели из одномодовых волокон способны передавать до 1,2 млрд. бит данных в секунду, причем расстояние между повторителями достигает 50 км.

Применения. Оптические волокна не вполне прозрачны, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к ВОЛС. В таком кабеле свет должен проходить большие расстояния без каких-либо помех. Трещины, загрязнения или пузырьки в волокне приводят к поглощению или отражению тонкого луча. Уже удалось сократить в волокнах потери на передачу до величины менее 10% на километр.

Оптические волокна, используемые для телекоммуникаций, должны свариваться так, чтобы швы были минимальны. Генераторы света должны подсоединяться к концам волокна с очень высокой точностью.

Рис. 1.1. Основная конструкция оптического волокна

1. Техническое задание по проектированию волоконно-оптических линий связи

Для проектирования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) нужно:

· определитьнеобходимые характеристики для расчета ВОЛС;

· выбор топологий ВОЛС;

· выбор оптического волокна и расчет ее параметры;

· выбор тип и конструкция оптического кабеля;

· выбор источника оптического излучения;

· выбор фотодетектора;

· расчет потери в линейном тракте;

· определить резервную мощность;

· расчет энергетического бюджета;

· определить длину регенерационного участка и предъявить схему расположения регенераторов или линейных усилителей;

· определить быстродействие ВОЛС;

· анализ проектированных ВОЛС и предъявить расчетные параметры в виде таблицы;

· составить выводы по полученным результатам.

2 . Исходные данные для проектирование ВОЛС

Терминальные пункты: Бэльцы - Бендеры

Расстояние между терминальными пунктами: 182,9 km

Диаметр сердцевины (2a, мm): 7,5

Диаметр оболочки (2b, мm): 125

Длина волны, на которой функционирует система (л, мm): 1,31

Спектральная ширина излучения лазера (?л, nm): 1,5

3 . Расчет количество каналов по магистрали

Количество каналов, которые соединяют терминальные точки, в принципе зависят от количества населения в этих точках и от уровня заинтересованности личностей в коммуникациях.

Количество населения может быть определено из статических данных переписи населения. Обычно, перепись населения выполняется один раз в 5 лет, поэтому на проектирование нужно иметь в виду увеличение количество население. Численность населения в данной точки имея в виду средние увеличение население, определяется выражением:

где: P 0 - население в период переписи населения человек, C - годовое увеличение население в данный регион, в процентах (считается по данным переписи населения 2-3 %); t - период, определен как разница между годом перспективного проектирования и годом выполнения переписи населения.

Год перспективного проектирования полагается взять на 5-10 лет больше чем текущий год. В этом проекте считаем 5 лет.

Соответственно,

t = 5 + (tm - t 0) ,

где: tm год проектирование ВОЛС; t 0 год соответствующим данным для P 0 .

t = 5 + (2010 - 2001 ) = 14

Уровень интереса некоторых групп населения в коммуникациях зависят от политически, экономических, культурных и социалистических отношений между этих групп. Коммуникация между терминальные и промежуточные точки, определяется коэффициентом притяжения f 1 , который, как показывает эксперименты, меняется в больших пределах 0,1-12 %. В данном проекте считается f1=5 %, имея это в виду, будем определить количество телефонных каналов между терминальные точки:

где б 1 и в 1 постоянные соответствующие определенному доступу для некоторых потерь (обычно потери считаются 5 %, б 1 = 1,3 ; в 1 = 1,6 ); f 1 - коэффициент притяжения; f 1 =0,05 (5 %); то есть средняя нагрузка созданной абонентомy =0,05 Erl ; NA и NB - количество абонентов обслуживаемых на терминальных станциях соответственно в точках А и В.

Количество абонентов обслуживаемых одной или другой станцией, определяется в зависимости от количества населения из зоны обслуживания. Считав средний коэффициент обеспечения населения с телефонными аппаратами равный 0,3, количества абонентов в данной зоне определяется формулой:

Таким образом, рассчитывается количество каналов для телефонной связи между терминалами, но на кабельной магистрали организуется каналы и для других телекоммуникационных служб, в том числе необходимо иметь в виду транзитные каналы. Суммарное количество каналов между двумя междугородными станциями определяется:

где: - количество дуплексных каналов для телефонной связи; -количество дуплексных каналов для телеграфной связи; -количество дуплексных каналов для передачи телевидения; - количество дуплексных каналов для передачи кабельной вещание; -количество дуплексных каналов для передачи данных; -количество дуплексных каналов для передачи газет; -количество транзитных каналов.

Количество каналов для организаций связи с различными предназначениями может быть выражено через количество телефонных каналов, например: 1 TV канал = 1600 телефонных каналов; 1 телеграфный канал =1/24 телефонных каналов; 1 канал для передачи кабельной вещание = 3 телефонных каналов и.т.д. Разумно выражать суммарное количество каналов между терминальные точки в телефонных каналов. В проекте полагается:

Тогда, полное количество каналов можно вычислить по следующей формуле:

В проекте необходимо предвидеть два дуплексных TV канала.

4. Определение нужных характеристик для расчета ВОЛС

Основные характеристики необходимых для расчета конструкций волоконно-оптической линий связи:

· Скорость передачи информаций;

· Точность воспроизведения сигнала - для цифровых систем определяется коэффициентом ошибок (BER - Bit Error Ratio);

· Длина волоконно-оптической линий связи и количество конечных устройств.

На данном этапе проектирования анализируются и конкретизируются данные технического задания. Можно привести следующие подразделы:

Подраздел 1 . Определяется скорость передачи информаций, в зависимости от количества каналов предназначены передачи, имея в виду, что телефонный канал имеет скорость 64 кбит/с.

B = n · B канал ,

где: В это групповая скорость передачи информаций; n-количество каналов; Вканал - скорость передачи одного канала (64 кбит/с).

B = 3418 · 64 = 218,8 (Mb / s )

Выбирается коэффициент ошибок BER (Bit Error Ratio). Для цифровых ВОЛС, этот коэффициент зависит от типа сети и определяется формулой:

BER = BER *· L ,

оптический волокно линия связь

где: ВER* (Bit Error Rate) - вероятность появления ошибок что соответствует оного километру ВОЛС. Для локального участка (длина участка является сотни километров) ВER*лок=10-9.

L - длина трансляционного участка, км.

BER = 182,9 · 10-9

Подраздел 2 . Выбирается оптимальный линейный код.

Проблема выбора линейного кода не имеет определенное решение для всех ВОЛС. Для каждой ВОЛС в частности нужно тщательно анализировать временные и спектральные параметры линейных кодов, в тоже время, иметь в виду техноэкономические факторы.

Для участков сети со скоростями передачи свыше 100 Мb/s обычно выбираются блочные коды: например, код 5В6В.

5. Выбор топологий ВОЛС

В настоящее время волоконно-оптические системы связи используют технологию SDH (синхронная цифровая иерархия). Для протяжённых магистральных линий используется топология точка-точка.

6. Вычисление параметров оптического волокна

Для изготовления оптического волокна выбираем следующие материалы: 3,1% GeO2 96,9% SiO2 - для сердцевины и 3,0% Be2O3 97,0% SiO2 - для оболочки. Показатели преломления этих материалов характеризуются формулой Селмейра.

Коэффициенты Ai и li берутся из нижеследующей таблицы:

Оптические свойства выбранных материалов сердечника и оболочки должны обеспечивать одномодовый режим работы волоконного световода. Для этого необходимо рассчитать значение нормированной (характеристической) частоты:

где a - радиус сердечника световода, мкм; л - длина волны, мкм; n 1 -показатель преломления сердечника; n 2 - показатель преломления оболочки.

Нормированная частота V<2,405, а значит в световоде распространяется лишь один тип волны НЕ11, и компоненты волоконного световода выбраны правильно для обеспечения одномодового режима.

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла ().

Апертурный угол - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, воздействующего на торец световода.

Числовая апертура рассчитывается по формуле:

Диаметр модового поля в ООВ определяется из соотношения

где: V - нормированная частота; d - диаметр сердцевины.

Световоды характеризуются частотой отсечки и через них передаются только длины волны меньше диаметра сердцевины световода (л

Соответственно длина волны отсечки:

где: d диаметр сердцевины; pnm (pnm = 2,405) - параметр, который характеризует тип волны (мода).

Важнейшими параметрами световода является оптическое потери и соответственно затухание передаваемой энергии. Эти параметры определяют дальность связи по оптическому кабелю и его эффективность.

Затухание световодных трактов обусловлено собственными потерями в волоконных световодах (б с ) и дополнительными потерями, так называемыми кабельными (б к ), обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля, т.е.

Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (б п ) и потерь рассеивания (б р ), т.е.

Затухание в результате поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию и существенно зависит от свойств материала световода:

где: n 1 - показатель преломления сердечника; - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде (tg = 2,4 10 - 12 ); л - длина волны, km .

Затухание на рассеяние рассчитывается по формуле:

где: K - постоянная Больцмана, ; T -температура перехода стекла в твердую фазу, T = 1500 K ; ?-коэффициент сжимаемости, ; л - длина волны, m .

В световодах при передаче импульсных сигналов после прохождения некоторого расстояния импульсы искажаются, расширяются и наступает момент, когда соседние импульсы перекрывают друг друга. Данное явление в теории световодов носит название дисперсии.

Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра, существование большого числа мод.

Хроматическая (частотная) дисперсия, которая делится на материальную и волноводную. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны.

В одномодовых световодах проявляются только материальная и волноводная дисперсии, расчет которых производится по формулам:

где - ширина спектра излучения источника, при использовании в качестве источника излучения полупроводникового инжекционного лазера, = 0,1 - 4 нм; - удельная дисперсия материала; - удельная волноводная дисперсия.

Коэффициент удельной волноводной дисперсии рассчитывается по формуле:

где - длина волны, мкм; - относительная разность показателей преломления.

Коэффициент удельной хроматической дисперсий:

17*(ps/(km nm)) .

Этот же показатель пересчитанный с учетом?л на 1 km длины световода: = -17* 1== -17* (ps/km).

Волновое сопротивление волоконного световода может быть представлено через компоненты электромагнитного поля, определение которых получается довольно сложным. В практических расчетах пользуются предельными значениями волнового сопротивления сердечника и оболочки для плоской волны. При этом:

где: -волновое сопротивление идеальной среды; м 0 - относительная магнитная проницаемость, м 0 = 4 ·10-7, Гн/м ; 0 -относительная диэлектрическая проницаемость, .

В соответствии с основным уравнением передачи по волоконным световодам коэффициент фазы зависит от волнового числа среды и находится в пределах:

где: - волновое число оболочки; - волновое число сердечника. Волновое число идеальной среды k0 рассчитывается по формуле:

где: = 2 f - угловая частота, 1/с ; л - длина волны, мкм.

В соответствии с основными положениями электродинамики в однородных средах плоская электромагнитная волна распространяется с фазовой скоростью и групповой скоростью.

Для недисперсионной среды фазовая скорость не зависит от частоты, и тогда групповая скорость равна фазовой скорости. Однако, в дисперсионных средах, где фазовая скорость электромагнитной волны является функцией частоты, и имеют разные значения.

Фазовая скорость рассчитывается по формуле:

где в - коэффициент фазы.

При больших значениях длин волн, близких к критической, энергия распространяется в оболочке с фазовой скоростью , при уменьшении длины волны вся энергия концентрируется в сердечнике, которой соответствует скорость распространения . Таким образом, с увеличением длины волны фазовая скорость уменьшается от значения скорости в оболочке до значения скорости в сердечнике световода.

Следует иметь ввиду, что скорость распространения волны по световоду всегда меньше скорости света, т.е. поверхностная волна всегда имеет замедленный характер распространения.

Групповая скорость распространения по световоду определяется выражением:

Полоса пропускания это величина, которая характеризует ёмкость волокна для передачи некоторого объёма информации в момент времени. Чем больше полоса пропускания, тем больше информационная способность волокна. Полоса пропускания выражается в MHz km. Ширина полосы пропускания оптической линии приближенно определяется по формуле:

7 . Выбор тип и конструкция оптического кабеля

Самый дорогой элемент ВОЛС это оптический кабель (OК). Рациональный выбор ОК уменьшает затраты для конструирования и эксплуатаций проектированных ВОЛС.

Чтобы выбрать ОК для установки, нужно иметь в виду следующие факторы:

· влияние окружающей среды над кабелем;

· число волокон, которые располагаются;

· оптические характеристики ОК.

А также, ОК должен удовлетворить следующие технические требования:

· возможность установки ОК в тех же самых условий как установка электрического кабеля;

· возможность использование на максимум метод, техник и существующих устройств для установки кабеля;

· возможность монтажа в полярных условиях, удобность и в термин;

· устойчивость на воздействие окружающей среды (механические, климатические) которые появляются во время эксплуатации линий;

· высокая надежность, большой срок эксплуатации.

Для проектирования магистральной линии является необходимым кабель, предназначенный для прокладки в грунт. Выбранное оптическое волокно удовлетворяет рекомендации:

Основные оптические и физико-механические свойства ОК приведены в табл.

Кабели оптические ОМЗКГМ для прокладки в грунте

Конструкция:

1. Центральный силовой элемент - стеклопластик

3. Гидрофобный компаунд

4. Оболочка из ПЭ

5. Стальная проволока

6. Защитный шланг

Кабель оптический магистральный и внутризоновый многомодульный с центральным силовым элементом (ЦСЭ) из стеклопластикового стержня или стального троса, вокруг которого скручены модули (ОМ), содержащие до 12 оптических волокон (ОВ) каждый, и кордели, с оболочкой из полиэтилена (ПЭ), броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным шлангом из ПЭ.

Применение

Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки.

Сертификаты :

Сертификат пожарной безопасности № ССПБ. RU .ОП004.В.00427 (ОМЗКГМН)

В кабелях используются оптические волокна в соответствии с Рекомендациями ITU-Т G.651, G.652В, G.652D, G.655.

По требованию заказчика кабели изготавливаются в оболочке из негорючего материала, с низким газодымовыделением (типа LS) и не содержащего галогенов (типа HF).

Кабель магистральной связи ОМЗКГ (рис.16) содержит одномодовые волокна, обеспечивающие многоканальную связь на большие расстояния. Кабель содержит четыре или восемь волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Защитный покров изготавливается в двух модификациях: из стеклопластиковых стержней или стальных проволок. Снаружи имеется пластмассовая оболочка. Кабель предназначен для прокладки в грунт.

Рис.16. Магистральный оптический кабель марки ОМЗКГ:

1 -- профилированный сердечник; 2 -- волокно; 3 -- силовой элемент; 4 -- внутренняя пластмассовая оболочка;

5 -- стеклопластиковые нити; 6 -- наружная полиэтиленовая оболочка

Основные характеристики кабеля приведены в таблице:

8 . Выбор источника оптического излучения

Оптические излучатели выполняется в виде единого оптоэлекроного устройства и включает источник света (светоизлучающий диод СИД (LED) или лазерных диодов ЛД (LD)), схема стабилизаций его рабочих режимов и устройство введения света в ОВ.

Выбор излучателя выполняется в соответствии с требованиями к основным параметрам источника света, определенных во время проектированных этапов. Эти требования перечислены ниже:

1. Рабочая длина волны источника света должна соответствовать параметрам передачи ОВ.

2. Спектральная ширина излучения ? л нужно настраивать с частотными характеристиками ОВ, максимальная полоса пропускания или скорость передачи информации ВОЛС.

3. Абсолютный уровень средней оптического мощность излучения должна соответствовать уровня передачи через ВОЛС, как правило, Pemis ? - 10 dBm . Если использовать псевдослучайный NRZ-сигнал (сигнал в формате «без возвращения к нулю» -- БВН), тогда возможно уменьшения мощности излучения с 3 dB, а в случае использования кодирования с возвращение к нулю RZ (Return to Zero) - с 6 dB.

Нужно обратить внимание, что типичное единица измерения оптического мощности излученной лазерного или светоизлучающего диода использованная в ВОЛС это dBm - измеряемая мощность в отношение с уровнем 1 mW (0,001 W)

4. Фоновая мощность излучения, то есть средняя оптическая мощность излучения в отсутствий модуляторного сигнала, должна быть минимальной.

5. Сфокусированный поток света (пространственная когерентность) должен быть максимальный и обеспечить минимальные потери при вводе света в оптоволокне.

6. Частота модуляций должна обеспечить полосу пропускания или необходимую скорость передачи информаций.

7. Изменения длины волны и выходной мощности оптического излучения от отклонения температуры не должна превышать допустимых значений.

8. Среднее время наработки на отказ. Это значение оценочное, при условии, что устройство работает в нормальных условиях (должна быть больше 105 - 106 часов).

Изходя из этих требований в качестве источника излучения выбирается лазерный диод производства LaserMate Group, Inc.: 1550nm InGaAsP/InP MQW-DFB laser diode (LD) T 15 D - XYZ - WM - I .

Данный диод удовлетворяет следующим требованиям:

· рабочая длина волны - 1550 nm

· максимальное значение ширины спектра излучения - 1 nm

· выходная мощность - 2 mW

С учетом использования NRZ кода Pemis = Pmed - ? P = 3 - 3 = 0 dB .

9. Выбор фотодетектора

Оптические приемники выполняются в виде конструктивного блока, в котором включаются устройства для ввода света из ОВ в приемник, фотодетектор, усилитель, корректор и другие устройства для обработки электрического сигнала. Основные параметры оптического приемника:

1. Максимальная чувствительность в рабочем диапазоне длин волн, порог чувствительности или минимальная детектируемая мощность, абсолютный уровень которого Pmin , dBm , зависит от скорости передачи цифровой ВОЛС, вероятность ошибки BER .

2. Чувствительность по току (A/W) или по напряжению (V/W), которая характеризует свойство преобразований фотодиода.

3. Время нарастания и спада переходной характеристики.

4. Вероятность ошибки (не больше BER ? 10 - 9 ).

5. Потребляемый ток от источника питания.

В качестве фотоприемника выбирается InGaAs PIN Photodiode R-13-033-G-B фирмы LaserMate Group, Inc.

Минимальный уровень приемной мощности определяется, используя следующую формулу:

10. Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля

Уровень оптического сигнала с увеличением расстояния от начала регенерационного участка уменьшается:

(12.1)

где - минимально допустимая мощность на входе фотоприемника, дБм;

- уровень мощности генератора излучения, дБм;

- потери в разъемном соединении используются для подключения приемника и передатчика к оптическому кабелю, дБ;

- потери при вводе и выводе излучения из волокна, дБ;

- потери в неразъемных соединениях, дБ;

- коэффициент ослабления оптического волокна, дБ/км;

- строительная длина оптического кабеля, км.

Величина (12.2) носит название энергетического потенциала аппаратуры и определяется типом источника излучения и фотоприемника.

Из последнего выражения можно определить длину регенерационного участка, определяемого затуханием линии:

(12.3)

Современные способы сращивания оптических волокон, посредством сварки автоматическими устройствами, обеспечивают величину потерь на одном сростке в пределах 0,01-0,03 дБ.

При этой длине регенерационного участка пропускная способность одного волокна:

Учитывая, что в кабеле 2 волокна, при данной длине регенерационного участка обеспечивается заданная пропускная способность.

11. Расчет потерь в линейном тракте

Этот этап проектирования заключается в расчете полныхпотерь бtot . Определяются следующие типы потерь:

Потери в оптоволокне бFO , которые вызваны процессов рассеивания и поглощения внутри ОВ. Метод расчета этих потерь был предъявлен выше. Единица измерения - dB / km .

Потери на регенерационном участке: 100 0,22 = 22

Потери в оптоволоконном кабеле (бCO ). Лишнее затуханиеобусловлено потерями в кабеле, которые состоятминимум из семь типов коэффициентов затухания.

бco = ,

где:

б 1 - появляется в результате применения термомеханических действий в процессе производства оптоволоконного кабеля (ОК);

б 2 - появляется в результате зависимости коэффициента преломления материала ОК от температуры;

б 3 - обусловленный микроизгибов ОК;

б 4 - появляется в результате нарушения линейного характера ОК (выкручивание);

б 5 - появляется в результате выкручивание ОК соответственно своей оси;

б 6 - появляется в результате неоднородного покрытия ОК;

б 7 - появляется в результате потерях в защитные оболочки ОК.

Таким образом, лишние потери определяются, в общем, процессами рассеяния энергий, вызванные неоднородностями в результате феноменов выше отмеченных.

Значений коэффициентов затухания в ОК представлены в спецификациях производителей.

Значение потерь в оптоволоконном кабеле зависит от технологических факторов таких как: строительная длина, условия прокладки, условия эксплуатации.

12. Потери на введение/извлечение света в/из оптоволокно

Потери на внесение света в ОВ определяются (обратно пропорциональные) эффективностью настраивания СИД или ЛД с ОВ. Единица измерения - дБ.

Потери на извлечение света на приеме также зависят от эффективности настраивания оптоволокна с фотодетектором. Единица измерения - дБ.

На данном этапе, типичные значений потерях на введения волны света из ДЛ в ОВ, а на извлечение света на приеме. Выбираем средние значения: , .

13. Потери в неразъемных и разъемных соединителях

Потери в неразъемных и разъемных соединителях определяются экспериментально на тестирование линий после установки всех компонентов.

Заметка. Современные методы неразъемных соединений (сварки) ОВ обеспечивают потери в пределах 0,01 - 0,03 дБ (выбираем 0,02 dB).

Потери самых лучших разъемных соединений (коннекторами) имеют значения 0,35 - 0,5 дБ на соединение (выбираем 0,4 dB).

14. Оценка системного запаса

В ВОЛС, используемые в практике, в зависимости от условий эксплуатации, необходимо предвидеть некоторое отклонение параметров системы. Вводится понятие об системный запас М , который имеет в виду следующие факторы:

- Срок эксплуатаций оптического передатчика (мощность оптических передатчиков, как правило, со временем уменьшается);

- Любое увеличение физического напряжения над кабелем (в данных случаях потери в кабель увеличиваются);

- Деградация коннекторов на установки и их замена.

- загрязнение оптических коннекторов (пыль и грязь могут блокировать переход некоторую часть сигнала через коннектор).

Значения системного запаса (M ) указывается на проектирование ВОЛС в зависимости от предназначений и эксплуатированных условий ВОЛС. Диапазон рекомендованных значений от 2 дБ (для благоприятных эксплуатированных условий) до 6 дБ (для самых неблагоприятных эксплуатированных условий).

15 . Определение суммарных потерь

По расчету значений потерь выше указанных определяется суммарные потери в линии:

,

где n о mbin количество неразъемных соединителей.

16. Определить резервную мощность

Запас мощности представляет разность между выходной оптической мощности оптического передатчика и минимальной чувствительности оптического приемника:

(11.1)

Этот результат показывает, что для преодоления всех потерь из линейного тракта имеется мощность 31,6 дБм .

17. О пределение быстродействие ВОЛС

Быстродействие систему рассчитывается для определения, если выбранные составляющие для данной ВОЛС обеспечивают необходимую скорость передачи информаций или полосу пропускания сигнала. Затем, определяется полное время нарастания сигнала в системе. Время нарастания означает необходимое время для увеличения уровня оптической мощности от 10 % до 90 % из значения выходной мощности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изображение времени нарастания

Информацию с полосой ? f переданной по ВОЛС можно выражать через постоянною времени f, которая и есть время нарастания сигнала в системе.

Она определяется формулой (11):

,

T = 3,18 ns

где: RZ это формат кодирования с возвращением к нулю (Return to Zero); NRZ - формат кодирования без возвращения к нулю (Non Return to Zero).

Отношения между шириной полосы ? f и скоростью передачи информаций B зависит от используемого формата

.

?f = 220/2 = 110 MHz

Быстродействие системы определяется временем нарастания мощности для передатчика t , оптоволокна f и приёмника r и рассчитывается по формуле:

,

где t и r - время нарастания мощности для передатчика и приёмника. Их значения описаны в спецификациях от фирмы-изготовители.

Время нарастания мощности в оптоволокне определяется межмодовой, материальной и волноводной дисперсией:

.

Полученное значение S , сравнивается с временем нарастания сигнала. Так как, тогда чувствительность системы считается удовлетворительное и выбранные составляющие обеспечивают передача информаций с скоростью B .

Вывод: В процессе проектирования ВОЛС были выявлены основные достоинства волоконно-оптической связи - малые значения коэффициента затухания, высока защищенность от внешних электромагнитных полей, отсутствие излучения во внешнюю среду, большая строительная длина кабеля, высокая пропускная способность линий.

Полученная линия связи обладает по меньшей мере вдвое большей скоростью передачи (обеспечивает 2 256,78 = 513,56 Мбит/с.Кроме того, на всю длину связи требуется лишь один регенератор.

Библиограф ия

1. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. Москва: Радио и связь, 1990. - 224 .

2. Дж. Гауэр. Оптические системы связи. - Москва: Радио и связь, 1989. - 504 с.

3. Волоконно-оптические линии связи. Справочник /Андрушко Л.М. и др. - Киев: Техника, 1988. - 240 с

4. В.А. Андреев, В.А. Бурдин. Оптические волокна для оптических сетей связи. - Электросвязь, 2003, N11.

5. В.И. Иванов. Оптические системы передачи. - Москва: Радио и связь, 1994. - 224 с

6. http://www.rusoptika.ru

7. http://www.morion.ru

8. http://www.informost.ru

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Разработка схемы организации инфокоммуникационной сети связи железной дороги. Расчет параметров волоконно-оптических линий связи. Выбор типа волоконно-оптического кабеля и аппаратуры. Мероприятия по повышению надежности функционирования линий передачи.

курсовая работа , добавлен 28.05.2012


Основные особенности трассы волоконно-оптических систем. Разработка аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Расчёт необходимого числа каналов и выбор системы передачи. Выбор типа оптического кабеля и методы его прокладки. Надёжность линий связи.

дипломная работа , добавлен 06.01.2015


Выбор топологии сети, ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков. Выбор типа оптического кабеля. Определение пропускной способности. Определение суммарных потерь в оптическом тракте. Расчет полного запаса системы.

курсовая работа , добавлен 22.05.2015


Анализ волоконно-оптических линий связи, используемых в ракетно-космической технике. Разработка экспериментального устройства, обеспечивающего автоматическую диагностику волоконно-оптического тракта приема и передачи информации в составе ракетоносителя.

дипломная работа , добавлен 29.06.2012


Проектирование кабельной магистрали для организации многоканальной связи на участке г. Биробиджан. Выбор трассы волоконно-оптической линии передач. Расчет числа каналов. Параметры оптического волокна, тип оптического кабеля. Схема организации связи.

курсовая работа , добавлен 27.11.2013


Схема трассы волоконно-оптического кабеля. Выбор оптического кабеля, его характеристики для подвешивания и прокладки в грунт. Расчет параметров световода. Выбор оборудования и оценка быстродействия кабеля, его паспортизация. Поиск и анализ повреждений.

курсовая работа , добавлен 07.11.2012


Выбор трассы магистрали и эскиз поперечного сечения кабеля ОКЛБ-3ДА4. Расчет оптических параметров волокон и дисперсии сигнала в одномодовом волокне. Вычисление растягивающих усилий во время прокладки оптического кабеля в городскую телефонную канализацию.

курсовая работа , добавлен 12.03.2013


Общая характеристика цифровых сетей связи с применением волоконно-оптических кабелей. Возможности их применения. Разработка проекта для строительства волоконно-оптических линий связи на опорах существующей ВЛ 220 кВ. на участке ПС Восточная-ПС Заря.

курсовая работа , добавлен 25.04.2013


Измерения при технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, их виды. Системы автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей. Этапы эффективной локализации места повреждения оптического кабеля. Диагностирование оптических волокон.

контрольная работа , добавлен 12.08.2013


Выбор и обоснование трассы магистрали, определение числа каналов. Расчет параметров оптического волокна, выбор и обоснование конструкции оптического кабеля. Разработка и элементы схемы размещения регенерационных участков. Смета на строительство и монтаж.

Волоконно-оптические ли нии связи (ВОЛС) – система в основе которой лежит оптоволоконный кабель, предназначена для передачи информации в оптическом (световом) диапазоне. В соответствии с ГОСТом 26599-85 термин ВОЛС заменен на ВОЛП (волоко́нно-опти́ческая ли́ния переда́чи), но в повседневном практическом обиходе по прежнему применяется термин ВОЛС, поэтому в данной статье мы будем придерживаться именно его.

Линии связи ВОЛС (если они корректно проведены) по сравнению со всеми кабельными системами отличаются очень высокой надежностью, отличным качеством связи, широкой пропускной способностью, значительно большей протяженностью без усиления и практически 100% защищенностью от электромагнитных помех. В основе системы лежит технология волоконной оптики – в качестве носителя информации используется свет, тип передаваемой информации (аналоговый или цифровой) не имеет значения. В работе преимущественно используется инфракрасный свет, средой передачи служит стекловолокно.

Область применения ВОЛС

Оптоволоконный кабель применяется для обеспечения связи и передачи информации уже более 40 лет, но из за высокой стоимости широко использоваться стал сравнительно недавно. Развитие технологий позволило сделать производство экономичней и стоимость кабеля доступней, а его технические характеристики и преимущества перед другими материалами быстро окупают все понесенные расходы.

В настоящее время, когда на одном объекте используется сразу комплекс слаботочных систем (компьютерная сеть, СКУД, видеонаблюдение, охранная и пожарная сигнализации, охрана периметра, телевидение и др.), обойтись без применения ВОЛС не возможно. Только использование оптоволоконного кабеля делает возможным одновременное применение всех этих систем, обеспечивает корректную стабильную работу и выполнение их функций.

ВОЛС все чаще применяется как основополагающая система при разработке и монтаже , в особенности для многоэтажных зданий, зданий большой протяженности и при объединении группы объектов. Только Волоконно-оптические кабели могут обеспечить соответствующий объем и скорость передачи информации. На основе оптоволокна могут быть реализованы все три подсистемы , в подсистеме внутренних магистралей оптические кабели применяются одинаково часто с кабелями из витых пар, а в подсистеме внешних магистралей они играют доминирующую роль. Различают оптоволоконный кабель для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки, а так же соединительные шнуры для коммуникаций горизонтальной разводки, оснащения отдельных рабочих мест, объединения зданий.

Не смотря на относительно высокую стоимость, применение оптоволокна становится все более оправдано и находит все более широкое применение.

Преимущества волоконно-оптических линий связи (ВОЛС ) перед традиционными «металлическими» средствами передачи:

• Широкая полоса пропускания;
• Незначительное ослабление сигнала, например применительно к сигналу 10МГц оно составит 1,5 дБ/км по сравнению с 30дБ/км для коаксиального кабеля RG6;
• Исключена возможность возникновения «земляных петель», так как оптоволокно является диэлектриком и создает электрическую (гальваническую) изоляцию между передающим и принимающим концом линии;
• Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены электромагнитному воздействию
• Не вызывает помех в соседних кабелях или в других оптоволоконных кабелях, так как носителем сигнала является свет и он полностью остается внутри оптоволоконного кабеля;
• Стекловолокно абсолютно не чувствительно к внешним сигналам и электромагнитным помехам (ЭМП), не имеет значения рядом с каким блоком питания проходит кабель (110 В, 240 В, 10 000 В переменного тока) или совсем рядом от мегаватного передатчика. Удар молнии на расстоянии 1 см. от кабеля не даст ни каких наводок и не отразится на работе системы;
• Информационная безопасность - информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить ее можно только путем физического вмешательства в линию передачи
• Оптоволоконный кабель легче и миниатюрней – его удобней и проще укладывать чем электрический кабель такого же диаметра;
• Сделать ответвление кабеля без повреждения качества сигнала не возможно. Любое вмешательство в систему сразу обнаруживается на принимающем конце линии, это особенно важно для систем обеспечения безопасности и видеонаблюдения;
• Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров

• Стоимость кабеля снижается с каждым днем, его качество и возможности начинают превалировать над затратами на построение слаботочных на базе ВОЛС

Идеальных и безупречных решений не существует, как и любая система, ВОЛС имеет свои недостатки:

• Хрупкость стекловолокна – при сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин. Для устранения и минимизации этих рисков применяются усиливающие кабель конструкции и оплетки. При монтаже кабеля необходимо соблюдать рекомендации производителя (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба);
• Сложность соединения в случае разрыва – требуется специальный инструмент и квалификация исполнителя;
• Сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛС;
• Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании);
• Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛС лучше, чем для других систем;
• Замутнение волокна вследствие радиационного облучения (однако, существуют легированные волокна с высокой радиационной стойкостью).

Монтаж систем ВОЛС требует от исполнителя соответствующего уровня квалификации, так как концевая заделка кабеля производится специальными инструментами, с особой точностью и мастерством в отличии от других средств передачи. Настройки маршрутизации и переключения сигналов требуют специальной квалификации и мастерства, поэтому в этой области не стоит экономить и бояться переплатить профессионалам, устранение нарушений в работе системы и последствий не правильного монтажа кабеля обойдется дороже.

Принцип действия оптоволоконного кабеля.

Сама идея передачи информации при помощи света, не говоря уже о физическом принципе работы большинству обывателей не совсем понятно. Мы не будем глубоко вдаваться в эту тему, но постараемся объяснить основной механизм действия оптоволокна и обосновать такие высокие показатели его работы.

Концепция волоконной оптики опирается на фундаментальные законы отражения и преломления света. Благодаря своей конструкции стекловолокно может удерживать световые лучи внутри световода и не дает им «пройти сквозь стены» при передачи сигнала на многие километры. Кроме того не секрет, что скорость света выше.

Волоконная оптика основывается на эффекте преломления при максимальном угле падения, когда имеет место полное отражение. Это явление происходит в том случае, когда луч света выходит из плотной среды и попадает в менее плотную среду под определенным углом. Например, представим себе абсолютно не подвижную гладь воды. Наблюдатель смотрит из под воды и меняет угол обзора. В определенный момент угол обзора становится таким, что наблюдатель не сможет видеть объекты, находящиеся над поверхностью воды. Этот угол называется углом полного отражения. При этом угле наблюдатель будет видеть только объекты, находящиеся под водой, будет казаться, что смотришь в зеркало.

Внутренняя жила кабеля ВОЛС имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка и возникает эффект полного отражения. По этой причине луч света, проходя по внутренней жиле, не может выйти за ее пределы.

Существует несколько типов оптоволоконных кабелей:

• Со ступенчатым профилем – типичный, самый дешевый вариант, распределение света идет «ступеньками» при этом происходит деформация входного импульса, вызванная различной длиной траекторий световых лучей
• С плавным профилем «многомодовое» – лучи света распространяются с примерно равной скоростью «волнами», длина их путей уравновешена, это позволяет улучшить характеристики импульса;
• Одномодовое стекловолокно – самый дорогой вариант, позволяет вытянуть лучи в прямую, характеристики передачи импульса становятся практически безупречными.

Оптоволоконный кабель до сих пор стоит дороже чем другие материалы, его монтаж и заделка сложнее, требуют квалифицированных исполнителей, но будущее передачи информации несомненно за развитием именно этих технологий и этот процесс необратим.

В состав ВОЛС входят активные и пассивные компоненты. На передающем конце оптоволоконного кабеля находится светодиод или лазерный диод, их излучение модулировано передающим сигналом. Применительно к видеонаблюдению это будет видеосигнал, для передачи цифровых сигналов логика сохраняется. При передаче инфракрасный диод модулирован по яркости и пульсирует в соответствии с вариациями сигнала. Для принятия и преобразования оптического сигнала в электрический, на принимающем конце, как правило находится фотодетектор.

К активным компонентам относятся мультиплексоры, регенераторы, усилители, лазеры, фотодиоды и модуляторы.

Мультиплексор – объединяет несколько сигналов в один, таким образом для одновременной передачи нескольких сигналов реального времени можно использовать один оптоволоконный кабель. Эти устройства незаменимы в системах с недостаточным или ограниченным числом кабелей.

Существует несколько типов мультиплексоров, они различаются по своим техническим характеристикам, функциям и области применения:

• спектрального разделения (WDM) – самые простые и дешевые устройства, передает по одному кабелю оптические сигналы от одного или нескольких источников, работающих на различных длинах волн;
• частотного-модулирования и частотного мультиплексирования (FM-FDM) – устройства достаточно невосприимчивые к шуму и искажениям, с хорошими характеристиками и схемами средней степени сложности, имеют 4,8 и 16 каналов, оптимальны для видеонаблюдения.
• Амплитудной модуляции с частично подавленной боковой полосой (AVSB-FDM) – с качественной оптоэлектроникой позволяют передавать до 80 каналов, оптимальны для абонентского телевидения, но дороговаты для видеонаблюдения;
• Импульсно-кодовой модуляции (PCM – FDM)– дорогостоящее устройство, полностью цифровое применяется для распространения цифрового видео и и видеонаблюдения;

На практике часто применяются комбинации этих методов. Регенератор - устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.

Усилитель -усиливает мощность сигнала до требуемого уровня напряжения тока, может быть оптическим и электрическим, осуществляет оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.

Светодиоды и Лазеры - источник монохромного когерентного оптического излучения (света для кабеля). Для систем с прямой модуляцией, одновременно выполняет функции модулятора, преобразующего электрический сигнал в оптический.

Фотоприёмник (Фотодиод) - устройство, принимающее сигнал на другом конце оптоволоконного кабеля и осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Модулятор - устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.

К пассивным компонентам ВОЛС относятся:

Оптоволоконный кабель – выполняет функции среды для передачи сигнала. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов). По конструкции может быть:

Оптическая муфта - устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.

Оптический кросс - устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.

Спайки – предназначены для постоянного или полупостоянного сращивания волокон;

Разъемы – для повторного присоединения или отключения кабеля;

Ответвители – устройства, распределяющием оптическую мощность нескольких волокон в одно;

Коммутаторы – устройства, перераспределяющие оптические сигналы под ручным или электронным контролем

Монтаж волоконно-оптических линий связи, его особенности и порядок.

Стекловолокно очень прочный, но хрупкий материал, хотя благодаря защитной оболочке, с ним можно обращаться практически как с электрическим. Однако при монтаже кабеля следует соблюдать требования производителей по:

• «Максимальному растяжению» и «максимальному разрывному усилию», выраженному в ньютонах (около 1000 Н или 1кН). В оптическом кабеле основное напряжение приходится на силовую конструкцию (укрепленный пластик, сталь, кевлар или их комбинация). Каждый тип конструкции имеет свои индивидуальные показатели и степень защиты, если натяжение превышает предусмотренный уровень, то оптоволокно может быть повреждено.
• «Минимальному радиусу изгиба» – делать изгибы более плавными, избегать резких сгибов.
• «Механической прочности», она выражается в Н/м (ньютоны/метры) – защита кабеля от физических нагрузок (на него можно наступить или даже наехать транспортом. Следует быть предельно осторожными и особо обезопасить места пересечения и соединения, нагрузка сильно увеличивается из-за малой зоны контакта.

Оптический кабель обычно поставляется намотанным на деревянные барабаны с прочным пластиковым защитным слоем или деревянными планками по окружности. Внешние слои кабеля наиболее уязвимы, поэтому при монтаже необходимо помнить о весе барабана, беречь его от ударов, падений, предпринимать меры безопасности при складировании. Лучше всего хранить барабаны горизонтально, если же они все-таки лежат вертикально, то их края (ободы) должны соприкасаться.

Порядок и особенности монтажа оптоволоконного кабеля:

1. До начала монтажа необходимо осмотреть барабаны с кабелем на предмет повреждений, вмятин, царапин. При любом подозрении кабель лучше сразу отложить в сторону для последующего детального изучения или отбраковки. Короткие куски (меньше 2 км.) на непрерывность волокна можно проверить на просвет любым фонариком. Волоконный кабель для инфракрасной передаче так же хорошо передает обычный свет.
2. Далее изучить трассу на предмет потенциальных проблем (острые углы, забитые кабельные каналы и т.д.), при их наличии внести в маршрут изменения для минимизации рисков.
3. Распределить кабель по маршруту таким образом, чтобы точки соединения и подключения усилителей находились в доступных, но защищенных от неблагоприятных факторов местах. Важно, чтобы в местах будущих соединений оставался достаточный запас кабеля. Открытые концы кабеля должны быть защищены водонепроницаемыми колпаками. Для минимизации напряжения на изгиб и повреждений от проезжающего транспорта используются трубы. На обоих концах кабельной линии оставляют часть кабеля, его длина зависит от планируемой конфигурации).
4. При прокладке кабеля под землей его дополнительно защищают от повреждений в локальных точках нагрузки, таких как контакт с неоднородным материалом засыпки, неровностями траншеи. Для этого кабель в траншее укладывают на слой песка 50-150 см. и сверху засыпают таким же слоем песка 50-150 см. Дно траншеи должно быть ровным, без выступов, при закапывании следует удалять камни, которые могут повредить кабель. Следует отметить, что повреждения кабеля могут возникнуть как сразу, так и в процессе эксплуатации (уже после засыпки кабеля), например от постоянного давления, не убранный камень может постепенно продавить кабель. Работы по диагностике и поиску и устранению нарушений уже закопанного кабеля обойдутся намного дороже, чем аккуратность и соблюдение мер предосторожности при монтаже. Глубина траншеи зависит от типа почвы и ожидаемой нагрузки на поверхности. В твердой породе глубина составит 30 см., в мягкой или под дорогой 1 м. Рекомендуемая глубина составляет 40-60 см., при толщине песчаной подстилки от 10 до 30 см.
5. Чаще всего применяется укладка кабеля в траншею или в лоток прямо с барабана. При монтаже очень длинных линий, барабан помещается на транспортное средство, по мере продвижения машины кабель укладывается на свое место, при этом не стоит торопиться, темп и порядок размотки барабана регулируется вручную.
6. При укладке кабеля в лоток самое главное не превышать критический радиус изгиба и механической нагрузки. Кабель следует укладывать в одной плоскости, не создавать точек сосредоточенных нагрузок, избегать на трассе резких углов, давления и пересечения с другими кабелями и трассами, не изгибать кабель.
7. Протяжка оптоволоконного кабеля через кабельные каналы аналогична протяжке обычного кабеля, но не стоит прилагать излишних физических усилий и нарушать спецификации производителя. При использовании скоби хомутов помните, что нагрузка должна ложиться не на внешнюю оболочку кабеля, а на силовую конструкцию. Для уменьшения трения можно использовать тальк или гранулы из полистирола, по поводу применения других смазок необходимо консультироваться с производителем.
8. В случаях, если кабель уже имеет концевую заделку, при монтаже кабеля следует быть особенно внимательными, что бы не повредить разъемы, не загрязнить их и не подвергать чрезмерной нагрузке в зоне соединения.
9. После укладки кабель в лотке закрепляется нейлоновыми стяжками, он не должен сползать или провисать. Если особенности поверхности не позволяют использовать специальные кабельные крепления, допустимо применение хомутов, но с особой осторожностью, чтобы не повредить кабель. Рекомендуется применение хомутов с пластиковым защитным слоем, для каждого кабеля следует использовать отдельный хомут и ни в коем случае не стягивать вместе несколько кабелей. Между конечными точками крепления кабеля лучше оставить небольшую слабину, а не класть кабель в натяг, иначе он будет плохо реагировать на колебания температуры и вибрации.
10. Если при монтаже оптоволокно все-таки было повреждено, пометьте участок и оставьте достаточный запас кабеля для последующего сращивания.

В принципе, прокладка оптоволоконного кабеля не сильно отличается от монтажа обычного кабеля. Если соблюдать все указанные нами рекомендации, то проблем при монтаже и эксплуатации не возникнет и Ваша система будет работать долго, качественно и надежно.

Пример типового решения по прокладке линии ВОЛС

Задача – организовать систему ВОЛС между двумя отдельно стоящими зданиями производственного корпуса и административного здания. Расстояние между зданиями 500 м.

Пояснения и комментарии:

1. Общая протяженность трассы 500 м., в том числе:
   • от забора до производственного корпуса и административного здания составляет по 100 м. (итого 200 м.);
   • вдоль забора между зданиями 300 м.
2. Монтаж кабеля осуществляется открытым способом, в том числе:
   • от зданий до забора (200 м.) по воздуху (перетяжка) с применением специализированных для прокладки ВОЛС материалов;
   • между зданиями (300 м.) по забору из железобетонных плит, кабель закрепляется по середине полотна забора при помощи металлических клипс.
3. Для организации ВОЛС используется специализированный самонесущий (встроенный трос) бронированный кабель.

Оптика открывает широкие возможности там, где требуются высокоскоростные коммуникации с высокой пропускной способностью. Это хорошо себя зарекомендовавшая, понятная и удобная технология. В АудиоВизуальной области она открывает новые перспективы и предоставляет решения, недоступные с помощью других методов. Оптика проникла во все ключевые направления — системы наблюдения, диспетчерские и ситуационные центры, на военные и медицинские объекты, в зоны с экстремальными условиями эксплуатации. ВОЛС обеспечивают высокую степень защиты конфиденциальной информации, позволяют передавать несжатые данные типа графики с высоким разрешением и видео с точностью до пикселя. Новые стандарты и технологии ВОЛС. Волокно — будущее СКС(структурированных кабельных систем)? Строим сеть предприятия.

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, то есть 1000 ГГц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, у него просто нет конкурентов.

Преимущества оптики хорошо известны: это иммунитет к шумам и помехам, малый диаметр кабелей при огромной пропускной способности, устойчивость к взлому и перехвату информации, отсутствие нужды в ретрансляторах и усилителях и т.д.
Когда-то были проблемы с оконечной заделкой оптических линий, но сегодня они в основном решены, так что работать с этой технологией стало гораздо проще. Есть, однако, ряд вопросов, которые надо рассматривать исключительно в контексте областей применения. Как и в случае с передачей по «меди» или радиоканалу, качество волоконно-оптической связи зависит от того, насколько хорошо согласованы выходной сигнал передатчика и входной каскад приемника. Некорректная спецификация мощности сигнала приводит к увеличению коэффициента битовых ошибок при передаче; мощность слишком большая — и усилитель приемника «перенасыщается», слишком малая — и возникает проблема с шумами, поскольку они начинают мешает полезному сигналу. Вот два наиболее критичных параметра ВОЛС: выходная мощность передатчика и потери при передаче — затухания в оптическом кабеле, который соединяет передатчик и приемник.

Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:

* многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;
* одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Тип кабеля определят количество режимов распространения или «путей», по которым свет проходит внутри кабеля.

Многомодовый кабель , наиболее часто используемый в небольших промышленных, бытовых и коммерческих проектах, имеет самый высокий коэффициент ослабления и работает только на коротких расстояниях. Более старый тип кабеля, 62,5/125 (эти цифры характеризуют внутренний/ внешний диаметры световода в мкм), часто называемый «OM1», имеет ограниченную пропускную способность и используется для передачи данных со скоростью до 200 Мбит/с.
Недавно стали применять кабели 50/125 «OM2» и «OM3», предлагающие скорости 1Гбит/с на расстояниях до 500 м и 10 Гбит/с на до 300 м.

Одномодовый кабель используется в высокоскоростных соединениях (выше 10 Гбит/с) или на длинных дистанциях (до 30 км). Для передачи аудио и видео наиболее целесообразным является применение кабелей «OM2».
Вице-президент европейского отделения компании Extron по маркетингу Райнер Штайль отмечает, что оптоволоконные линии стали более доступными, их чаще применяют для организации сети внутри зданий — это ведет к росту применения АВ-систем на основе оптических технологий. Штайль говорит: «В плане интеграции ВОЛС уже сегодня обладают несколькими ключевыми преимуществами.
По сравнению с аналогичной медно-кабельной инфраструктурой оптика позволяет использовать одновременно и аналоговые, и цифровые видеосигналы, обеспечивая единое системное решение для работы с существующими, а также с перспективными видеоформатами.
Кроме того, т.к. оптика предлагает очень высокую пропускную способность, тот же кабель будет работать с большими разрешениями и в будущем. ВОЛС легко адаптируется к новым стандартам и форматам, появляющимся в процессе развития АВ-технологий».

Другим признанным экспертом в этой области является Джим Хейз, президент Американской Волоконно-Оптической Ассоциации, созданной в 1995 году, способствующей росту профессионализма в области волоконной оптики и, между прочим, насчитывающей в своих рядах более 27000 квалифицированных специалистов по установке и внедрению оптических систем. Он говорит о росте популярности ВОЛС следующее: «Выгода - в быстроте инсталляции и дешевизне комплектующих. Растет применение оптики в сфере телекоммуникаций, особенно в системах Fiber-To-The-Home* (FTTH) с поддержкой беспроводного доступа , а также в сфере безопасности (камеры наблюдения).
Похоже, что сегмент FTTH растет быстрее других рынков во всех развитых странах. Здесь, в США, на оптике построены сети управления дорожным движением, муниципальных служб (администрация, пожарные, полиция), учебных заведений (школы, библиотеки).
Растет количество пользователей Интернет — и у нас быстро строятся новые центры обработки данных (ЦОД), для взаимосвязи которых используется оптоволокно. Ведь при передаче сигналов со скоростью 10 Гбит/с затраты аналогичны «медным» линиям, но оптика потребляет значительно меньше энергии. Долгие годы приверженцы волокна и меди «бились» друг с другом за приоритет в корпоративных сетях. Зря потраченное время!
Сегодня связь по WiFi стала настолько хорошей, что пользователи нетбуков, ноутбуков и iPhon’ов отдали предпочтение мобильности. И теперь в корпоративных локальных сетях оптику используют для коммутации с точками беспроводного доступа».
Действительно, областей применения оптики становится все больше, в основном, из-за указанных выше преимуществ перед медью.
Оптика проникла во все ключевые направления — системы наблюдения, диспетчерские и ситуационные центры, на военные и медицинские объекты, в зоны с экстремальными условиями эксплуатации. Снижение стоимости оборудования позволило использовать оптические технологии в традиционно «медных» областях - в конференц-залах и на стадионах, в розничной торговле и на транспортных узлах.
Райнер Штайль из Extron комментирует: «Волоконно-оптическое оборудование широко используется в медицинских учреждениях, например, для коммутации локальных видеосигналов в операционных. Оптические сигналы не имеют никакого отношения к электричеству, что идеально в плане обеспечения безопасности пациентов. ВОЛС прекрасно подходят и для медицинских учебных заведений, где необходимо распределять видеосигналы из нескольких операционных в несколько аудиторий, чтобы студенты могли наблюдать за ходом операции «вживую».
Волоконно-оптическим технологиям отдают предпочтение и военные, так как передаваемые данные трудно или даже невозможно «считать» извне.
ВОЛС обеспечивают высокую степень защиты конфиденциальной информации, позволяют передавать несжатые данные типа графики с высоким разрешением и видео с точностью до пикселя.
Возможность передачи на дальние расстояния делает оптику идеально подходящей для систем Digital Signage в крупных торговых центрах, где длина кабельных линий может достигать нескольких километров. Если для витой пары расстояние ограничено 450 метрами, то для оптики и 30 км не предел».
Что касается использования оптоволокна в АудиоВизуальной индустрии, то прогрессу здесь способствуют два основных фактора. Во-первых, это интенсивное развитие IP-основанных систем передачи аудио- и видео, которые опираются на сети с высокой пропускной способностью — для них ВОЛС подходят идеально.
Во-вторых, повсеместное требование передавать видео HD и компьютерные изображения HR на расстояния большие, чем 15 метров — а это предел для передачи HDMI по меди.
Есть случаи, когда видеосигнал просто невозможно «раздать» по медному кабелю и необходимо применить оптоволокно — такие ситуации стимулируют разработку новой продукции. Бьёнг Хо Пак, вице-президент по маркетингу компании Opticis, поясняет: «Для полосы данных UXGA, 60 Гц, и 24-битового цвета требуется общая скорость 5 Гбит/с, или 1,65 Гбит/с на каждый цветовой канал. HDTV имеет несколько меньшую пропускную способность. Производители «подталкивают» рынок, но и рынок одновременно «подталкивает» игроков использовать изображения более высокого качества. Есть отдельные области применения, где требуются дисплеи, способные отображать 3-5 млн пикселей или 30- 36-битовую глубину цвета. В свою очередь, для этого потребуется скорость передачи около 10 Гбит/с».
Сегодня многие производители коммутационного оборудования предлагают версии видео-удлинителей (экстендеров) для работы с оптическими линиями. ATEN International , TRENDnet , Rextron , Gefen и другие выпускают различные модели для целого ряда видео- и компьютерных форматов.
При этом служебные данные — HDCP** и EDID*** — могут передаваться с помощью дополнительной оптический линии, а в некоторых случаях — по отдельному медному кабелю, связывающему передатчик и приемник.
В результате того, что формат HD стал стандартом для рынка вещания, на других рынках — инсталляционном, например — тоже стали применять защиту от несанкционированного копирования контента в форматах DVI и HDMI, — говорит Джим Джачетта, старший вице-президент по разработкам компании Multidyne. — С помощью выпускаемого нашей компании устройства HDMI-ONE пользователи могут отправить видеосигнал с DVD- или Blu-Ray плеера на монитор или дисплей, расположенный на расстоянии до 1000 метров. Ранее ни одно устройство, работающее с многомодовыми линиями, не поддерживало систему защиты от копирования HDCP».

Те, кто работает с ВОЛС, не должны забывать и о специфических инсталляционных проблемах - концевой заделке кабелей. В этом плане многие производители выпускают как собственно разъемы, так и монтажные наборы, включающие в себя специализированный инструмент, а также химические препараты.
Между тем, любой элемент ВОЛС, будь то удлинитель, разъем или место состыковки кабелей, должен с помощью оптического измерителя быть проверен на предмет ослабления сигнала - это необходимо для оценки общего бюджета мощности (power budget, основной расчётный показатель ВОЛС). Естественно, собрать разъемы волоконных кабелей можно и вручную, «на коленке», но действительно высокое качество и надежность гарантируется только при использовании готовых, произведенных на заводе «разделанных» кабелей, подвергнутых тщательному многоступенчатому тестированию.
Несмотря на огромную пропускную способность ВОЛС, у многих всё еще остаётся желание «впихнуть» в один кабель побольше информации.
Здесь развитие идет в двух направлениях — спектрального уплотнения (optical WDM), когда в один световод направляется несколько световых лучей с разными длинами волн, а другое - сериализация / десериализация данных (англ. SerDes), когда параллельный код преобразуется в последовательный и обратно.
При этом оборудование для спектрального уплотнения стоит дорого из-за сложного проектирования и применения миниатюрных оптических компонентов, но не увеличивает скорость передачи. Применяемые в оборудовании SerDes высокоскоростные логические устройства также увеличивают расходную часть проекта.
Кроме того, сегодня выпускается оборудование, позволяющее мультиплексировать и демультиплексировать из общего светового потока управляющие данные - USB или RS232/485. При этом световые потоки можно отправлять по одному кабелю в противоположных направлениях, хотя цена выполняющих эти «трюки» приборов обычно превышает стоимость дополнительного световода для возврата данных.

Оптика открывает широкие возможности там, где требуются высокоскоростные коммуникации с высокой пропускной способностью. Это хорошо себя зарекомендовавшая, понятная и удобная технология. В АудиоВизуальной области она открывает новые перспективы и предоставляет решения, недоступные с помощью других методов. По крайней мере, без значительных рабочих усилий и денежных затрат.

В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на два основных вида:

Кабель внутренней прокладки:
При монтаже ВОЛС в закрытых помещениях обычно применяется Волоконно-оптический кабель с плотным буфером (для защиты от грызунов). Используется для построения СКС в качестве магистрального или горизонтального кабеля. Поддерживает передачу данных на короткие и средние расстояния. Идеально подходит для горизонтального каблирования.

Кабель внешней прокладки:
Волоконно-оптический кабель с плотным буфером, бронированный стальной лентой, влагостойкий. Применяется для внешней прокладки при создании подсистемы внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Может прокладываться в кабельные каналы. Подходит для непосредственной укладки в грунт.

Внешний самонесущий оптоволоконный кабель:
Волоконно-оптический кабель самонесущий, со стальным тросиком. Применяется для внешннй прокладки на большие расстояния в рамках телефонных сетей. Поддерживает передачу сигналов кабельного телевидения, а также передачу данных. Подходит для прокладки в кабельной канализации и воздушной прокладки.

Преимущества ВОЛС:

• Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.
• Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания - это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.
• Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.
• Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой ибыточностью кода.
• Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.
• Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно “одеть” в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.
• Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить “взламываемый” канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.
• Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических “земельных” петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.
• Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.
• Экономичность ВОЛС. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.
• Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.
• Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки:

• Самый главный из них - высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием.
• Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.
• Оптоволоконные кабели допускают разветвление сигналов (для этого производятся специальные пассивные разветвители (couplers) на 2—8 каналов), но, как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении между одним передатчиком и одним приемником. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети. Кроме того, в разветвителе есть и внутренние потери, так что суммарная мощность сигнала на выходе меньше входной мощности.
• Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический. Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 - 20 см, при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие воздействия.
• Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.
• Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно потеснит их.

Перспективы развития ВОЛС:

• В связи с ростом требований, предъявляемых новыми сетевыми приложениями, становится все более актуальным применение оптоволоконных технологий в структурированных кабельных системах. Каковы же преимущества и особенности использования оптических технологий в горизонтальной кабельной подсистеме, а также на рабочих местах пользователей?
• Проанализировав изменения сетевых технологий за последние 5 лет, легко заметить, что медные стандарты СКС отставали от гонки "сетевых вооружений". Не успев инсталлировать СКС третьей категории, предприятиям приходилось переходить на пятую, сейчас уже и на шестую, а не за горами использование седьмой категории.
• Очевидно, развитие сетевых технологий не остановится на достигнутом: гигабит на рабочее место вскоре станет стандартом де-факто, а впоследствии и де-юре, и для ЛВС (локальных вычислительных сетей) крупного или даже среднего предприятия 10 Гбит/с Etnernet не будет редкостью.
• Поэтому очень важно использовать такую кабельную систему, которая позволила бы легко справляться с возрастающими скоростями сетевых приложений на протяжении как минимум 10 лет - именно такой минимальный срок службы СКС определен международными стандартами.
• Более того, при изменении стандартов на протоколы ЛВСнеобходимо избегать повторной прокладки новых кабелей, которая раньше была причиной значительных расходов на эксплуатацию СКС и просто не допустима в будущем.
• Только одна среда передачи в СКС удовлетворяет данным требованиям- оптика. Оптические кабели используются в телекоммуникационных сетях уже более 25 лет, в последнее время они также находят широкое применение в кабельном телевидении и ЛВС.
• В ЛВС они в основном используются для построения магистральных кабельных каналов между зданиями и в самих зданиях, обеспечивая при этом высокую скорость передачи данных между сегментами этих сетей. Однако развитие современных сетевых технологий актуализирует использование оптоволокна как основной среды для подключения непосредственно пользователей.

Новые стандарты и технологии ВОЛС:

За последние годы на рынке появилось несколько технологий и продуктов, позволяющих значительно облегчить и удешевить использование оптоволокна в горизонтальной кабельной системе и подключение его к рабочим местам пользователей.

Среди этих новых решений прежде всего хочется выделить оптические разъемы с малым форм-фактором - SFFC (small-form-factor connectors), плоскостные лазерные диоды с вертикальным резонатором - VCSEL (vertical cavity surface-emitting lasers) и оптические многомодовые волокна нового поколения.

Следует отметить, что недавно утвержденный тип многомодового оптического волокна ОМ-3 обладает полосой пропускания более 2000 МГц/км на длине лазерного излучения 850 нм. Данный тип волокна обеспечивает последовательную передачу потоков данных протокола 10 Gigabit Ethernet на расстояние 300 м. Использование новых типов многомодового оптоволокна и 850-нанометровых VCSEL-лазеров обеспечивает наименьшую стоимость реализации 10 Gigabit Ethernet-решений.

Разработка новых стандартов оптоволоконных разъемов позволила сделать оптоволоконные системы серьезным конкурентом медным решениям. Традиционно оптоволоконные системы требовали в два раза большего числа разъемов и коммутационных шнуров, чем медные - в телекоммуникационных пунктах требовалась гораздо большая площадь для размещения оптического оборудования, как пассивного, так и активного.

Оптические разъемы с малым форм-фактором, представленные недавно целым рядом производителей, обеспечивают в два раза большую плотность портов, чем предыдущие решения, поскольку каждый такой разъем содержит в себе сразу два оптических волокна, а не одно, как ранее.

При этом уменьшаются размеры и оптических пассивных элементов - кроссов и т.д., и активного сетевого оборудования, что позволяет снизить в четыре раза расходы на установку (по сравнению с традиционными оптическими решениями).

Следует отметить, что американские органы стандартизации EIA и TIA в 1998 году приняли решение не регламентировать использование какого-либо определенного типа оптических разъемов с малым форм-фактором, что привело к появлению на рынке сразу шести типов конкурирующих решений в данной области: MT-RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 и SCDC. Также сегодня есть и новые разработки.

Наиболее популярным миниатюрным разъемом является разъем типа MT-RJ, который имеет один полимерный наконечник с двумя оптическими волокнами внутри. Его конструкция была спроектирована консорциумом компаний во главе с AMP Netconnect на основе разработанного в Японии многоволоконного разъема MT. AMP Netconnect на сегодня представила уже более 30 лицензий на производство данного типа разъема MT-RJ.

Своему успеху разъем MT-RJ во многом обязан внешней конструкции, которая схожа с конструкцией 8-контактного модульного медного разъема RJ-45. За последнее время характеристики разъема MT-RJ заметно улучшились - AMP Netconnect предлагает разъемы MT-RJ с ключами, предотвращающими ошибочное или несанкционированное подключение к кабельной системе. Кроме того, ряд компаний разрабатывает одномодовые варианты разъема MT-RJ.

Достаточно высоким спросом на рынке оптических кабельных решений пользуются разъемы LC компании Avaya (http://www.avaya.com). Конструкция этого разъема основана на использовании керамического наконечника с уменьшенным до 1,25 мм диаметром и пластмассового корпуса с внешней защелкой рычажного типа для фиксации в гнезде соединительной розетки.

Разъем выпускается как в симплексном, так и в дуплексном варианте. Основным преимуществом разъема LC являются низкие средние потери и их среднеквадратичное отклонение, которое составляет всего 0,1 дБ. Такое значение обеспечивает стабильную работу кабельной системы в целом. Для установки вилки LC применяются стандартная процедура вклеивания на эпоксидной смо ле и полировки. Сегодня разъемы нашли свое применение у производителей 10 Гбит/с-трансиверов.

Компания Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) производит одновременно как разъемы типа LC, так и MT-RJ. По ее мнению, индустрия СКС сделала свой выбор в пользу разъемов MT-RJ и LC. Недавно компания выпустила первый одномодовый разъем MT-RJ и UniCam-версии разъемов MT-RJ и LC, особенностью которых является малое время монтажа. При этом для установки разъемов типа UniCam нет необходимости использовать эпоксидный клей и поли