Сейчас в качестве основного вида направляющей системы при новом строительстве и увеличении пропускной способности существующих линий повсеместно используется волоконно-оптический кабель. Волоконно-оптические кабели - один из наиболее перспективных видов сетевой кабельной продукции. Они с каждым днем получают все более широкое распространение, поскольку являются непревзойденными по характеристикам передачи и позволяют обеспечить высочайшую информационную емкость канала связи.

Совершенствование технологии производства волоконно-оптических кабелей, увеличение объемов их выпуска, а также отсутствие в конструкции дорогостоящих цветных металлов приводит к устойчивому снижению их стоимости. В настоящее время стоимость ВОК сопоставима, а в ряде случаев ниже стоимости магистральных симметричных кабелей связи. ВОК изготавливается с требуемыми заказчиком конструктивными и механическими характеристиками под конкретные условия прокладки и эксплуатации.

Стремительное внедрение в информационные сети всех уровней оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне:

широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой 10 МГц. Это дает возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации несколько гигабит в секунду;

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;

низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода;

высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих линий, способных индуцировать электромагнитное излучение;

малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность;

высокая защищенность от несанкционированного доступа;

гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве, волокно позволяет избежать электрических "земельных" петель. Поэтому, при прокладке волоконно-оптических линий в условиях повышенной опасности нет необходимости в соблюдении особых мер влагозащиты, и скропожаро - и взрывобезопасности;

длительный срок эксплуатации.

Оптические волокна производят различными способами и обеспечивают передачу оптического излучения на разных длинах волн, имеют различные характеристики и выполняют различные задачи.

Все оптические волокна делятся на две основные группы: многомодовые (MMF) и одномодовые (SMF). Многомодовое волокно имеет довольно большой диаметр сердцевины-50 или 62,5 мкм при диаметре оболочки 125 мкм.

В связи с тем, что в многомодовом волокне потери светового импульса достаточно велики, из-за явления дисперсии, и удешевления в последнее время производства одномодового кабеля и лазерных передатчиков, в настоящее время практически отказались от применения многомодовых ВОК на вновь строящихся и реконструируемых магистралях связи.

По дисперсии оптические волокна делятся на:

SSF - стандартное волокно с несмещенной дисперсией.

DSF - волокно со смещенной нулевой дисперсией.

NZDSF - волокно со ненулевой смещенной дисперсией.

Наиболее перспективными следует считать ОВ типов SSF и NZDSF. Последние несколько дороже, но, как показывают расчеты, при одинаковой пропускной способности ВОСП стоимость линейного тракта с волокном NZDSF примерно в 1,5 раза ниже стоимости линейного тракта с волокном SF. Это объясняется тем, что низкое значение хроматической дисперсии волокна NZDSF позволяет исключить из линейного тракта дорогостоящие компенсаторы дисперсии с оптическими потерями до 7 дБ и увеличить длину усилительного участка с 50 до 80 км при длине регенерационного участка 400 км.

Области применения и стандарты оптических волокон представлены в таблице (смотри Таблица 5.1).

Таблица 5. 1 Области применения и стандарты ОВ

Из таблицы можно видеть, что для магистральных сетей ОАО "РЖД", имеющих большую протяженность, должны использовать одномодовые волокна.

Согласно "Концепции создания цифровой сети связи МПС в России" на магистральных направлениях ВОЛС принята, в основном, емкость ВОК в 16 одномодовых волокон со следующим распределением:

4 ОВ - для связи STM-4 (STM-16) с линейным резервированием 1плюс 1;

2OB-для связи STM-1;

6 ОВ - для отделенческой связи;

4 ОВ - резерв и взаимный обмен с другими операторами Взаимоувязанной сети связи РФ.

Шесть ОВ, предназначенных для отделенческой связи, вводятся в служебно-технологические здания шлейфом на всех промежуточных станциях и разделываются на оптических кроссах. При расстоянии между узлами сети СЦИ, не превышающем 40 км, передача ведется на длине волны 1,31 мкм, на участках свыше 40 км - на длине волны 1,55 мкм.

При выборе типа ВОК следует отдавать предпочтение самонесущим кабелям без металлических элементов в их конструкции, как не требующим применения специальных мер защиты от опасных электромагнитных влияний со стороны контактной сети переменного тока и грозовых разрядов. Основным силовым элементом самонесущего кабеля являются арамидные нити, проложенные между промежуточной оболочкой и защитным шлангом.

Такой элемент выдерживает усиление не менее 10 кН.

Оптический кабель для строительства ВОЛС вдоль железных дорог должен выбираться с учетом:

его использования не только для нужд магистральной сети железнодорожного транспорта, но и для отделенческой сети, а также для резервирования общегосударственных сетей связи или сетей других ведомств (т.е. в кабеле должно быть достаточное число волокон, не менее 16);

способа прокладки (непосредственно в грунте, кабельной канализации, кабельном желобе или подвеской самонесущего ВОК);

технологии монтажа ВОЛС и способа выполнения аварийно-восстановительных работ (для неразъемных соединений - сварка или механические соединения, для разъемных - с указанием типов коннекторов).

Интерес представляет нашедший широкое применение в ОАО "РЖД" способ создания ВОЛС на опорах 0,4-10 кВ линий автоблокировки или контактной сети (КС) вдоль железных дорог. На опорах почти всегда можно найти место для размещения ВОК с соблюдением необходимых габаритов.

Надежность ВОЛС определяется выбором трассы, прочностью опор, характеристиками крепежной арматуры и качеством эксплуатации. Имеющийся опыт подтверждает, что должный уровень проектирования и подвески ВОК позволяет достичь надежности ВОЛС не ниже, чем при подземной прокладке. ВОЛС, расположенная на опорах 0,4-10 кВ имеет ряд преимуществ:

упрощение эксплуатационного обслуживания за счет визуального контроля ВОК;

возможность организации резервирования, построив сеть в виде кольца, сеть будет работать с гарантированной надежностью.

Наиболее приемлемым является способ подвески ВОК на опорах контактной сети (КС), который и взят за основу в настоящем курсовом проекте.

В данном дипломном проекте применяем магистральный подвесной самонесущий кабель марки ОКСНМ производства ЗАО "Москабель-Фуджикура" (смотри Рисунок 5.1), при его производстве используется одномодовое оптическое волокно японской фирмы "Fujikura Ltd" с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF, оптимизированое для передачи нескольких длин волн (мультиплексного волнового сигнала).

Характеристика кабеля: оптический, магистральный, диэлектрический, многомодульный с ЦСЭ - стеклопластиковым стержнем, вокруг которого скручены модули, содержащие до 12 ОВ, и кордели, с оболочкой из ПЭ, ПСЭ - повивом арамидных нитей, в защитном шланге из ПЭ, самонесущий, в полиэтиленовой изоляции, для подвески на опорах контактной сети железных дорог.

Преимущества кабелей марки ОКСНМ:

оптимальные габаритные размеры;

оптимальная масса;

высокая надёжность в эксплуатации, хорошая влагозащищённость;

повышенная стойкость к механическим воздействиям;

высокая стабильность при критических колебаниях климатических факторов;

Рисунок 5.1 Одномодовый самонесущий кабель марки ОКСМН 9,5-01-0,22-16 (7,0).

Обозначения в названии кабеля ОКСМН 9,5-01-0,22-16 (7,0):

ОКСМН - одномодовый кабель самонесущий;

9,5 - одномодовое ОВ с ненулевой смещенной дисперсией (диаметр модового поля);

01 - центральный силовой элемент из стеклопластика;

0,22 - коэффициент затухания (для длины волны - 1550 нм);

16 - количество оптических волокон;

7,0 - допустимое растягивающее усилие кН.

Коэффициент хроматической дисперсии - 2,0-6,0 пс/км*нм для длины волны 1550.

Кабели содержат центральный силовой элемент (ЦСЭ), представляющий из себя стеклопластиковый пруток, вокруг которого скручены оптические модули. Оптические волокна свободно уложены в полимерных трубках (оптические модули), заполненных тиксотропным гелем по всей длине. Межмодульное пространство заполнено гидрофобным гелем, заполняющем пустоты скрутки по всей длине или поверх скрученных оптических модулей и корделей наложена водоблокирующая лента. Кордели - сплошные ПЭ стержни для устойчивости конструкции. Поясная изоляция в виде лавсановой ленты наложена поверх скрутки. Внутренняя оболочка выполнена из композиции ПЭ средней или высокой плотности. Силовые элементы выполнены в виде слоя арамидных нитей.

Наружная оболочка выполнена из композиции ПЭ средней или высокой плотности.

6.1 Выбор аппаратуры системы передачи