Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Спроектировать ВОЛС на участке город 1 - город 2, протяженностью L=850 км. На расстоянии l₃=570 км от города 1 проходит двухпутная железная дорога, на расстоянии l₂=390 км - автомагистраль с шириной h₁=32 км. На расстоянии l₃=480 км имеется водная преграда, шириной h₂=24 км и глубиной h₃=27 км.

Нужно также организовать на участке передачу k потоков STM-N при общем объеме потока V Гбит/с.

Выбрать тип оборудования, тип кабеля, рассчитать параметры ОК, количество регенерационных участков, максимально допустимые длины регенерационных участков по потерям, по дисперсии для двух окон 1,33; 1,55. Сделать выбор рабочего окна, используя одномодовый оптический кабель.

Рассмотреть строительство ВОСП, выбор подвеса, прокладки. Обосновать выбор типов и количество муфт, рассмотреть технологию монтажа муфт.

Рассмотреть виды измерений при эксплуатации и строительстве ВОЛС, провести анализ повреждений и паспортизацию участка.

Введение

В современных сетях связи используются аналоговые и цифровые системы передачи (СП) с тенденцией постепенного перехода к применению только цифровых систем. Однако предстоит длительный период сосуществования на сетях связи аналоговых и цифровых систем, когда большое число соединений будет устанавливаться с использованием обоих технологий. Для обеспечения в этих условиях заданных характеристик каналов и трактов, гарантирующих высокое качество передачи информации, принципы проектирования цифровых и аналоговых систем передачи должны быть совместимы.

Высокая стоимость линий связи обуславливает разработку систем и методов, позволяющих одновременно передавать по одной линии связи большое число независимых сообщений, т.е. использовать линию многократно. Такие системы связи называют многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этих систем, принято называть многоканальной. Практически все современные системы связи за редким исключением являются многоканальными. Волоконно-оптическими (ВОСП) называют системы передачи, использующие в качестве среды распространения сигнала оптическое волокно.

Современные волоконно-оптические системы передачи обладают большими скоростными возможностями и широкополосностью, стабильностью и надежностью, высокой степенью достоверности передачи информации. Чтобы отвечать этим качествам, все их элементы должны функционировать в строгих технических рамках.

Для волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), как и для любой кабельной системы (на коаксиальных или симметричных кабелях), существуют общие параметры, измерять которые необходимо при строительстве, пуско-наладочных работах, сертификационных и пусковых испытаниях, а также в процессе эксплуатации при проведении профилактических работ. Вместе с тем ВОСП присущи существенные особенности, обусловленные тем, что носителем информации является поток фотонов.

Волоконно-оптические технологии (ВОТ) и их особенности. Среди особенностей ВОТ выделяются следующие:

· Сверхвысокая пропускная способность, обусловленная работой в оптическом диапазоне радиоволн. По одному ОВ можно передавать информацию со скоростью порядка 10**12-13 бит/с, что эквивалентно 15 млн. одновременных телефонных разговоров цифрового качества. На сегодняшний день полоса пропускания оптоволокна превышает все потребности существующих сетевых приложений.

· Малое затухание сигнала, значения которого составляют 0.2-0.25 дБ/км на длине волны 1.55 мкм. В зависимости от скорости передачи это позволяет создавать линии с регенерационными участками более 100 км.

· Невосприимчивость к электромагнитным помехам и высокая степень защищенности от прослушивания.

· Малый вес и габариты кабелей (малый диаметр оптического волокна, малая удельная масса кварца, отсутствие экранов), легкость и компактность источников и приемников

ОВ, применяемые в связи на длинные и средние дистанции, в основном состоят из материала широко распространенного в природе, а потому более дешевого, чем медь.

ОВ обладают гальванической развязкой и большим сроком службы (25 лет и более при качественном изготовлении и прокладке кабелей)

Однако любое оптическое волокно обладает и рядом недостатков, такими как хрупкость, высокие требования при монтаже коннекторов. Важнейшими характеристиками ОВ являются затухание и дисперсия. Затухание в оптическом волокне связано с собственными потерями волокна и так называемыми кабельными потерями, обусловленными деформациями в процессе изготовления. Составляющими собственных потерь ОВ являются: потери на поглощение в стекле и на примесях; потери рассеяния на микронеоднородностях материала и тепловых флуктуациях показателя преломления; рэлеевские потери.

1. Схема трассы ВОЛС

Рис. 2.1

2. Проектирование ВОСП

волоконный кабель световод оптический

Основным элементом оптического кабеля (ОК) является оптический волновод - круглый стержень из оптически прозрачного диэлектрика. Оптические волноводы из-за малых размеров поперечного сечения обычно называют волоконными световодами (ВС) или оптическими волокнами (ОВ).

Оптическое волокно состоит из сердцевины, по которой распространяются световые волны, и оболочки. Сердцевина служи для передачи световых волн. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе «сердцевина-оболочка» и защита от излучения энергии в окружающее пространство.

В общем случае в ОВ могут распространяться три типа волн: направляемые, вытекающие и излучаемые. Действие и преобладание какого-либо типа волн связаны в первую очередь с углом падения волны на границу «сердцевина-оболочка» ОВ. При определенных углах падения лучей на торец ОВ имеет место явление полного внутреннего отражения на границе «сердцевина-оболочка» ОВ. Оптическое излучение как бы запирается в сердцевине и распространяется только в ней.

Излучаемые и вытекающие волны - это паразитные волны, приводящие к рассеянию энергии и искажению информационного сигнала.

Различают одномодовый и многомодовый режимы передачи излучения по ОВ. При многомодовом режиме распространения излучения по ОВ условие полного внутреннего отражения выполняются для бесконечного множества лучей. Это возможно только для ОВ, у которых сердцевины много больше, чем длины распространяемых волн. Такие ОВ называются многомодовые.

В одномодовых ОВ (Рис. 3.3) в отличие от многомодовых (Рис. 3.1, Рис. 3.2) распространяется только один луч, и, следовательно, искажение сигнала, вызванные разным временем распространения различных лучей, отсутствуют.

Поскольку многомодовое волокно в основном используется для удлинения ранее построенных на их основе сетей, на магистральных участках сети местной связи и линиях передачи данных, имеет сравнительно (с одномодовым волокном) больший коэффициент затухания (?0,7дБ/км), а также длина регенерационного участка у многомодового волокна гораздо меньше, чем у одномодового (в среднем составляет 7 км), то при данных условиях (длина линии равна 850 км) нецелесообразно разрабатывать проект по варианту многомодового волокна.

В отличие от многомодового волокна одномодовое волокно используется на участках магистральной, зоновой сети связи. Поэтому данный проект разрабатывается по варианту одномодового волокна.

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Рис. 3.3

3.1 Выбор оптического кабеля

На пути прохождения кабеля встречаются преграды, такие как река, автомагистраль, двухпутная железная дорога.

Через реку кабель можно проложить двумя способами: подвесить на опорах через мост или проложить по дну реки. Глубина реки достигает 27 м, поэтому экономически выгодней подвесить кабель на опорах через мост. Выберем волоконно-оптический подвесной кабель типа ОКЛЖ. Вдоль железной дороги также используем кабель ОКЛЖ. Автомагистраль, которая встречается на пути лучше пройти под землей. Используем кабель марки ОКЛК. По всей остальной длине трассы также используем кабель ОКЛК.

Кабели должны удовлетворять следующим требованиям:

Требования к механическим характеристикам:

· Допустимое усилие растяжение

· Стойкость к ударам

· Стойкость к вибрациям

Требования к устойчивости влияния климатических факторов:

· Рабочий диапазон температур кабелей должен быть не менее -40..+70 ? С

· Необходима устойчивость к повышенной влажности воздуха (до 98% при 40 ? С)

· Подвесные кабели должны быть стойкими к влиянию плесневых грибов, росы, дождя, инея, солнечного излучения

· Необходима устойчивость к влиянию химических факторов

· Кабели не должны содержать веществ, загрязняющих окружающую среду

Требования к влиянию электрических факторов:

· Должны выдерживать пробное напряжение до 8 кВ

· Иметь сопротивление внешней полиэтиленовой оболочки не менее 2000 МОм/км

· Быть стойкими к напряжению на пробой, т.е. выдерживать напряжение 20 кВ или переменное напряжение 10 кВ частотой 5 Гц в течение 5 секунд, к действию импульсного тока растекания силой 105 кА в течение 60 мкс

Характеристики кабеля для подвешивания

Кабели воздушной подвески делятся на следующие группы:

· Самонесущие - с несущим тросом, или встроенными в оболочку армирующими нитями для подвески на опорах различного типа, в т.ч на опорах линий электропередачи (ЛЭП) и контактной сети железных дорог.

· Навиваемые - для навивки вокруг несущего, например фазового, провода или провода заземления (грозотроса). Имеют улучшенные параметры по многократному изгибу, применяются для подвески на ЛЭП.

· Встраиваемые в грозотрос - применяются, как правило, для подвески на ЛЭП напряжением свыше 110 кВ. в общем случае конструкция таких кабелей содержит две группы элементов: специальне элементы конструкции грозокроса и общие элементы модуля ОК, включающие модули, содержащие оптическое волокно. Элементы грозотроса представлены одним или несколькими металлическими повивами. Если их два, они могут называться внешними и внутренними, если больше, их нумеруют. Эти повивы могут быть выполнены из стальной проволоки, или из алюминиевого сплава с магнием и железом, например алдреевой проволоки (АА) или стальной, плакированной алюминием проволоки (ASC), или просто алюминиевой проволоки. Внешний повив, как правило, выполняется из проволоки большой электропроводности (алдреевой или алюминиевой), а внутренний - из проволоки большей прочности (стальной и т.п.).

Для участка пути вдоль железной дороги и на опорах по мосту выберем кабель оптический самонесущий, диэлектрический для воздушной прокладки, типа ОКЛЖ, сертификат соответствия Госкомсвязи РФ №ОС/1-КБ-120, сертификат пожарной безопасности ГПС МВД РФ №ССПб.RU.УП001.НОО126, свидетельство ОАО «Фирма ОРГРЭС №643.2000.216.001

ПРИМЕНЕНИЕ:

· Для подвески на опорах контактной сети электрофицированных железных дорог и линий электропередачи, воздушных линий передачи и городского энергохозяйства.

ОСОБЕННОСТИ:

· полностью диэлектрический кабель;

· способность выдерживать высокие механические нагрузки;

· повив (слой) силовых элементов в виде высокопрочных синтетических нитей, обеспечивающих гибкость и небольшой наружный диаметр кабеля;

· стойкость к воздействию электрического поля (трекингостойкость);

· минимальный вес;

· диапазон рабочей температуры: -60°..+70°;

· длительный срок службы;

· возможность изготовления больших строительных длин;

· создает минимальные дополнительные нагрузки на опоры.

1. оптическое волокно фирмы «Корнинг»

2. гидрофобный заполнитель

3. центральный силовой элемент (стеклопластик)

4. силовые элементы (арамидные нити)

5. кордель

6. скрепляющая лента

7. вспарывающий корд (по требованию)

8. полимерная трубка

9. полимерная защитная внутренняя оболочка

10. полимерная защитная наружная оболочка

11. маркировка

Табл. 1

Характеристики кабеля для прокладки в грунт

Выбор трассы для прокладки ОК непосредственно в грунт, или в трубопроводах производится с учетом максимального использования машин и механизмов, обеспечения надежности работы кабельной линии и удобства ее эксплуатации.

Кабели подземной прокладки делятся на:

· Кабели, прокладываемые в кабельной канализации.

· Кабели, закапываемые в грунт.

Подводные кабели делятся на:

· Кабели, укладываемые на дно несудоходных рек, глубоких озер и болот (используются при прохождении водных преград небольшой длины).

· Кабели, укладываемые на дно морей и океанов (что означает не только укладку на дно, но и закрепление на определенной глубине).

Для всего участка пути, в том числе пересечения с автомагистралью, выберем кабель оптический с броней из круглых стальных проволок для подземной прокладки типа ОКЛК-01, сертификат соответствия Госкомсвязи РФ №ОС/1-КБ-96.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Для прокладки в трубах, в шахтах и тоннелях, блоках и коллекторах кабельной канализации, в грунтах всех категорий, на мостах, через болота и водные переходы.

ОСОБЕННОСТИ:

1. компактный дизайн;

2. стойкость к повышенным радиальным и продольным нагрузкам;

3. оптимальная защита от механического повреждения;

4. защита от повреждений грызунами;

5. высокая молниестойкость;

6. стабильная эксплуатация в грунтах повышенной сложности;

7. диапазон рабочей температуры: -40°..+50°.

1. оптическое волокно фирмы «Корнинг»

2. гидрофобный заполнитель

3. центральный силовой элемент (стеклопластик-01, стальной трос в ПЭ оболочке-02)

4. водоблокирующая лента (по требованию)

5. полимерная трубка

6. скрепляющая лента

7. вспарывающий корд (по требованию)

8. стальная оцинкованная проволока

9. полимерная защитная внутренняя оболочка

10. полимерная защитная наружная оболочка

11. маркировка



Табл. 2

4. Расчет параметров световода

4.1 Расчет затухания световодов

Важнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Для заданных значений скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора должна быть больше некоторой определенной величины. Потери наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка волоконно-оптической линии связи, т.е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. Данное расстояние соответствует расстоянию между НРП волоконно-оптической линии связи, размещенными на схеме трассы линии связи. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины собственных потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии.

Затухание поглощения, б_n связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода tgд.

Расчет затухания поглощения:

а) Для окна 1,33

, дБ/км

б) Для окна 1,55

, дБ/км

где - длина волны

tgд=10^-11 - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

В этой формуле приближенное вычисление объясняется тем, что показатели преломления и тангенс диэлектрических потерь зависят от частоты, а следовательно, и от длины волны, в связи с чем не могут быть заданы постоянными величинами при расчете.

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления.

Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле: а) Для окна 1,33

, дБ/км

б) Для окна 1,55

, дБ/км

где - длина волны

R_р - коэффициент рассеяния, равный для кварца одномодового световода 0,8 дБ/км·мкм⁴.

Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае

а) Для окна 1,33

, дБ/км

б) Для окна 1,55

, дБ/км,

где б_пк - коэффициент затухания в инфракрасной области, расположенной в диапазоне длин волн свыше 1.6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается);

б_пр - коэффициент затухания из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей для одномодового световода приблизительно равен 0.1 дБ/км.

После расчета собственного затухания световода б_с полученное значение необходимо сравнить с его верхней границей, указанной в маркировке кабеля и в дальнейших расчетах использовать наибольшее из них. Так как 0.682 (для 1,33) гораздо больше 0.34, то будем в дальнейших расчетах принимать значение равное 0.682. Аналогично, так как 0,501 (для 1,55) гораздо больше 0,2, можно в дальнейших расчетах принимать значение 0,501, но логичнее выбрать рабочее окно 1,33 (по затуханию).

Кроме собственных потерь б_с следует учитывать также дополнительные кабельные потери б_к. Они связаны с непостоянством размеров поперечного сечения волокна, наличием макро- и микроизгибов из-за скрутки, конструктивных и технологических неоднородностей и других причин. Установлено, что все кабельные потери существенно увеличивают затухание.

Приближенно можно рассчитать:

, дБ/км

где б_гв - дополнительное затухание за счет геометрии волокна равное б_с·0.15;

А_м - потери на стыке оптических волокон в муфте равные 0.3 дБ;

l_стр - протяженность строительной длины оптического кабеля, км.

4.2 Расчет дисперсии световодов

В световоде при передаче импульсных сигналов (отличающихся друг от друга различной мощностью) после прохождения ими некоторого расстояния световые импульсы искажаются и расширяются во времени, т.е. время подачи одного импульса увеличивается. В результате наступает такой момент, когда соседние импульсы начинают перекрывать друг друга. Данное явление в теории световодов называют дисперсией.

Расширение импульсов устанавливает предельные скорости передачи информации по световоду при импульсно-кодовой модуляции и при малых потерях ограничивает длину ретрансляционного участка. Дисперсия ограничивает пропускную способность ВОЛС, которая предопределяет полосу частот ?F, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и соответственно объем информации, который можно передать по оптическому кабелю. Уширение определяется как квадратичная разность длительности импульсов на выходе и входе кабеля:

, нс/км

Причем, значения t²_вых и t²_вх берутся на уровне половины амплитуды импульсов.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по оптическому кабелю, т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра ?л, существование большого числа мод N. Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится на материальную и волновую. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волновая дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Модовая дисперсия объясняется наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Для одномодового волокна дисперсия равна:

пс/км,

где ?л - ширина полосы оптического излучения, определяемая из справочных данных соответствующего источника излучения (2 нм)

Дисперсия проявляется по-разному в различных типах волоконных световодов. Сравнивая дисперсионные характеристики световодов, можно отметить, что лучшими параметрами обладают одномодовые световода. Хорошие данные также у градиентных световодов с плавным изменением показателей преломления. Наиболее резко дисперсия проявляется у ступенчатых многомодовых световодов.

4.3 Расчет длины регенерационного участка

Длина регенерационного участка L_р.у. ВОЛС определяется передаточными характеристиками кабеля: его коэффициентом затухания б и дисперсией ф.

Затухание кабеля приводит к уменьшению передаваемой мощности, что соответственно лимитирует длину регенерационного участка. Дисперсия кабеля приводит к наложению передаваемых импульсов и как следствие к их искажению, и чем длиннее линия, тем больше вносимые искажения импульсов, что в свою очередь, также накладывает ограничения на пропускную способность кабеля ?F.

Длина регенерационного участка должна удовлетворять значениям как затухания, так и дисперсии. Поэтому производится расчет длины регенерационного участка сначала исходя из допустимого значения по затуханию L^з_р.у., затем исходя из требуемых значений дисперсии и пропускной способности L^д_р.у. Из полученных двух значении L^з_р.у. и L^д_р.у. длин регенерационного участка выбирается наименьшее значение как отвечающее условиям затухания и дисперсии.

Оптические кабели характеризуются двумя важнейшими параметрами - затуханием и дисперсией.

Затухание оптического волокна характеризует уменьшение мощности оптического излучения при прохождении по ОВ, поэтому эта величина определяет длину регенерационных участков (расстояние между усилителями).

Дисперсия характеризует искажение передаваемого сигнала. Сигнал изменяется путем наложения различных мод, чем длиннее будет линия, тем сигнал дойдет до приемного устройства размытее.

Длина РУ основывается на обоих данных характеристиках. Следовательно расчет регенерационного участка производится по затуханию и дисперсии. Наименьший участок будет удовлетворять обоим параметрам, поэтому за РУ выбирается именно он.

Расчет длинны регенерационного участка (РУ) по затуханию:

Э_п = Р_пер - Р_пр - энергетический потенциал ВОСП (равен 19 дБ),

б - коэффициент затухания ОВ 0,34 дБ/км,

а_рс - потери в разъемном соединении, дБ/км (стандартизировано и равно 0,01 дБ/км),

n_рс - число разъемных соединителей (ввод в ОВ и вывод из него оптического излучения; посчитаем посредством деления длины участка А-Б на строительную длину ОК (4 км)), 213

а_нс - потери в неразъемном соединении, дБ/км,

а_з - энергетический запас системы необходимый для компенсации эффекта старения аппаратуры и ОК, а также потерь возникающих после ремонта на кабеле, случаев некачественного сращивания сростков ОК и других отклонений, в среднем 5 дБ.

Поскольку необходимо реализовать передачу данных со скоростью 3,2 Гб/с, выбираем тип оборудования STM-64, количество потоков 1.

Расчет длины регенерационного участка по дисперсии будем производить по следующей формуле:

,

где ?F_ос - скорость передачи волоконно-оптической системы, 3,2 Гбит/с,

?F_ок - пропускная способность световода на 1 км длины

Определим пропускную способность световода на 1 км длины:

ГГЦ*км.

Найдем длину регенерационного участка по дисперсии:

км

Выбираем меньшую из полученных длин регенерационного участка и получаем 32,52 км.

Рассчитаем количество регенерационных участков:

регенерационных участков.

Максимально допустимые длины регенерационных участков по потерям и дисперсии для ОМ кабеля: 32.52 км и 44.475 км соответственно.

Т.о по окончанию строительной длины 4 км будем ставить муфту, а по истечению РУ - необслуживаемый регенерационный пункт (НРП).

5. Строительство ВОЛС

Основные этапы строительства:

1. Проведение комплекса подготовительных работ

Перед началом работ по прокладке кабеля требуется провести комплекс подготовительных работ. Монтажники, в строгом соответствии с заложенными в проекте требованиями, проводят подготовку трассы прокладки кабеля: устанавливают недостающие опоры, закрепляют монтажные ролики, подготавливают места ввода кабеля в здания.

В случае прокладки кабеля в кабельной канализации осуществляется проверка канализации, откачка, по необходимости, воды из колодцев и коллекторов, проводится проверку кабельных каналов.

На этапе подготовительных работ, в соответствии с проектными спецификациями, проводится закупка необходимого оборудования и материалов. Осуществляется строгая проверка полученной от поставщиков продукции: входной контроль кабеля и проверка оборудования.

2. Прокладка/подвеска кабеля

По окончании подготовки трассы начинается непосредственная процедура прокладки кабеля. С использованием специализированного оборудования (УЗК, кабельные лебедки и домкраты, диэлектрический лидер-трос, кабельные чулки, вертлюги) монтажные бригады осуществляют прокладку / подвеску оптического или коаксиального кабеля.

В процессе прокладки под строгим контролем находится соблюдение нормируемых механических воздействий на кабель, в первую очередь усилий растяжения и сжатия, допустимых радиусов изгиба кабеля, климатических условий прокладки. В процессе прокладки кабель закрепляется в специализированных кабельных зажимах и подвесах, обеспечивающих надежную фиксацию.

Способы прокладки кабеля:

- подвеска кабеля по опорам осветительной сети, городского электрифицированного транспорта;

- прокладка кабеля по крышам и техническим этажам зданий;

- прокладка кабеля в кабельной канализациии коллекторах;

- прокладка кабеля по металлоконструкциям, желобам, стенам зданий, в трубопроводах;

- прокладка кабеля в грунт;

3. Монтаж оптического кабеля

Монтаж оптических муфт и кроссов является наиболее ответственной операцией при строительстве ВОЛС.

4. Измерения и паспортизация

Одним из немаловажных составляющих грамотной реализации комплекса работ по строительству ВОЛС, является заключительный этап - измерение параметров построенной ВОЛС и подготовка исполнительной документации.

В исполнительной документации указывается вся информация о трассе, необходимая для ее дальнейшей эксплуатации, обслуживания, модернизации и развития.

Полный состав исполнительной документации включает в себя следующие составляющие:

· Паспорт трассы:

- схема размещения строительных длин и смонтированных муфт и кроссов

- схемы распределения оптических волокон (ОВ) в муфтах и кроссах

- откорректированные после прокладки кабеля рабочие чертежи проектной документации и др.

· Паспорт трассы электрический:

- протоколы монтажа муфт

- протоколы монтажа оптических кроссов

- рефлектограммы и протоколы измерения затухания ОВ на смонтированных участках

- протоколы измерения сопротивления изоляции внешней оболочки ВОК на смонтированных участках и др.

· Рабочая документация:

- заводские паспорта ВОК

- протоколы входного контроля строительных длин ВОК

- заводские паспорта оконечного оборудования

- перечень внесенных изменений, отступлений от проектных решений и согласования к ним и др.

6. Выбор оборудования

Оптические муфты Fujikura предназначены для проходного и разветвительного сращивания любых типов оптических кабелей при прокладке в грунте, кабельной канализации, коллекторах, тоннелях, а также для подвески на опорах воздушных линий связи и электропередач. Модельный ряд оптических муфт Fujikura содержит полный спектр современных конструкций и типов муфт для самых разнообразных применений. Муфты обеспечивают надежную защиту и герметизацию места соединения оптических кабелей и отвечают самым высоким требованиям качества и надежности.

Муфты Fujikura поставляются с руководством по монтажу на русском языке и имеют сертификат соответствия в системе сертификации «Связь».

Основные характеристики:

· Емкость от 48 до 180 волокон;

· Конструкция обеспечивает полную водо- и воздухонепроницаемость, позволяет осуществлять разборку и повторный монтаж муфты;

· Корпуса муфт изготовлены из высокопрочного пластика, стойкого к воздействию солнечной радиации;

· Металлические конструкции и крепежные элементы муфт имеют антикоррозионное покрытие;

· Температурный диапазон эксплуатации от -60 до +60° С.

Рис. 6.1. FSCO-12BW4

По мере распространения оптического сигнала происходит его ослабление, а также уширение импульсов из-за дисперсии. Если максимально допустимая длина между приемником и передатчиком превышена, то необходимо в промежуточных точках линии связи добавлять один или несколько ретрансляторов. В общем случае ретранслятор выполняет функцию усилителя оптического сигнала, и дополнительно (при цифровой передаче) может восстанавливать форму импульсов, уменьшать уровень шумов и устранять ошибки. Такой ретранслятор является регенератором.

По методу усиления оптического сигнала ретрансляторы подразделяются на две категории: повторители и оптические усилители (ОУ), которые мы и будем использовать.

Экономически выгоднее будет поставить усилитель в пунктах организации связи, который позволит нам увеличить длину участка передачи сигнала. Расстояние между такими усилителями будет равно 32,52*4=130,08 км. Через каждые 130,08 км будем ставить НРП.

Так как строительная длина кабеля составляет не более 4 км, то при длине трассы 850 км количество необходимых на участке муфт составляет 850/4~213 штук. Длина РУ 32,52 км, значит количество НРП составляет 850/32,52~27 штук.

6.1 Монтаж муфт

Для монтажа ВОК связи при ремонте используют муфты соединительного и разветвительного типа.

Для монтажа ВОК связи, проложенного в ПЭВП кабелеводе, используют муфты, преимущественно, тупикового типа.

Конструкция и параметры муфт, используемых для ремонта ВОК связи должны обеспечивать:

· соответствие муфты условиям ее применения;

· соединение всех волокон кабеля в заранее определенном порядке;

· среднее затухание сростка на усилительном участке - не более 0,05 дБ;

· восстановление целостности оболочки кабеля;

· непрерывность механических параметров кабеля;

· герметичность соединения;

· возможность перемонтажа муфты и повторного соединения волокон.

Монтаж муфт при ремонте ВОК связи, как правило, проводят в специально оборудованной монтажно-измерительной лаборатории. Допускается проведение монтажа при ремонте ВОК в колодце кабельной канализации или в установленной возле котлована палатке. Рабочее место для монтажа должно быть, сухим, иметь достаточное освещение и вентиляцию и обеспечивать возможность размещения в нем рабочего стола для сварочного устройства и работу двух монтажников ВОЛС. При монтаже оптических муфт должен быть предусмотрен технологический запас кабеля, который обеспечивает возможность подачи муфты на рабочий стол монтажника ВОЛС.

Длина технологического запаса (с каждой стороны) при монтаже муфт ВОК связи должна быть не менее:

а) ВОК проложен в ПЭВП кабелеводе:

· при монтаже в монтажно-измерительной лаборатории и колодце - 12 м;

б) ВОК проложен непосредственно в грунт или кабельную канализацию:

· при монтаже в колодце (палатке у котлована) - 5 м;

· при монтаже в монтажно-измерительной лаборатории - 10 м;

в) ВОК подвешен на опорах вдольтрассовой ВЛ - 30 м.

Концы сращиваемых ВОК связи подают на рабочий стол монтажника, разделывают их и выполняют монтаж.

Монтаж оптических муфт выполняют в строгом соответствии с требованиями ТУ на муфту, технологической карты монтажа, а также «Инструкции по проектированию и строительству ВОЛС газопроводов. ВСН 51-1.15-004-97»

При монтаже муфты не допускается превышать механические параметры кабеля и волокон, заданных фирмой-изготовителем.

Сращивание волокон ВОК связи следует производить электросваркой. Среднее значение вносимого затухания в сварном шве должно быть не более 0,05 дБ на волокно. В процессе монтажа оптической муфты производят контрольные измерения затухания оптических волокон. Все измерения заносят в паспорт на смонтированную муфту оптического кабеля.

Монтаж соединительных муфт, в зависимости от их конструкции и типа может быть проведен следующими методами:

· «холодного» монтажа с использованием заливочных компаундов, пасты, клея;

· герметичного механического соединения;

· «горячего» монтажа: сваривания полиэтиленовых муфт методом инжекции полиэтилена, использования термоусаживаемых материалов с адгезивным подслоем и др.

При необходимости муфту проверяют под местным давлением. Конструкция и материал корпуса муфт обеспечивают возможность приварки к корпусу временного полиэтиленового вентиля. По предварительному заказу муфты на заводе-изготовителе могут быть оснащены временными или постоянными вентилями.

Воздух в муфту закачивают автомобильным насосом через осушительный бачок с силикагелем. Для проверки путем подкачки поддерживают в муфте постоянное давление, равное примерно 0,1 МПа (1 кгс/смІ). Проверку муфты на герметичность производят, покрывая ее мыльной пеной, или с помощью прибора УЗТИ. После проверки муфту тщательно промывают водой, удаляя остатки мыла, и затем протирают сухой ветошью. Временные вентили удаляют. Муфту герметизируют.

Размещаться (в котловане, колодце, смотровом устройстве) муфта должна таким образом, чтобы не ухудшать электрические и механические характеристики кабеля. Должна быть предусмотрена защита муфты от механических и климатических воздействий.

7. Оценка быстродействия ВОСП в целом

Возможности выбранной ВОСП можно оценить в целом, учитывая быстродействие модулей ПОМ и ПРОМ, а также уширение импульсов, передаваемых по волоконно-оптической линии передачи. Общее ожидаемое быстродействие определяется как:

где: t_пер = 4 нс - быстродействие различных передающих оптических модулей;

t_пр = 1 нс - быстродействие приёмных оптических модулей;

t_ов - уширение импульса на длине регенерационного участка

t_ов = 0,710^-1232,52=0,022810^-9, с

В то же время допустимое быстродействие ВОСП определяется скоростью передачи и характером передаваемого сигнала:

где =0,35 - коэффициент учета характера кода линейного сигнала,

В результате расчета очевидно, что условие t_ож t выполняется, значит выбор типа ОК и длины L_ру сделан верно, и величина

 (24)

называется запасом системы по быстродействию.

t_ож = 10,937510^-9-4,58110^-9=6,356510^-9 с

8. Виды измерений, осуществляемые при эксплуатации и строительстве ВОСП

Оптическое волокно	Оптический кабель
1. Первичные параметры	1. Характеристики передачи
профиль показателя преломления	затухание
затухание	частотная характеристика
апертура	временные характеристики
диаметр поля моды ОМ волокна	дисперсия
2. Характеристики передачи	2. Механические характеристики
частотные	разрывное усилие
временные	прочность на изгиб
дисперсия	допустимое поперечное сжатие
3. Геометрические характеристики	прочность к ударному воздействию
диаметры областей поперечного сечения	вибрационная стойкость
эллиптичность	3. Климатическая стойкость
4. Механические характеристики	4. Радиационная стойкость
разрывное усилие	5. Надежность, срок службы
относительное удлинение
прочность при изгибе и минимальный радиус изгиба

Табл. 3

9. Поиск и анализ повреждений

Традиционные методы поиска повреждений оболочки кабеля хорошо известны: это бесконтактный амплитудный метод и контактный метод (штыри или рамка). Преимущество бесконтактного метода перед контактным заключается в удобстве и высокой скорости поиска. Повреждение ищут по резкому спаду сигнала в антенне.

Недостатки метода:

· низкая чувствительность (повреждения близкие к КЗ);

· сигнал постоянно спадает при движении вдоль кабеля, поэтому необходимо непрерывно обследовать кабель, чтобы не пропустить место резкого падения сигнала;

· показания зависят от глубины залегания и геометрии трассы, которые у городских кабелей могут сильно изменяться;

· кабель может проходить рядом с другими коммуникациями, которые также ослабляют сигнал (по ним текут возвратные токи в противофазе с полезным сигналом).

Контактный метод основан на том, что при протекании тока через поврежденную оболочку на земле возникает разность потенциалов. Эту разность потенциалов снимают штырями, которые подключают к приемнику вместо антенны. Контактный метод на несколько порядков чувствительнее амплитудного метода. Вместе с тем он обладает двумя основными недостатками:

· Трудоемкость. Метод хорош, если место дефекта известно хотя бы приблизительно. В противном случае требуется обследовать весь кабель. Для высокоомных дефектов зона чувствительности резко снижается - уже для повреждений с сопротивлением около 100 кОм зона обнаружения находится в радиусе немногим более 1 м от повреждения. Найти такое повреждение проблематично.

· Для городов с развитым асфальтным покрытием широкое применение контактного метода невозможно. В сельской местности трудности связаны с особенностями ландшафта, почвы и погодных условий.

Недавно были изобретены инновационные двухчастотные методы поиска повреждений

10. Паспортизация ВОЛС

Приемка от генерального подрядчика смонтированного и настроенного оборудования ВОСП производится в соответствии с требованиями, изложенными в строительных нормах и правилах. Приемку осуществляет рабочая комиссия, в которую входят заказчик (председатель комиссии), генеральный подрядчик, субподрядные организации, представители других заинтересованных организаций (по решению заказчика).

Рабочая комиссия проверяет и оценивает качество произведенных работ в натуре, а также протоколы электрических измерений, испытаний и настройки оборудования, оформленные подрядчиком по результатам дополнительных испытаний и измерений, выполненных выборочно в объеме 20% от общего количества.

Объем выборочных измерений может изменяться приемной комиссией. Если при выборочных измерениях хотя бы один из параметров не соответствует норме, производится 100%-ная проверка.

Генеральный подрядчик обязан представить рабочей комиссии следующую документацию:

· комплект рабочих чертежей в объеме, полученном от заказчика, с подписями о соответствии выполненных в натуре работ этим чертежам или о внесении в них изменений, сделанных лицами, ответственными за производство строительно-монтажных работ;

· акты на скрытые работы, подписанные представителями заказчика;

· приемо-сдаточную ведомость на смонтированное оборудование;

· протоколы электрической проверки оборудования.

Результаты осмотров, проверок и испытаний на выполненные работы оформляются протоколами, которые рассматриваются и утверждаются организацией, назначившей рабочую комиссию. Повреждения, обнаруженные на отдельных частях оборудования, должны быть устранены сдатчиком за время работы комиссии без нарушения плана ее работы. После этого оборудование вновь предъявляется для проверки. Вышедшие из строя в процессе приемки электрорадиоэлементы не являются дефектом строительства. После работы составляются акты. После утверждения акта, сданные сооружения считаются переданными на ответственное хранение и техническое обслуживание.

Исполнительная документация о законченных линейных сооружениях. На каждую магистральную и внутризоновую линию передачи, находящуюся в эксплуатации или принимаемую в эксплуатацию, должны быть составлены линейные паспорта в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

Линейный паспорт является техническим документом, характеризующим состав и конструкцию линейных сооружений.

Наличие качественных паспортов линейных трактов во многом способствует их нормальной технической эксплуатации.

Линейные паспорта кабельных линий дают полное представление о линейных сооружениях. Линейный паспорт составляет организация, осуществляющая строительство или реконструкцию линии. Если при этом паспорт не был составлен или был составлен некачественно, его составляет эксплуатационный персонал, в чьем ведении находится линия.

Во время очередного ремонта линии, а также при каждом изменении в устройстве линии в линейный паспорт вносят соответствующие исправления. Все изменения в документах линейного паспорта заверяются подписями лиц, внесших изменения, с указанием даты.

Паспорта на ЛТ составляют при вводе тракта в эксплуатацию для реконструкции линии, связанной с заменой устаревшей аппаратуры. Паспорта подлежат уточнению и переутверждению в процессе эксплуатации при: изменении трассы линии, включении кабельных вставок, изменении типа линейного кабеля, устранении отступления от норм, а также изменении схемы организации трактов.

Уточнение или составление новых паспортов должно осуществляться во время очередных профилактических измерений или в специально отведенное время.

Паспорта на вновь строящиеся ЛТ составляет строительная организация; на действующие тракты при необходимости проведения повторной паспортизации паспорта составляют работники эксплуатации.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была выбрана аппаратура Fujikura, которая предназначена для организации вторичных и третичных цифровых трактов на внутризоновых первичных сетях и соответственно кабели ОКЛК и ОКЛЖ.

В ходе вычислений были определены коэффициенты затухания и дисперсии, для. Для длины волн 1,33 они составили 0,661 дБ/км и 7 пс/км соответственно, а для 1,55 - 0,501 дБ/км и 7 пс/км. Общее ожидаемое быстродействие t_ож = 6,356510^-9 с. Максимальная длина регенерационных участков по затуханию 32,52 км.

Количество муфт, необходимых для строительства сети оказалось равным 217, а количество НРП - 27

Скорость передачи информации в проекте определяется использованием оборудования STM-63 (10 Гбит/с). Для наибольшей длины регенерационного участка был выбран кабель с одномодовым волокном, которое имеет ряд преимуществ над многомодовым. Стойкость же к воздействию окружающей среды достигается за счет использования трубопровода, который защищает кабель от внешних повреждений.

Список использованной литературы

1. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 468 с.

2. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. - М.: Эко-Трендз, 1998. - 268 с.

3. Виноградов В.В., Кустышев С.Е., Прокофьев В.А. «Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и автоматики» - М.:Издательство «Маршрут», 2002.

4. Семейкин В.Д. Учебное пособие: проектирование линейных трактов волоконно-оптических систем передачи. Астрахань 2001.

5. http://www.plastcom.spb.ru/obz/4.html

Размещено на Allbest.ru