Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект - Проектирование фрагмента цифровой сети связи Старый Оскол-Роговатое с использованием оборудования SDH - файл 1.doc


Курсовой проект - Проектирование фрагмента цифровой сети связи Старый Оскол-Роговатое с использованием оборудования SDH
скачать (7486.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc7487kb.19.11.2011 22:35скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...

^ 4.2 Выбор типа и конструкции оптического кабеля
Выбор оптического кабеля (ОК) обуславливается условием прокладки ОК, типом волокна, а также числом волокон. В нашем случае кабель прокладывается в грунт, а также предусмотрены переходы через реки.

Характерными особенностями конструкции оптического кабеля должны быть:

  • малые размеры и масса;

  • большая строительная длина (4 6 км и более);

  • малая величина километрического затухания;

  • отсутствие необходимости содержания оптического кабеля подизбыточным воздушным давлением;

  • стойкость к электромагнитным (гроза, ЛЭП и др.) воздействиям.

Этим требованиям удовлетворяет оптический кабель с броней изкруглых стальных проволок для подземной прокладки типа ОКЛК-01,выпускаемые ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания». Кабель типа ОКЛК-01 (рис.4.3) предназначен для прокладки в трубах, коллекторах, кабельной канализации, грунтах всех категорий, на мостах, через болота, несудоходные реки.

^ Таблица 4.2 – Характеристики кабеля ОКЛК-01

Параметр

Значение

Количество ОВ

2-144

Диаметр кабеля, мм

15.0-28.5

Вес, кг/м

300-1800

Допустимое раздавливающее усилие, Н/см, не менее

1000

Допустимое растягивающее усилие, кН

7.0-8.0

Диапазон рабочей температуры

400…+500




Рис.4.3 – Кабель типа ОКЛК-01
Центральный силовой элемент (ЦСЭ) представляет собой стеклопластиковый стержень.

Оптический модуль: пластмассовые трубки с четырьмя окрашенными одномодовыми оптическими волокнами, заполненными гидрофобным компаундом.

Кордель - заполнитель: полиэтиленовые стержни.

Сердечник: оптические модули и кордели - заполнители скручены вокруг ЦСЭ; пустоты сердечника заполнены гидрофобным компаундом.

Защита от влаги: водоблокирующая лента, наложенная продольно на сердечник кабеля. Промежуточная оболочка полиэтиленовая, толщиной не менее 1 мм.

Броня: повив круглых оцинкованных стальных проволок с заполнением гидрофобным компаундом.

Защитная оболочка: светостабилизированный полиэтилен, номинальной толщиной не менее 2,2 мм, пустоты в повиве бронепроволок заполнены гидрофобным компаундом.

Оптическое волокно, используемое в оптических кабелях связи, обладает емкостью полмиллиона телефонных разговоров или 600 ТВ цифровых каналов одновременно. Секрет такой емкости в чистоте кварцевого стекла, используемого для оптического волокна. Волокно состоит из сердечника, образованного легированным кварцевым стеклом, окруженного отражающей оболочкой из чистого кварцевого стекла. Слои акрилата защищают волокно и предохраняют от проникновения влаги и агрессивных химических соединений. Чистота и различные оптические свойства отражающей оболочки и сердечника позволяют направлять свет по волокну на расстояние, превышающее 300 км без усиления.



^ Рис. 4.4 – Одномодовое оптическое волокно.
Самарская оптическая кабельная компания использует в производстве кабелей связи волокно фирмы "CORNING Inc.", США, являющейся изобретателем технологии производства оптического волокна, мировым лидером в этой области. В таблице 4.3 указаны технические параметры оптического волокна SMF-28™CPC6 фирмы "CORNING Inc."

^ Таблица 4.3 – Технические параметры оптического волокна SMF-28™CPC6

Параметр

Значение

Рабочая длина волны, нм

1310
1550

Коэффициент затухания, дБ/нм, не более:




- на длине волны 1310 нм

0,34

- на длине волны 1550 нм

0,20

Удельная хроматическая дисперсия:




- на длине волны 1310 нм

<1,8

- на длине волны 1550 нм

17,5

Результирующая удельная полоса пропускания, МГц·км:

Δλ=2 нм

Δλ=4 нм

Δλ=35 нм

- на длине волны 1310 нм

>120000

61000

6900

- на длине волны 1550 нм

12600

6300

720

Коэффициент хроматической дисперсии, пc/нм·км, не более:




- в интервале длин волн (1285-1330) нм

3,5

- в интервале длин волн (1530-1565) нм

18

Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии, пс/нм2·км, не более:




- в интервале длин волн (1285-1330) нм

0,092

Длина волны отсечки, нм, не более

1260

Диаметр модового поля, мкм;




- на длине волны 1310 нм

9,2±0,4

- на длине волны 1550 нм

10,35±0,08

Геометрия стекла:




- собственный изгиб волокна

>4,0 м

- диаметр отражающей оболочки

- неконцентричность сердцевины

125,0±1,0 мкм

<0,5 мкм

- некруглость оболочки

1,0 %


Стандартное одномодовое оптическое волокно имеет диаметр сердцевины 10 мкм и диаметр оболочки 125 мкм (рис.4.4).

В этом волокне существует и распространяется только одна мода (точнее две вырожденные моды с ортогональными поляризациями), поэтому в нем

отсутствует межмодовая дисперсия, что позволяет передавать сигналы на расстояние до 80 км со скоростью до 2,5 Гбит/с и выше без регенерации. Рабочие длины волн λ1 = 1,31 мкм и λ2 = 1,55 мкм.

С развитием магистральных и локальных волоконно оптических сетей связи было освоено производство нескольких дополнительных типов одномодовых оптических волокон, отличающихся величиной затухания, его распределением по спектру и дисперсией. Распространение света в волоконном световоде характеризуется множеством параметров, самыми важными из которых являются потери на распространение и дисперсия в заданном спектральном диапазоне.

Потери характеризуются величиной затухания световой волны на единицу длины волокна и измеряются в дБ/км. Дисперсия определяет степень уширения светового импульса по мере его прохождения по волокну. Существует три вида дисперсии в оптическом волокне: межмодовая, хроматическая и поляризационно-модовая. В зависимости от типа ОВ в нем преобладает тот или иной вид дисперсии.

В стандартных одномодовых волокнах (тип G.653)определяющей является хроматическая дисперсия, которая выражается в различии показателей преломления и, следовательно, в скоростях распространения излучения с различными длинами волн. Величина дисперсии зависит от типа источника излучения и измеряется в пс.

^ 5 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ
Схема организации связи между населенными пунктами Старый Оскол и Роговатое предназначена для обеспечения связи между ними. На схеме организации связи указываются оконечные пункты и транзитные пункты, где предусмотрено выделение, все мультиплексоры, установленные в этих пунктах, а так же соединения между ними.

Связь организуется по схеме «линейная цепь», с резервированием по схеме 1+1.

Исходя из рассчитанного числа потоков, на проектируемом участке необходимо организовать:

  • для телефонии: 17 каналов;

  • для передачи ТВ сигнала: 180 каналов (6 Е1);

  • для доступа в Internet: 410 каналов (14 Е1).

На рисунке 5.1 показана структурная схема организации связи между населенными пунктами Старый Оскол и Роговатое.


Рисунок 5.1 Структурная схема организации связи на участке Старый Оскол - Губкин

^ 6 ИНЖЕНЕРНЫЙ РАСЧЕТ
6.1 Определение ширины полосы частот проектируемой волоконно-оптической системы связи (пропускной способности)
Предельный объем информации, который можно передать по волокну единичной длины, определяется его полосой пропускания. Полоса пропускания оптического волокна зависит от дисперсии, чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по волокну.

Дисперсия – уширение импульсов – рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Физическим смыслом дисперсии является увеличение длительности импульса. Полоса пропускания оптического кабеля измеряется в (Гц·км) и определяется:

, (6.1)

где τ – результирующая дисперсия оптического волокна, с/км, определяется по формуле:

, (6.2)

где τmod – межмодовая дисперсия, обусловленная различием скоростей распространения направляемых мод; τchr – хроматическая (частотная) дисперсия, обусловленная некогерентностью источника излучения и зависимостью от длины волны показателя преломления волокна и коэффициента распространения моды.

В многомодовых оптических волокнах определяющей является межмодовая дисперсия, в одномодовых присутствует только хроматическая дисперсия.

Для одномодового оптического волокна пользуются значением дисперсии, нормированным на нанометр ширины спектра источника и километр длины волокна, которое называют удельной хроматической

дисперсией.

Удельная дисперсия измеряется в пс/(нм·км). Хроматическая дисперсия связана с удельной хроматической дисперсией соотношением:

, с/км (6.3)

где – удельная хроматическая дисперсия, с/(нм·км);

– ширина спектра излучения источника, нм.

Оптический интерфейс SDH использует кодировку 8В/10 В, что соответствует частоте модуляции 778 МГц. При использовании лазера с Δλ=0,1 нм (1550нм) удельная полоса пропускания для одномодового волокна SMF-28™CPC6 фирмы "CORNING Inc." (таблица 4.3) составит 12600*20=252000 МГц·км и при длине оптического сегмента 42 км будет равна 252000/42 = 6000 МГц, что значительно больше 778 МГц. То есть с точки зрения дисперсии при использовании лазера с Δλ = 0,1 нм (1550 нм) протяженность в 42 км является допустимой.

^ 6.2 Расчет проектной длины регенерационного участка, полной длины оптического линейного тракта и определение его структуры
Длина регенерационного участка определяется суммарным затуханием регенерационного участка и дисперсией оптического кабеля. Суммарное затухание состоит из потерь мощности непосредственно в оптическом волокне и из потерь в разъемных и неразъемных соединениях.

Суммарные потери регенерационного участка, можно рассчитать по формуле:

, дБ (6.4)

где – количество разъемных соединителей, ;

– потери в разъемных соединениях, дБ (приложение Б, табл.1);

– количество неразъемных соединений,

=, где lc строительная длина в кабеле, ;

– потери в неразъемных соединениях (приложение В), дБ;

– допуск на температурные изменения затухания ОВ, дБ;

– допуск на изменение характеристик компонентов РУ со временем, дБ;

– коэффициент затухания ОВ, (таблица 4.3).

Суммарные потери регенерационного участка равны:

дБ

Длину регенерационного участка с учетом потерь мощности можно определить по формуле:

, (6.5)

где – энергетический потенциал волоконно-оптической системы передачи, определяемый по формуле:

, дБ (6.6)

где – уровень мощности оптического излучателя, дБм;

– чувствительность приемника, дБм.

Чувствительность приемника составляет -29,5 дБ (из расчета, проведенного в пункте 7.8).

Таким образом, энергетический потенциал равен:

дБ

С учетом энергетического потенциала системы допустимые потери в волоконно-оптическом тракте составят:

. (6.7)

В нашем случае, дБ

Тогда длина регенерационного участка будет составлять:

, (6.8)

км

На длину регенерационного участка накладывают ограничения дисперсионные характеристики волокна.

С учетом дисперсии оптического волокна длина регенерационного участка составит:

, км (6.9)

где В – требуемая скорость передачи информации, В=155,52 106 бит/с;

τ – значение хроматической дисперсии одномодового оптического волокна.

км.

Длина регенерационного участка, рассчитанная по формуле (6.8), удовлетворяет требованию:

lРУ MAX lРУ,

Так как расстояние между населенными пунктами Старый Оскол – Губкин составляет 42 км, то устанавливать необслуживаемый регенерационный пункт (НРП) нет необходимости.

^ 6.3 Определение суммарных потерь в оптическом тракте
Оптическая линия связи соединяет оптические интерфейсы. В состав оптической кабельной системы входят все компоненты, обеспечивающие оптическое соединение передатчика одного интерфейса с приемником другого:

  • оптический кабель;

  • соединительные шнуры;

  • оптические переключатели;

  • разъемные соединители;

  • неразъемные соединители.

При прохождении каждого из этих элементов оптический сигнал испытывает определенные потери. На компенсацию потерь в оптическом кабеле расходуется только часть энергетического потенциала приемопередатчиков оптических трансиверов. Оставшийся резерв распределяется на потери в неразъемных соединителях, коннекторах промежуточных и оконечных оптических кроссов, энергетический запас и т.д. В процессе проектирования следует учитывать требования стандартов к кабельным системам.

Параметры полной совокупности элементов кабельной системы должны удовлетворять следующему неравенству:

, (6.10)

где – общая длина отрезка оптического кабеля j – того типа, причем ∑Lj=L – общая длина оптического тракта, км, км;

– коэффициент затухания оптического кабеля j – того типа, ;

– потери при переходе с волокна с одним диаметром сердцевины на волокно с другим диаметром или при соединении волокон с одинаковым диаметром сердцевины, но с различной числовой апертурой;

– количество точек перехода;

– энергетический запас, принимаемый обычно равным 2-3 дБ и расходуемый в процессе эксплуатации волоконно-оптического канала связи на старение элементов, введение сростков новых неразъемных соединителей при ремонтах, модернизациях и т.д.

– энергетический потенциал аппаратуры, дБ.

1) Потери в оптическом кабеле.
Потери в ОК зависят от его длины и коэффициента затухания и указаны втаблице 4.3.

2) Потери в неразъемных соединителях.

В процессе создания и эксплуатации оптического тракта может возникнуть необходимость сращивания отдельных сегментов оптического кабеля. Обычно оно выполняется в виде неразъемных соединителей (сростков), которые изготавливаются с помощью сварочного аппарата или с использованием механических сплайсов. 30S. Потери в сростках при использовании сварочного аппарата Fujikura FSM- для волокна SSF составляют 0,02 дБ (приложение Б, табл.2).

3) Потери в разъемных соединителях.

Разъемные соединители применяются в оконечных разделочных муфтах и 19-дюймовых полках, а также в промежуточных кроссах.

Типовые значения потерь в разъемных соединителях типа FC, SC, SТ приводятся в приложении Б (табл.1). Так, вносимые потери при применении соединителя типа SC составляют менее 0,5 дБ.

В результате, получим:

дБ.

В итоге 12,6<25, следовательно, условие (6.10) выполняется.

^ 6.4 Расчет полного запаса мощности системы
Энергетический потенциал с учетом потерь на ввод и вывод энергии из волокна, или полный запас мощности системы, дБ, можно определить по формуле:

(6.11)

дБ
^ 6.5 Расчет энергетического запаса
Энергетический запас системы определяют как разность между полным запасом мощности (6.11) и суммарным затуханием (6.4). Значение энергетического запаса работоспособной системы должно быть положительным.

(6.12)

дБ

^ 6.6 Определение отношения сигнал/шум или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка
Отношение сигнал/шум или вероятность ошибки, отводимые на длину регенерационного участка для цифровой волоконно-оптической системы связи определяется по формуле:

(6.13)

где - вероятность ошибки, приходящаяся на 1 км оптического линейного тракта (для магистральной сети 10-11, для внутризоновой 1,67·10-10, для местной 10-9).

Для проектируемой ВОЛС:



^ 6.7 Определение уровня передачи мощности оптического излучения на выходе передающего оптического модуля (ПОМ)
Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ,

определяется по формуле:

, дБм (6.14)

где Рс – уровень средней мощности оптического сигнала на выходе источника излучения;

ΔР – снижение уровня средней мощности, зависящее от характера сигнала (для кода NRZ 3дБ, для RZ 6дБ). В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т линейным кодом транспортных систем SDH является код NRZ.

Из технических характеристик передающего оптического модуля (ПОМ) POM-622/5 (таблица 6.1) возьмем значение уровня мощности Рс = -1,5 дБ.

^ Таблица 6.1 – Технические характеристики POM-622/5

Параметр

Значение

Длина волны:

1550нм

Тип лазерного диода:

FP

Рабочая скорость:

622 Мб/с

Мощность излучения на выходе:

-1,5дБм

Тип корпуса:

DIL-14

Напряжение питания:

3.3/5В

Тип оптического разъема:

FC, ST, SC, LC

Тип оптического волокна:

SMF-28


Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ по формуле (6.14) равен:

дБ.

^ 6.8 Определение уровня МДМ (порога чувствительности приемного оптического модуля - ПРОМ)
Одной из основных характеристик приёмника оптического излучения является его чувствительность, то есть минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются

заданные значения отношения сигнал/шум или вероятность ошибок.

Абсолютный уровень МДМ (порог чувствительности ПРОМ) определяется по формулам:

  • для pin-фотодиода:

(6.15)

  • для лазерного диода:

(6.16)

дБ

Полученное значение должно быть увеличено на 10…15 дБ, т.е в итоге получим:

дБ

^ 6.9 Определение быстродействия системы

Выбор типа ОК может быть оценён расчётом быстродействия системы и сравнением его с допустимым значением.

Быстродействие системы определяется инертностью её элементов и дисперсионными свойствами ОК.

Полное допустимое быстродействие системы определяется скоростью передачи В, бит/с, способом модуляции оптического излучения, типом линейного кода и определяется по формуле:

, нс (6.17)

где - коэффициент, учитывающий характер линейного сигнала (вид линейного кода), для кода NRZ.

tдоп = нс.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле:

tож= 1,111, нс (6.18)

где tпер – быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения; tпер = 1 нс;

tпр – быстродействие приёмного оптического модуля (ПРОМ), определяемое скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД), tпр = 0,8 нс;

tов – уширение импульса на длине РУ, которое определяется по формуле:

, (6.19)

где - дисперсия, определяемая в зависимости от типа волокна.

нс,

нс,

Так как tож = 0,94 нс < tдоп= 4,52 нс, то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина называется запасом по быстродействию.

нс

При tож < tдоп станционное и линейное оборудование ВОЛП будут обеспечивать безыскажённую передачу линейного сигнала.

^ 6.10. Расчет надежности системы
По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события.Интервалом времени от момента включения до первого отказа является случайной величиной, называемой «время безотказной работы».

Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0…. Вероятность противоположного события – безотказной работы на этом интервале – равна:

. (6.20)

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов , представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент , при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями и существует взаимосвязь.

. (6.21)

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае:

. (6.22)

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы».

час-1 . (6.23)

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

(6.24)

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов.

Пусть , ,… вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0…t, nколичество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов:

, (6.25)

где интенсивность отказов системы, час-1;

– интенсивность отказа i-го элемента, час-1.

Среднее время безотказной работы системы определяется:

, час. (6.26)

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

, (6.27)

где среднее время восстановления элемента (системы), он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Линейный тракт, в общем случае, состоит из последовательно соединенных элементов (кабель, НРП, ОРП обслуживаемый регенерационный пункт), каждый из которых характеризуется своими параметрами надежности, и отказы в первом приближении происходят независимо, поэтому для определения надежности магистрали можно использовать приведенные выше формулы.

В нашем случае линейный тракт состоит из последовательно соединенных участков кабеля и мультиплексоров (ОРП). При проектировании ВОЛС должна быть рассчитана ее надежность по показателям:

  • коэффициент готовности и наработка на отказ. При этом полученные данные должны сопоставляться с показателями надежности для соответствующего типа сети: местная, внутризоновая, магистральная.

  • коэффициент готовности оборудования линейного тракта для внутризоновой линии максимальной протяженности = 1400 км должен быть больше 0,99; наработка на отказ должна быть более 350 часов (при времени восстановления ОРП или оконечного пункта (ОП) менее 0,5 часа и времени восстановления оптического кабеля менее 10 часов).

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

, (6.28)

где интенсивности отказов НРП и ОРП;

– количество НРП и ОРП;

– интенсивность отказов одного километра кабеля;

L протяженность магистрали.

А так как кабельная магистраль не содержит НРП, то интенсивность отказов НРП не учитываем.

Средняя по России интенсивность отказов 1 км оптического кабеля равна =3,88´10-7 час-1. Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры OptiX 1050 равна 10 годам или 87600 часов, откуда интенсивность отказов будет равна .Значения необходимых для расчетов параметров возьмем из таблицы 6.1

^ Таблица 6.2 – Показатели надежности

Показатели надёжности

ОРП

Кабель на 1 км

Интенсивность отказов , 1/ч

10-7

3,88´10-7

Время восстановления повреждения,tв, ч

0,5

10,0


.

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

.

Вероятность безотказной работы в течение суток часа:

.

В течение недели часов:

.

В течение месяца часов:

.

В течение года часов:

.

Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время восстановления связи по формуле:

,ч (6.29)

где время восстановления соответственно НРП, ОРП и кабеля.

.

Теперь найдем коэффициент готовности:

.

Расчёты вероятности безотказной работы занесём в таблицу 6.3

^ Таблица 6.3 – Данные расчета вероятности безотказной работы

Вероятность безотказной работы

Интервал времени t, ч

0

24

168

720

8760

Р(t)

1

0,9998

0,9971

0,9792

0,7741


В результате расчетов можно сделать вывод, что проектируемая кабельная магистраль, способна выполнять заданные функции с необходимым качеством.

^ 7 МОНТАЖ И ПРОКЛАДКА ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ С УЧЕТОМ ВЫБРАННОЙ ТРАССЫ
В процессе организации и осуществления строительства ВОЛС, как правило, выполняются следующие мероприятия:

- организация и проведение подготовительных работ;

- прокладка или подвеска ОК;

- монтаж ВОЛС;

- проведение приемосдаточных измерений и сдача ВОЛС в эксплуатацию.

В это главе курсового проекта будут более подробно рассмотрены выбранные методы прокладки, особенности монтажа, измерений и защиты ОК от внешних влияний.
^ 7.1 Прокладка оптического кабеля в грунте
Территория вдоль трассы, вдоль которой будет проложен ОК, имеет в основном равнинный рельеф с незначительными оврагами. Наиболее экономически выгодным и удобным для прокладки в грунт ОК является прокладка кабелеукладчиком (бестраншейная прокладка), обеспечивающая наиболее высокую степень механизации и скорость прокладки. При этом способе ножом кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно, на глубину 0,9-1,2 м. В целом бестраншейная прокладка кабеля - процесс динамичный, кабель испытывает механические нагрузки. Особенностью прокладки ОК является необходимость осуществления постоянного оптического контроля за целостностью и состоянием оптических волокон и кабеля в процессе прокладки. С этой целью все оптические волокна соединяются шлейфом и включаются в измерительный прибор.

В начале прокладки кабеля в местах расположения сростков отрывают котлованы размером 31,51,2 м. Кабель заправляют в кассету с запасом 5 м. перед прокладкой трассу планируют бульдозером. Подъем и уклоны не должны превышать 30%. Характер данной местности и почвы отвечают необходимым требованиям.

При выборе соответствующего кабелеукладочного оборудования особое внимание было обращено на конструкцию кассеты для подачи оптического кабеля. Полезная мощность на маховике двигателя базового трактора при минимальной глубине прокладки должна быть равна: 75 – 110 кВт при 0,9 м и 160 – 240 кВт при 1,2 м. При выборе базового трактора тип ОВ и его относительно малый диаметр и масса не являются определяющими факторами. В кабелеукладочном оборудовании особое внимание уделяется системе подачи кабеля и направляющей кассете. Используем способ, при котором кабельный барабан монтируется спереди трактора и кабель проходит над кабиной трактора через квадратную конструкцию с роликами или направляющими трубками, а затем через блок с гидроприводом, обеспечивающий размотку кабеля с барабана и подачу его в кассету. Кабель должен сделать один полный виток вокруг блока, скорость вращения которого должна превышать линейную скорость перемещения базового трактора.


^ Рисунок 7.1 – Прокладка ОК кабелеукладчиком
Эта система прокладки (рисунок 7.1) состоит из опорной конструкции, на которой устанавливаются барабаны, роликов или направляющих трубок, блока

и направляющей кассеты, располагаемой сзади на кабелеукладчике. Радиус изгиба направляющей кассеты должен отвечать требования минимального радиуса изгиба ОК. Все ролики или направляющие приспособления в системе, вызывающие изменения направления похождения кабеля, должны соответствовать минимально допустимому радиусу изгиба кабеля. Он должен в 20 раз превышать диаметр кабеля. В моем случае кабель ОКЛК-01 имеет диаметр 28 мм, следовательно, минимально допустимый радиус изгиба должен превышать 560 мм. Допустимый радиус изгиба ОК должен оставаться постоянным, при повороте трассы с радиусом более крутым, чем допускает кабелеукладочная техника, должна отрываться траншея для выполнения маневра. Выглубление и заглубление ножа кабелеукладчика производятся только в предварительно отрытом котловане, размер которого должен быть больше наибольшей ширины ножа. Выше уровня прокладки ОК на 10...15 см одновременно с ОК прокладывается сигнальная лента, а на поворотах трассы и участках пересечений с подземными сооружениями устанавливаются электронные маркеры.

Во избежание защемления кабеля в направляющих роликах сделаны зазоры. Кабель подается на верхнюю часть кассеты. Между отверстием в кабельном барабане и осью, вставляемой в барабан, должен быть зазор 1,6…3,2 мм, при этом во избежание бокового соскальзывания барабана в осевом направлении на оси устанавливаются зажимные втулки.

^ 7.3 Прокладка оптического кабеля на переходах через подземные коммуникации
На участке пересечения с автомобильными и железными дорогами ОК укладывают в защитные полиэтиленовые трубы, прокладываемые преимущественно закрытым способом. Проектируемая трасса имеет 2 перехода через железную и автодорогу. Используем для перехода метод горизонтального прокола.

Метод горизонтального прокола является достаточно простым и основан на образовании скважины за счет уплотнения массива грунта. Вначале вырывают два котлована – стартовый и приемный, они имеют требуемую глубину. В стартовом котловане устанавливают раму с домкратами. Затем труба с наконечником с постоянно добавляемыми секциями пронзает массив грунта. В конце труба должна выйти в приемном котловане. Схематично этот процесс изображен на рисунке 7.2.


Рисунок 7.2 – Схема метода горизонтального прокола
Проталкивание трубы, осуществляется домкратами. Через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами передается давление. Затем трубу циклически вдавливают, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход, при этом прилагаемое усилие достигает 3000 кН.

Применение полиэтиленовой трубы оптического кабеля большой обеспечивает защиту кабеля от возможных повреждений, трубы ПНД не подвержены коррозии, экологически чисты, гигиеничны и безопасны. Срок службы таких труб оценивается в 5 - 100 лет, то есть гарантированный срок безаварийной эксплуатации трубопроводов увеличивается в 2 - 3 раза. Снижается риск аварий.


^ 7.3 Прокладка оптического кабеля через водные преграды
Подводная прокладка рассматривается как часть или отрезок подземной прокладки, когда приходится пересекать реки, ручьи, болота, озера, искусственные водоемы, каналы.

Несудоходные реки Убля и Потудань, через которые проектом предусмотрен переход, в месте переходов имеют ширину 30-50 метров, глубину не более 3 метров. В данном случае по действующим нормам через водные преграды шириной до 300 и глубиной до 6 м со скоростью течения до 1,5 м/с при плавном рельефе дна (включая подводную береговую часть), кабели связи следует прокладывать бестраншейным способом заглублением до 1,2 м.

В пойменной части трассы кабельного перехода через водную преграду подводный кабель до стыка с подземным кабелем должен прокладываться на глубине прокладки подземного кабеля.

^ 7.4 Монтаж ВОЛС
Монтаж оптических кабелей – наиболее ответственная операция, предопределяющая качество и дальность связи по ВОЛС. Соединение волокон и монтаж кабелей производятся как в процессе производства, так и при строительстве и эксплуатации кабельных линий.

Оптические кабели производятся определенной длины, которая называется строительной. В моем случае она составляет 4км. Длина оптической линии превышает строительную, поэтому ОК, проложенные в канализации, грунте, необходимо соединять, то есть сращивать между собой. Для этого оптические волокна на концах ОК освобождают от модуля на длине до 0,5…1,0 м и соединяют между собой “торец-торец” путем сварки. Что бы осуществить сварку или склеивание, оптическое волокно на длине примерно 1 мм от конца освобождают от защитной оболочки, после чего с помощью специального устройства – скалывателя производят скалывание волокна. Далее производят сварку ОВ. Соединенные таким образом оптические волокна размещают в специальных кассетах, а они в свою очередь внутри специального контейнера, в котором закрепляются концы ОК в тех участках, на которых не снята его защитная оболочка. Такой контейнер называется муфтой. Рассмотрим более подробно эти процессы.
^ 7.4.1 Подготовка ОВ к сращиванию
Процесс подготовки ОВ к сращиванию включает в себя операции снятия первичного защитно-упрочняющего покрытия волокна и скалывания для получения хорошо обработанной торцевой поверхности волокна, а также обтирку зачищенных концов мягким материалом, пропитанным растворителем (спиртом).

В настоящее время в ОК, выпускаемых отечественной промышленностью, используются ОВ только с эпоксиакрилатным первичным защитно-упрочняющим покрытием. Такое покрытие может быть удалено либо механическим, либо химическим способом.

Наиболее удобным, исключающим указанные дефекты является химический способ снятия эпоксиакрилатного покрытия с помощью подогретого до определенной температуры растворителя. Для этой цели целесообразно использовать специальное нагревательное устройство типа УН-1. Конец ОВ погружают в подогретый растворитель (например, ацетон) и выдерживают в течение некоторого времени (как правило, около 20…25 с). Покрытие разбухает, отстает от поверхности световода и легко снимается механическим путем с помощью чистой мягкой ветоши.

Для получения хорошо обработанной торцевой поверхности ОВ проводят операцию скалывания: на поверхность световода с удаленным первичным покрытием наносят насечку с последующим приложением к ней растягивающей, изгибающей или комбинации этих нагрузок, вызывающих рост трещины и облом световода в данном месте. Торцевая поверхность должна быть плоской, гладкой и перпендикулярной оси ОВ. При скалывании поверхность торца может быть зеркальной (давление резца оптимально и диаметр ОВ близок к номинальному), с ребристой и волнистой зонами (не подобрано давление резца на ОВ либо диаметр ОВ отклоняется от номинального значения), иметь небольшой выступ (отклонение диаметра ОВ от номинального). Зеркальная зона обеспечивает наилучшие условия для соединения ОВ, ребриcтая зона характеризует область, где трещина начинает разветвляться, волнистая – является промежуточной между двумя первыми.

Стабильно высокое качество сколов ОВ при минимальных требованиях к квалификации персонала получают при использовании автоматических устройств – электронных скалывателей. Волокно с удаленным покрытием фиксируется в инструменте. Под действием электронно-управляемого двигателя резец вибрирует с низкой частотой и нарастающей амплитудой, приближаясь к волокну, которое натягивается синхронно с частотой вибрации резца. При нанесении резцом насечки на поверхности волокна под действием растягивающих усилий ОВ обламывается. Электронные скалыватели могут быть использованы как при монтаже, так и при подготовке к измерениям многомодовых и одномодовых кабелей.
^ 7.4.2 Способы сращивания ОВ
Для соединения оптических волокон в настоящее время в разных странах получили весьма различные методы. Наибольшее распространение получил метод сварки ОВ, как наиболее надежный и не вызывающий больших потерь. Его и будем применять для проектируемой ВОЛС.

При сварке одномодовых волокон приходится решать сложные инженерные задачи, связанные с необходимостью обеспечения малых значений осевого и углового смещений, например, осевое смещение свариваемых одномодовых ОВ не должно превышать 0,1 мкм. Жесткий допуск по смещению продольных осей соединяемых одномодовых ОВ обусловлен тем, что силы поверхностного натяжения не могут обеспечить для данного типа волокна с диаметром сердцевины 5…8 мкм точную юстировку. Такие допуски при юстировке одномодовых ОВ не могут быть достигнуты вручную.

Современные сварочные аппараты для сварки ОВ автоматически осуществляют оптимальную взаимную юстировку ОВ, выбирают оптимальный режим сварки и осуществляют контроль потерь в месте сварки. Процесс сварки можно контролировать визуально в двух координатах на жидкокристаллическом дисплее. Перечисленные операции выполняет сварочный аппарат производства фирмы Fujikura FSM-30S (рисунок 7.3). Место сварки волокон закрепляется в специальном устройстве, представляющем термоусаживающуюся трубку с металлическим упрочняющим стержнем или в специальном зажиме – металлической V-образной скобе.


Рисунок 7.3Сварочный аппарат Fujikura FSM-30S:a) общий вид; б) с открытой верхней панелью
Технические характеристики данного аппарата приведены в приложении В.

^ 7.4.3 Коммутационно-распределительные устройства. Муфты
Основными требованиями к конструкции коммутационно-распределительных устройств являются:

- надежная защита световодов оптического кабеля от механических повреждений;

- возможность закрепления концов кабеля;

- удобство размещения в корпусе технологического запаса волокна с соблюдением заданного радиуса изгиба, защитных гильз сварных соединителей и корпусов механических сплайсов (при их наличии). Потребность в таком запасе обусловлена как необходимостью выноса сращиваемых волокон за пределы корпуса муфты, например, для установки в сварочный аппарат, так и необходимостью обеспечения возможности повторного сращивания в случае обнаружения каких-либо дефектов;

- создание простого и удобного доступа к волокнам, сплайсам, розеткам и коннекторам разъемных соединителей во время ремонтных и профилактических работ;

- обеспечение удобства подключения коннекторов и розеткам разъемных оптических соединителей;

- хорошие массогабаритные показатели в сочетании с большой емкостью и высокой плотностью упаковки оптических портов.

Промежуточные (линейные) защитные муфты применяются главным образом для сращивания кабелей внешней прокладки. Потребность в установке муфты возникает при ремонтах поврежденного кабеля, а также при переходе с кабеля большей емкости на два или более кабеля меньшей емкости.

Муфты обеспечивают размещение технологического запаса волоконных световодов, укладку защитных гильз или сплайсов сростков на специальных кассетах и защиту их от механических повреждений, предохранение внутреннего объема оптических кабелей от воздействия влаги. Смонтированные муфты укладываются в коллекторах и колодцах кабельной канализации, имеются варианты, допускающие укладку непосредственно в грунт, болото или под воду на глубину до 10 м, а также для подвески на столбах воздушных линий связи.

Основой муфты являются полимерный или металлический корпус в форме цилиндра или параллелепипеда (реже – диска), в котором размещается лоток с кассетами для укладки оптических сростков и механические фиксаторы кабелей. В конструкции муфты предусматриваются элементы герметизации внутреннего объема, а также обеспечения непрерывности броневых и упрочняющих элементов кабеля.

Корпус муфты может состоять из двух частей, разделенных в продольном направлении. Нижняя часть используется в качестве монтажного основания для лотка с кассетами, верхняя часть выполняет функцию крышки. На таких корпусах часто имеются внешние ребра жесткости. Во втором варианте корпус муфты представляет собой цельный цилиндр, который надвигается на лоток после завершения операций сращивания и укладки световодов. Такой корпус обычно закрепляется с двух сторон конусообразными переходами.

Рабочий температурный диапазон промежуточных муфт с металлическим корпусом составляет от –40 до +50 0С, муфты с полимерным корпусом могут эксплуатироваться при температурах до –60 0С.

Герметизация муфты осуществляется холодным и горячим способами с помощью заливочной массы, термоусаживаемых трубок, прокладок и манжет, а также специальных мастик и герметизирующих лент. Некоторые типы муфт за счет применения в их конструкции высококачественных герметизирующих прокладок и манжет, а также крепления крышки на ботах допускают многократную сборку и разборку и за счет этого более технологичны в работе.

На рисунке 7.4 показан пример современной оптической муфты производства фирмы Fujikura. Она имеет следующие характеристики:

  • Емкость от 48 до 180 волокон;

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

  • Корпус изготовлен из высокопрочного пластика, стойкого к воздействию солнечной радиации;

  • Металлические конструкции и крепежные элементы имеют антикоррозионное покрытие Температурный диапазон эксплуатации от -60 до +60° С.



Рисунок 7.4Оптическая муфта Fujikura FSCO-12BW4
При монтаже соединительных муфт на ОК на подводных переходах для электрического соединения металлических проволок соединяемых строительных длин кабеля и обеспечения высокой механической прочности применяется специальный каркас, состоящий из двух фланцевых дисков и фиксирующих трубок между ними.

Очень важным этапом, от которого зависит надежность работы ОВ, являются выкладка их в кассете и фиксация защитных гильз. Для предотвращения выпадения гильз между фиксаторами вводят небольшое количество липкого полиизобутиленового компаунда. Кассету закрывают крышкой и двух местах скрепляют липкой лентой. Одновременно к ней прикрепляют паспорт на смонтированную муфту.

^ 7.5 Измерения при строительстве ВОЛС
Измерение потерь в оптических волокнах и кабелях в настоящее время осуществляют одним из двух способов.

1) Двухточечный метод измерения, который подразделяется на три разновидности: метод обламывания, безобрывный и метод калиброванного рассеяния. Из них наиболее распространен безобрывный, как метод неразрушающего измерения. При измерении затухания ОВ или ОК входной торец тестируемого ОВ разделывают в оптический разъем. К этому разъему подключают эталонный излучатель со стабилизированной оптической мощностью и длиной волны. К выходному торцу ОВ подключают калиброванный измеритель оптической мощности. Поскольку значение мощности излучения эталонного источника известно – P, то, считая потери в ОР пренебрежимо малыми, можно считать, что Рэ = Рвх. Измеренное значение выходной мощности – Рвых. Затухание ОВ или ОК определяются из соотношения , дБ. Приборы, которыми производят такие измерения, являются составными частями оптического тестера. Оптические тестеры выпускаются в двух вариантах: l-й вариант - эталонный излучатель и измеритель оптической мощности размещены в одном корпусе; 2-й вариант - эталонный излучатель и измеритель оптической мощности выпускаются в разных корпусах, как два отдельных прибора. Измерители мощности в этих комплектах имеют две калибровки - в единицах мощности (мВт и нВт) и в дБм (дБм - уровень мощности в дБ относительно величины Ропт = 1 м Вт). На практике удобнее пользоваться 2-й калибровкой. При этом измеряют уровень мощности на выходе излучателя в дБм, потом - уровень мощности на выходе ОВ или ОК. Вычитая второе показание из первого, получают искомый результат.

Описанный метод измерения отличается высокой точностью. Его основной недостаток - необходимость доступа к обоим концам ОК, что часто бывает неудобным при линейных измерениях.

2) Рефлектометрический метод измерения затухания, основанный на измерении той части рэлеевского рассеяния в ОВ, которое распространяется в обратном направлении. Для этого в волокно вводится периодическая последовательность оптических импульсов длительностью , периодом следования Tи. При этом к входному торцу ОВ будут возвращаться импульсы в каждый момент времени. Эти импульсы отстают во времени от входного (опорного импульса), отраженного от плоскости входного торца на период, равный времени двойного пробега импульса - в прямом и обратном направлениях. Если по оси абсцисс откладывать время (начиная с t =0 для опорного импульса), а по оси ординат - усредненные значения амплитуд этих импульсов для каждого значения времени, то получится так называемая рефлектограмма.

Если коэффициент затухания и коэффициент обратного рассеяния при заданной для тестируемого волокна постоянны по его длине, то кривая (рефлектограмма) убывает от начала ОВ по экспоненциальному закону. Рассеяние - процесс статистический. Поэтому значение амплитуды импульса (ординаты) для одного и того же значения оси времени (расстояния) будет иметь некоторый разброс при каждом отсчете (при периодическом повторении зондирующих импульсов). Благодаря статистическому усреднению большого числа отсчетов удается получить чистую линию (экспоненту) зависимости затухания от длины ОВ. Однако экспоненциальной кривой пользоваться неудобно и сложно. Поэтому после усреднения каждый отсчет подвергается операции логарифмирования, в результате чего экспонента (спадающая) превращается в наклонную прямую. При этом отсчеты по оси ординат градуируются в децибелах. В том случае, когда коэффициент затухания и обратного рэлеевского рассеяния имеют резкие локальные изменения, что свидетельствует о наличии в ОВ локальных неоднородностей, на рефлектограмме они проявляются в виде ступенек или импульсов.



Рисунок 7.5 Рефлектометр ANDO AQ7250
Одно из достоинств рефлектометрического метода измерения состоит в том, что для этого достаточно иметь доступ к одному концу ОВ. Кроме того, с помощью рефлектометра можно определить расстояние до локальных неоднородностей, длину трассы, распределение неоднородностей по длине ОВ. Современные рефлектометры производятся рядом ведущих фирм мир: ANDO (Япония), НЕWLЕТТ PACKARD, WAVETEK WANDEL &GOLTERMANN и др. На рисунке 7.5 представлен общий вид рефлектометра производства фирмы ANDO.

^ 8 ЗАЩИТА ВОЛС ОТ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ
Если ОК содержит металлические элементы (медные жилы дистанционного питания, стабильные армирующие элементы, оболочку и т.д.)., то при внешних электромагнитных воздействиях в металлических элементах могут индуцироваться токи, наводиться ЭДС, представляющие опасность как самому кабелю, так и подключенной аппаратуре. В нашем случае оптический кабель ОКЛК-01 имеет броню из круглых оцинкованных стальных проволок, поэтому необходимо рассмотреть эту проблему.

При повреждении изоляции ОК снижается уровень защиты волокон о влаги, что в дальнейшем приводит к повреждению линии связи вследствие коррозии оптических волокон, их усталостного разрушения.

Вероятное число повреждений ОК с металлическими элементами и внешним изолирующим шлангом, проложенным по открытой местности, можно определить по графикам ожидаемого числа повреждений кабеля на 100 км в год (рис. 8.1). При ориентировочных подсчетах электрическую прочность изоляции металлических элементов относительно земли можно принять Uпр  150 кВ. Интенсивность грозовой деятельности в районе проектируемого участка определяется по сведениям метеостанций (средняя продолжительность гроз 20 ч/год). Исходя из графиков, определяют вероятное число повреждений n. Вероятное число повреждений, полученное из графиков, относится к отрезку линии длиной 100 км. Для определения абсолютного значения вероятного числа повреждений участка длиной L, число повреждений нужно умножить на отношение длин:

(8.1)

Полученные данные (8.1) сравнивать непосредственно с нормой нельзя,

т.к. последние относятся к участку линии длиной 100 км. Для их сравнения допустимое число опасных ударов молнии приводят к этой же длине (допустимое число опасных ударов молнии для зоновых линий связи равно 0,5):

(8.2)




Рисунок 8.1Ожидаемое число повреждений кабеля (n) на 100 км длины в год
Так как вероятное число ударов в нашем случае 0,21, то применять дополнительные меры защиты кабеля от ударов молнии не требуется.
1   2   3



Скачать файл (7486.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru