Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Направляющие системы электросвязи - файл конспект НСЭС.doc


Лекции - Направляющие системы электросвязи
скачать (1104.6 kb.)

Доступные файлы (1):

конспект НСЭС.doc1715kb.11.12.2008 10:38скачать

Загрузка...

конспект НСЭС.doc

  1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
[gl] Глава 1.Современная электрическая связь. Электродинамика направляющих систем [:]


[gl] Тема 1.Общие принципы построения построения сетей связи ( телекоммуникации).[:]


Потоки различных видов информации необходимо передать на большие расстояния c большой достоверностью. Важную роль при этом играет электрическая связь. B зависимости от переда­ваемой информации электрическая связь подразделяется на сле­дующие виды: телефонную (передача речи); телеграфную (пере­дача текста); фототелеграфную (передача неподвижного изобра­жения); проводное вещание (передача музыкальных, речевых и других звуков); телевизионную (передача изображений движу­щихся объектов со звуковым сопровождением); видеотелефонную (телефонная связь, сопровождающая телевизионным изо­бражением разговаривающих); передачу данных (передача циф­ровой информации для обработки ее в ЭВМ или уже обработан­ную ими. K этому виду также относится передача сигналов управления и контроля для автоматики и телемеханики).

Любая система электросвязи может быть представлена в виде структурной схемы, представленной на рис. 1.1.



Источником и потребителем информации может быть человек, ЭВМ, устройство телемеханики или телеуправления и т.д. Преобразователями информации в сигнал и обратно могут быть: телеграфные и фототелеграфные аппараты, передающая и приемная ТВ-трубки и др.

Каналом электросвязи называют комплекс физических устройств и среду, при помощи которых электрические сигналы передаются из одного пункта связи в другой. Если распространение электромагнитной энергии (электрического сигнала) происходит в свободном пространстве (в диалектической среде), то канал связи называют радиоканалом (радиосвязь, релейная, спyтниковая и лазерная связь). Если канал связи предполагает нaличие границы раздела сред, вдоль которой канализируется электромагнитная энергия, то его называют проводным каналом. Проводные каналы создаются c помощью направляющих систем (линий связи), в качестве которых могут использоваться двухпроводные цепи (коаксиальные и симметричные), или волноводы (волоконно-оптические световоды). Двухпроводные симметричные цепи могут быть организованы как по низкочастотным кабелям городских и сель­ских телефонных сетей (ГТС и СТС), так и c помощью систем передачи (высокочастотные цепи), позволяющих по одной цепи одновременно передать значительное число информации одного или различных видов. Волоконно-оптические свeтоводы, рабо­тающие в оптическом диапазоне волн, позволяют передать очень большие объемы информации.

Для обеспечения надёжной работы направляющие системы оснащают дополнительными элементами и устройствами, кото­рые в совокупности носят название линейных сооружений связи. Совокупность линейных и станционных сооружений составляют единую систему - сеть электросвязи. Сеть электросвязи страны (СЭС) - комплекс технических средств электросвязи, взаимодей­ствующих на основе определенных принципов и обеспечиваю­щих возможности своевременно, качественно и полно удовлетво­рять все потребности населения страны, отраслей народного хозяйства, органов государственного управления и обороны, науки и просвещения, здравоохранения и культуры в разнообразных услугах связи.

Классические способы построения сети: полносвязанные, радиальные и радиально-узловые.

Первый вариант построения сети наиболее надёжен, но в тех­нико-экономическом отношении не выгоден. Радиальная схема построения сети наиболее дешевая, но она не имеет путей резервированная.

Наилучшие результаты дает сочетание радиальной и узловой схем сети. Радиально-узловая схема построения сети позволяет создать разветвленную, устойчивую и в то же время довольно экономичную сеть связи. Она характеризуется тем, что одноименные узлы связи непосредственно соединяются линиями не только c ниже стоящими узлами, но и между собой. Такое построение сети обеспечивает обходные связи по кратчайшим направлениям и позволяет получать два-три независимых выхода к любому узлу связи. Радиально-узловая схема обладает значительной гибкостью, маневренностью и живучестью.

По территориальному признаку первичные и вторичные сети электросвязи делятся на магистральные, внутризоновые и мест­ные.

Магистральная сеть соединяет каналами связи крупные города (областные центры) и столицу между собой по принципу «каждая c каждой». Внутризоновая сеть соединяет областной центр c районными центрами по радиальному способу. При этом предусматриваются прямые связи между взаимотяготеющими районными узлами. Местную сеть составляют сельские сети, соединяющие райцен­тры c селами, и городские сети.

B состав местной, внутризоновой и магистральной первичных сетей входят: сетевые станции, сетевые узлы и линии связи. Ли­нии связи в зависимости от первичной сети, которой она принад­лежит, присваивается название магистральной, внутриобластной и местной кабельной, радиорелейной и спутниковой.

В соответ­ствии c этим кабели связи называются магистральными, внутриобластными (зоновыми), СТС, ГТС.

Сельские телефонные сети (СТС) строят по радиально­узловому принципу. При этом в райцентре устанавливают цен­тральную станцию (ЦС), a в сельских населенных пунктах - оконечные станции (ОС). B свою очередь ЦС связаны c ЦС других районов и центром зоны.

Как правило, СТС строят по одноступенчатой схеме, предполагающей непосредственное соединение ЦС и ОС. Двухступенча­тая схема связи включает: узловые станции (УС), расположенных между ЦС и ОС.

Городская телефонная сеть обеспечивает соединение абонен­тов города друг c другом, а также возможность их выхода на ме­ждугородную сеть через междугородную телефонную станцию (МТС).

Система построения ГТС зависит от количества абонентов се­ти. B соответствии c этим ГТС можно подразделить на три основных типа: сети районных центров и городов внутриобластного значения; сети областных центров и городов республиканского значения; сети крупных промышленно-административных цен­тров.

Телефонные сети районных центров могут быть городского и сельского типов. Они состоят обычно из телефонной станции и линейных сооружений, соединяющих абонентов со станцией. B телефонную станцию включены местные (ведомственные) ком­мутационные установки и сельские телефонные станции. Также имеется междугородная телефонная станция.

Телефонные сети областных центров имеют значительно большее число абонентов, поэтому содержат несколько телефонных станций. Город делится на районы, в каждом из которых строят свою станцию. Районные станции соединяются друг c дру­гом по принципу «каждая c каждой». Кроме того, каждая район­ная станция соединяется c междугородной станцией.

В прошлом телефонные сети крупных промышленно-административных центров имели большое число районных телефонных станций, каждая из которых обслуживает определенную часть территории города. На этих сетях строялись АТС емкостью до 10000, a иногда и более номеров. При большей емкости сетей (свыше 90000 номе­ров) соединение между отдельными районными АТС (РАТС) осуществлялися через узловые АТС (УАТС). УАТС объединяет определенную группу РАТС, концентрируя исходящие или входящие сообщения этих РАТС. Отсюда название узлов - узел исхо­дящего сообщение (УИС) или узел входящего сообщения (УВС). На таких сетях связь между РАТС внутри узлового района осуществляется по принципу «каждая c каждой» или через свой узел входящего сообщения, a c РАТС другого района через УВС этих узловых районов.

Ограниченность по емкости АТС была связана с возможностями аналоговых и электронных АТС (1-го поколения). Настоящее время возможности цифровых АТС намного выше и при построении сетей уже не актуальны принципы построения ГТС с безузлообразованием, УВС,УИС. С помощью ЦАТС с концентраторами можно построить гибкие сети, но с учетом тенденции развития телекоммуникаций в мире, а также уже внедрением в реальную жизнь сетей NGN (Сети будущего поколения), построение ГТС с ЦАТС также не актуальны.

Основные преимущества сетей NGN:

  • Высокая масштабируемость;

  • Модульное расширение;

  • Поддержка оборудования разных производителей;

  • Быстрая разработка и внедрение новых видов услуг;

  • Добавление новых услуг и элементов сети вне зависимости от типа транспортной сети и способа доступа;

  • Низкая стоимость эксплуатации за счет эффективного использования сетевых ресурсов;

  • Полносвязность.

Особое место при построении сетей занимает участок сети связи от телефонной станции до абонентских оконченных устройств, который называют «последней милей (Last Мilе)» или абонентским доступом. На сегодняшний день наряду с новыми технологиями эксплуатируюся различные классические способы организации абонентской сети. Например, системы по­строения сети абонентских линий: шкафная и бесшкафная. Включение абонен­тов в телефонную станцию осуществляется через распредели­тельные коробки (РК), устанавливаемые на лестничных площад­ках домов, и распределительные шкафы (РШ), останавливаемые, как правило, в подъездах зданий. От телефонных станций в различных направлениях отходят крупные по емкости кабели, которые, разветвляясь на более мел­кие, вводятся в распределительные шкафы. Эти кабели вместе c относящимся к ним линейным оборудованием составляют маги­стральную сеть ГТС. От распределительных шкафов отходят меньшие по емкости кабели (50... 100 пар), которые, разветвляясь, вводятся в распределительные коробки емкостью 10х2. Данные кабели и относящееся к ним оборудование составляют распределительную сеть ГТС. Магистральные и распределительные кабе­ли в РШ заводят соответственно на магистральные и распределительные плинты. От распределительных коробoк к телефонным аппаратам абонентов прокладывают однопарные кабели.

Кроме классической организации абонетской сети применяются: цифровизация абонентских линий, применение оптического кабеля и беспроводный доступ.

Различают три основных типа линий связи: кабельные (КЛС), воздушные (ВЛС) и волоконно-оптические, основанные на использовании оптических кабелей (ВОЛС). Кабельные и воздуш­ные линии относят к проводным линиям, y которых направляю­щие систeмы образуются систeмами проводник-диэлектрик, a в ВОЛС используют световоды (оптические волокна) - диэлектри­ческие волноводы, направляющая система которых состоит из диэлектриков c различными показателями преломления.

Воздушные и кабельные линии относятся к симметричным цепям. ВЛС представляют собой совокупность симметричных цепей из металлических проводов, подвешенных на опорах c по­мощью изоляторов и специальной арматуры. Они имеют продол­жительный срок службы и по своим электрическим характери­стикам позволяют организовать связь на необходимые расстояния c применением систем передачи на частотах до 150 кГц. B на­стоящее время воздушные линии связи заменяют кабельными или волоконно-оптическими.

Проводные линии связи работают в килогерцовом и мегагерцовом диапазоне частот. Кабельные линии обеспечивают надеж­ную и помехозащищенную многоканальную связь на требуемые расстояния.

Направляющая система - это устройство, предназначенное для передачи электромагнитной энергии в заданном направлении. Таким канализирующим свойством обладают проводник, диэлек­трик и любая граница раздела сред c различными электрическими свойствами (металл - диэлектрик, диэлектрик - воздух и др.).

Роль направляющей системы могут выполнить металлическая линия (кабель, волновод), диалектическая линия из материала c диалектической проницаемостью ε>1 (диалектический волно­вод, волоконный световод), a также металло-диэлектрическая линия (линия поверхностной волны).

K группе симметричных цепей относят воздушные линии связи и симметричные кабели. Эти цепи состоят из двух проводников c одинаковыми электрическими и конструктивными свойствами. B коаксиальном кабеле проводник «a» концентрически расположен внутри проводника «б», имеющего форму полого цилиндра. Внут­ренний проводник отделен от внешнего изоляцией из диэлектрика. [kgl]


[gl]Тема 2. Конструкция и характеристика основных видов линий связи. [:]


Кабелем связи называется электротехническое изделие, со­держащее изолированные проводники, объединенные в единую конструкцию и заключенные в общую металлическую или пласт­массовую оболочку и защитные покровы.

Электрические кабели классифицируют по следующим признакам: область применения, спектр передаваемых частот, конст­рукция, условия прокладки и эксплуатации.

1. В соответствии c построением сети связи, в зависимости от области применения, кабели связи подразделяют на магистральные, зоновые (внутриобластные), местные (городские и сель­ские), станционные (внутриобъектные).

2. По спектру передаваемых частот кабели делят на низкочастотные (до 10 кГц) и высокочастотные (свыше 10 кГц).

З. В зависимости от условий прокладки и эксплуатации кабели подразделяют на воздушные (подвесные), подземные (для пpoкладки в грунте), подводные и кабели для прокладки в канализации.

4. По конструкции и взаимному расположению проводников цепи электрические кабели бывают симметричные и коаксиальные. Симметричная цепь (пapa) состоит из двух изолированных проводников c одинаковыми конструктивными и электрическими свойствами. У коаксиальной цепи внутренний проводник концен­трически расположен внутри внешнего проводникa, имеющего форму полого цилиндра (рис. 2.1, ж). Внутренний проводник изолирован от внешнего различными изоляционными прокладка­ми (шайбами, баллонами, корделями и т.д.).

Конструктивные элементы электрических кабелей. B кон­структивном отношении кабель состоит из сердечника и защит­ных покровов. Сердечник - это скрученные в определенном по­рядке изолированные проводники, образующие электрические цепи. Защитные покровы - это влагонепроницаемая оболочка (ме­талл, пластмасса и металлопластмасса) и наружные покровы (джут, броня, шланг).

Сердечник содержит следующие конструктивные элементы:

1. Токопроводящие жилы - изготавливают из меди, алюминия или алюминия и меди (биметалла). Медь, как правило, использу­ют отожженную, мягкую марки ММ c удельным сопротивлением ρ=0,01754 Ом•мм2/м и температурным коэффициентом сопротив­ления постоянному току аr0= 0,004 (1/град).

Для ВЧ кабелей связи чаще всего применяют медные жилы диаметрами 0,9 и 1,2 мм, a также алюмомедные жилы (на алюми­ниевую жилу наносят тонкий слой меди). B подводник и радио­частотных кабелях используют многопроволочную жилу, со­стоящую из скрученных проволок разного сечения.

Для городских кабелей применяют медные жилы диаметром 0,32; 0,4; 0,5 и 0,7 мм. B коаксиальных кабелях в качестве внеш­него проводника служат цилиндрические медные трубки c про­дольным швом, гофрированные или оплеточные, а также алюми­ниевые трубки.

2. Изоляция токопроводящих жил. Для изоляции жил кабелей связи наряду c бумагой используют полимеризационные пласт­массы - полистирол (стирофлекс), полиэтилен, фторопласт. При конструировании кабельной изоляции стремятся сделать так, чтобы количество твердого диэлектрика было минимальным, обес­печивающим устойчивость изоляции и жесткость конструкции кабеля, а количество воздуха, как наилучшего диэлектрика.

Известны следующие конструкции сплошной и воздушной комбинированной изоляции в кабелях связи:

трубчатая - выполняется в виде бумажной или пластмассовой ленты, наложенной в виде трубки (рис. 2.1, а);

кордельная - состоит из корделя, накладываемого на провод­ник по спирaли, из тонкой ленты, наложенной поверх корделя (рис. 2.1, б);

сплошная - выполняется из сплошного слоя пластмассы (рис. 2.1, в);

пopистая -образуется из слоя пенопластa (рис. 2.1, г);

баллонная - представляет собой тонкостенную пластмассовую трубку, внутри которой свободно располагается проводник. Трубка периодически в точках или по спирали обжимается горя­чим инструментом и надёжно удерживает после затвердевания жилу в центре изоляции (рис. 2.1, д, е);

шайбовая - выполняется в виде шайб из твердого диэлектрика, насаживаемых на проводник через определенное расстояние (рис. 2.1, ж).

Наибольшее применение находят следующие виды изоляции:

- для кабелей ГТС и СТС трубчатая бумажная, сплошная по­лиэтиленовая, пористая бумажная и полиэтиленовая;

- для симметричных ВЧ кабелей кордельно-бумажная, кордельно-полистирольная, сплошная и пористо-полиэтиленовая.

Изолированные жилы, скрученные определенным образом, образуют элемнтрные группы. Жилы скручивают для защиты от взаимных электромагнитных влияний.

B симметричных кабелях применяют следующие наиболее распространенные способы скрутки изолированных проводников в группы (рис. 2.2):

- парная скрутка (П) - два изолированных проводника скру­чиваются c шагом до 300 мм, обозначается 1x2 (одна пара);

- звездная скрутка (3) - четыре изолированные жилы, распо­ложенные по углам квадрата, скручивают c шагом 150...300 мм, обозначается 1х4 (одна четверка);

- двойная парная скрутка (ДП) - две предварительно свитые пары скручивают между собой в четверку c шагoм 150...300 мм;

Скрученные в группы изолированные жилы систематизируют по определенному закону и объединяют в общий кабельным сердечник. Различают сердечники c однородной (одинаковая структypa элементарных групп - четверки, пары) и неоднородной (раз­нородные по структуре и диаметру элементарные группы) скрутками. В зависимости от характера образования сердечника различают повивную и пучковую скрутки (рис. 2.3).

B повивной скрутке элементарные группы располагают после­довательными концентрическими слоями (повивами) вокруг цен­трального повива, состоящего из 1...5 групп (рис. 2.3, a, б). Смежные повивы скручивают в противоположные стороны для уменьшения взаимного влияния и придания кабельному сердеч­нику большей механической прочности.



При пучковой скрутке группы сначала объединяют в пучки (50 или 100 групп), a затем, пучки скручивают вместе, образуя сердечник кабеля (рис. 2.3, в). Пучковую скрутку применяют лишь для НЧ кабелей ГТС. Также применяется разнонаправленный способ скрутки кабелей ГТС, заключающийся в том, что от­дельные отрезки кабеля имеют попеременно то правую, то левую скрутку (SZ-скрутка).

Защитные покровы. Сердечник кабеля покрывают поясной изоляцией из полиэтиленовой или бумажной ленты и заключают в герметичную оболочку для защиты жил от влаги, света и других атмосферных факторов, а также механических и электромагнит­ных воздействий. Оболочки бывают металлические (свинцовые, алюминиевые, стальные, гофрированные), пластмассовые (поли­этиленовые) и металлопластмассовые.

K металлическим оболочкам относятся главным образом свинцовые, алюминиевые и стальные. Свинцовые оболочки на­кладываются на сердечник методом опрессовывания в горячем виде. Чтобы свинцовая оболочка имела большую твердость и вибростойкость, ее изготавливают из легированного свинца c присадкой 0,4...0,8% сурьмы. Алюминиевые оболочки выпрессовывают в горячем виде или изготавливают из ленты со сварным продольным швом при помощи аргонно-дуговой сварки или сварки токами высокой частоты. Алюминиевые оболочки более предпочтительны, так как они легкие, дешевые и обладают высо­кими экранирующими свойствами. Однако они сильно подвержены электрохимической коррозии, поэтому их надежно защищают полиэтиленовым шлангом c предварительно наложенным слоем битума. Стальные оболочки изготавливают путем сварки. Для повышения гибкостю их гофрируют, a c целью защиты от корро­зии покрывают полиэтиленовым шлангом.

Из пластмассовых оболочек наибольшее применение получи­ли полиэтиленовые и поливинилхлоридные. Пластмассовые обо­лочки сочетают влагостойкость, стойкость против коррозии, придают кабелю гибкость, легкость и вибростойкость. Однако через пластмассу постепенно диффундируют водяные пары, что приво­дит к снижению сопротивления изоляции кабеля. Поэтому поли­этиленовые оболочки используются в кабелях c полиэтиленовой изоляцией жил. Поливинилхлоридные оболочки по причине низ­кой влагостойкости применяются в основном в станционных кабeлях. Достоинством поливинилхлоридных оболочек является большая огнестойкость.

Из металлопластмассовых оболочек в кабельной технике на­ходит применение алюмополиэтиленовая оболочка, представ­ляющая собой полиэтиленовую трубку, металлизированную внутри слоем алюминиевой фольги.

Металлические оболочки не только защищают сердечник кабeля от механических воздействий, но и выполняют функцию экрана, т.е. защищают электрические цепи от электромагнитных воздействий. При прокладке кабелей непосредственно в земле или в воде они обязательно снабжаются дополнительной защи­той. Защита включает подушку, броневой покров и наружный покров. Подушка бронированных кабелей обычно состоит из по­следовательно наложенных слоев битумного состава и пропитан­ной кабельной пряжи (джута). Броневой покров (броня) выполня­ется из стальных лент, плоской или круглой стальной проволоки. Поверх брони на кабель накладывается наружный покров, со­стоящий из пропитанной битумом кабельной пряжи. B кабелях c алюминиевыми и стальными оболочками и бронепокровами, которыe сильно подвержены коррозии, применяются усиленные защитные покровы из вязкого подклеиваемого битумного слоя и стирофлексного шланга.

Для удобства классификации и пользования электрическим кабелям связи присваивается буквенно-цифровое обозначение - марка кабеля, которая позволяет определить его конструкцию и назначение.

Под маркой кабеля понимается система условных обозначений, отражающих при помощи букв и цифр основные классификации.­

Первые одна или две буквы определяют назначение кабеля.

1. Магистральные симметричные кабели обозначают буквами МК, магистральные коаксиальные-буквами КМ.

2. Зоновый кабель (симметричный) - ЗК; внутризоновый коаксиальный - ВК.

3. Местные кабель: КС - кабель сельский; Т – телефонный низкочастотный. Марки низкочастотных кабелей отличает стоящая на втором месте буква: «С» - станционный (ТС); распредели­тельный (ТР); дальней связи «З» (обозначает звездную четвероч­ную скрутку, например, ТЗБ).

Малогабаритные коаксиальные кабели имеют маркировку МКТ (с трубчато-полиэтиленовой изоляцией). Основу марок радиочастотных кабелей составляет буква "Р».

Последующие одна или две буквы обозначают особенность конструкции или материал изоляции кабеля. Например, звездная скрутка НЧ кабеля обозначается буквой 3, полиэтиленовая изоляция - П, кордельно-лолистирольная (стирофлексная) изоляция - С, трубчато-полиэтиленовая - T. Бумажная изоляция в симметричных и шайбавая изоляция в коаксиальных кабелях не имеет буквенных обозначений (маркируются отсутствием буквы).

Последние одна или две буквы марки кабеля обозначают материал и род защитного покрова.

Оболочка: голый освинцованный кабель обозначается буквой Г, стальная оболочка - буквой C или Ст, алюминиевая оболочка - буквой A. Свинцовая оболочка маркируется отсутствием буквы.

Броня: буква Б - бронирование кабеля двумя стальными лентам с наружным джутовым защитным покровом; К - бронирование, круглыми оцинкованными проволоками c наружным покро­вом; БГ - бронированный голый, т.е. без наружного защитного покрова.

При наличии противокоррозионных изолирующих покровов в подброневой подушке к обозначению прибавляются строчные буквы: л - слой поливинилхлоридных лент, п- полиэтиленовый шланг; в - поливинилхлоридный шланг. При наличии таких на­ружных покровов буквы Шп обозначают полиэтиленовый шланг.

B конце марки кабеля указывают число жил или коаксиальных пар и диаметр жил (проводников). Например, четырехчетверочный кабель c жилами диаметром 1,2 мм имеет следующее обозна­чение: 4x4-1,2; пятисотпарный городской кабель c жилами диаметром 0,32 мм имеет цифровое обозначение: 500х2-0,32; одна четверочный коаксиальный кабель обозначается: 4-2,6/9,4.

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) - это вид систем передачи, при котором информация передаётся по оптически диэлектрическим волноводам, называемым «оптическое волокно».

Волоконно-оптическая сеть - это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю.

Достоинства ВОЛC:

1. Широкая полоса пропускания обусловлена высокой частой несущей 1014 Гц. Это даёт потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду;

2. Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания путем передачи различно модуляции сигналов c малой избыточностью кода;

3. Высокая помехозащищенность объясняется тем, что волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования. многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения;

4. Малое затухание светового сигнала в волокне позволяет строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 километров и более;

5. Малый вес и объем; внешний диаметр оптического кабеля, (1,5 см) в несколько раз меньше медного телефонного кабеля такой же пропускной способностью;

6. Высокая защищенность от несанкционированного доступа обусловлена тем, что ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приемо-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности ВОЛС могут мгновенно отключи «взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги;

7. Гальваническая развязка элементов сети - данное пре­имущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно позволяет избежать электрических «земель­ных» петель;

8. Взрыво- u пожаробезопасность - из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях;

9. Экономичность - волокно изготавливают из кварца, более распространённого, в отличие от меди, материала. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции (уменьшается количество повторителей на протяженных линиях);

10. Длительный срок эксплуатации - срок службы ВОК со­ставляет 25 лет, за это время может смениться несколько поколений стандартов приемо-передающей аппаратуры.

Наряду c преимуществами, волоконно-оптические системы имеют ряд недостатков, обусловленных главным образом дороговизной прецизионного монтажного оборудования и надежностью лазерных источников излучения.

Высока стоимость интерфейсного оборудования (оптические приемники и передатчики, пассивное коммутационное оборудование, оптические соединители и разветвители). Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке ВОЛС также остаётся высокой.

Несмотря на перечисленные недостатки, преимущества от применения ВОЛС значительны, поэтому дальнейшее развитие технологии ВОЛС в информационных сетях является перспективным.

По существу ВОЛС состоит из модулей и узлов, которые присутствуют в любой рaдиотехнической системе передачи инфор­мации. Ряд особенностeй оптического диапазона и используемой в нем элементной базы наклaдывает свои ограничения на конст­рукцию отдельных узлов системы или приводит к техническим решениям, отличным от традиционных. Существуют анaлоговые и цифровые волоконно-оптические системы связи. Из-за значи­тельной сложности обеспечения требуемых качественных показателей оптического тракта аналоговые системы не получили ши­рокого распространения и большинство современных ВОЛС предназначены для передачи цифровых сигналов.

Типовая схема системы связи, использующей ВОЛС, показана на рис.


Параметры и характеристика оптических кабелей рассматривается подробно на практических занятиях.

Оптическим кабелем (ОК) называется кабельное соединение, содержащее одно или несколько оптических волокон, объединен­ных в единую конструкцию, обеспечивающую иx работоспособность в заданных условиях эксплуатации (5). Оптические волок­на, модули или жгуты заключают в общyю оболочку, поверх ко­торой в зависимости от условий эксплуатации может быть нало­жен защитный покров.

По назначению оптические кабели делятся на магистральные, зоновые, городские, станционные (внутриобъектовые и монтаж­ные).

Магистральные ОК предназначены для передачи информации на большие расстояния, и поэтому они должны обладать малым затуханием, дисперсией и большой широкополосностью.

Зоновые кабели предназначены для связи областного центра c районами и городами области. Дальность связи, как правило, составляет порядка сотни километров.

Городские оптические кабели используются в качестве соеди­нительных линий между районными АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (5...10 км) и большое число каналов. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Сельские ОК предназначены для организации сельской теле­фонной связи, имеют преимущественно четырехволоконную конструкцию и прокладываются в грунт или подвешиваются по опорам.

Объектовые кабели служат для передачи различного рода ин­формации внутри объекта. Сюда относятся кабели для информа­ционных систем отдельных объектов (самолет, корабль и др.), a также для организации различных видов учрежденческой связи.

Монтажные ОК предназначены для внутреннего и межблочного монтажа аппаратуры.

По условию прокладки кабели делятся на воздушные, подзем­ные, подводные.

Кабели воздушной подвески (рис. 2.4) подвешиваются на опо­рах различного типа и делятся:

- на самонесущие - с несущим тросом или без него, подве­шиваемые на опaраx ЛЭП и контактной сети железных дорог;

- прикрепляемые - кpепятся к несущему проводу c помощью диэлекрических шнуров или ленты, или же с помощью специ­альных зажимов, или спиралевидных отрезков метaллической проволоки;

- навиваемые - навиваются вокруг существующего, напри­мер, фaзового провода или провода заземления (грозотроса), встраиваемые в грозотрос.

Кабели подземной прокладки делятся:

- на кабели, прокладываемые в кабельной канализации и туннелях;

- кабели, закапываемые в грунт;

- кабели автоматической прокладки в специальных поли­этиленовых трубах.

Подводные кабели делятся:

- на кабели, укладываемые на дно несудоходных рек, неглубоких озер и болот (используются при прохождении водных пре­град небольшой длины);

- кабели, укладываемые на дно морей и океанов (что может означать не только укладку на дно, но и закрепление на определенной глубине или закапывание в донный грунт на определен­ную глубину).

Основным элементом ОК является оптический волновод - круглый стержень из оптически прозрачного диэлектрика (на­правляющая среда, структура которой обеспечивает распространение оптического излучения вдоль нее [5]). Оптические волно­воды из-за мaлых размеров поперечного сечения обычно называ­ют волоконными световодами или оптическими волокнами (ОВ).

Для изготовления ОВ используют однородные стёкла высокой частоты и качества. При этом в зависимости от назначения кабеля в конструкцию закладываются одномодовые (магистральные), многомодовые градиентные (зоновые и городские) или многомодовые ступеньчатые волокна (городские и объектовые кабели).

Стеклянное двухслойное волокно для защиты от механических и атмосферных воздействий и усиления конструкции снаружи имеет полимерное покрытие.

B некоторых конструкциях волокно свободно расположено в трубке из фторопласта - оптического модуля (рис. 2.6). Про­странство между волокном и модулем иногда заполняется синтетическими нитями.



Кроме оптических волокон (модулей) ОК может состоять из следующих элементов:

- силовых (упрочняющих) стержней, принимающих на себя продольное усиление;

- заполнителей в виде сплошных пластмассовых нитей;

- армирующих элементов, повышающих стойкость кабеля к механическим воздействиям;

- наружных защитных оболочек, предохраняющих от проникновения влаги и внешних механических воздействий.

ОВ имеют высокий модуль упругости по сравнению c боль­шинством материалов, используемых в конструкциях ОК. Поэтому, когда продольная сила деформирует кабель, самое большое напряжение развивается в ОВ, что в конечном итогe может привести к его обрыву. Чтобы избежать появления слишком больших напряжений в ОВ и обеспечить высокую механическую проч­ность ОК, в его конструкцию вводят дополнительные силовые (упрочняющие) элементы. Материал для силовых элементов дол­жен обладать высоким модулем упругости и пределом прочности на разрыв, a также иметь малый удельный вес. Применяются синтетические (высокопрочные материалы) и металлические (сталь, медь, алюминий), силовые элементы.

Различают два варианта взаимного расположения силовых элементов и ОВ. B первом случае силовой элемент располагают в центре кабeля, a ОВ - концентрично относительно центрального элемента. Во втором случае силовые элементы размещают на периферии c внешней стороны пучка ОВ.

При центральном расположении силового элемента обеспечивается максимальная гиб­кость. При периферийном расположении силовых элементов гиб­кость кабеля меньше, однако, конструкция эффективнее противо­стоит радиальным усилиям и ударам.

Наружная оболочка ОКС содержит демпфирующую и защит­ную оболочки. Демпфирующую оболочку изготавливают из по­ристой пластмассы, a в качестве наружной оболочки наибольшее распространение получили пластмассовые оболочки из полиэтилена. Такие оболочки используют для монтажных, объектовых кабелей, a также кабелей ГТС, прокладываемых в телефонной канализации. В ОК для подзeмной прокладки моryт использо­ваться алюминиевые оболочки c защитным полиэтиленовым шлангом от коррозии. Различают также ОК c броней из стальных проволок, стальной ленты, стальной оплетки, стеклопрутка, c жилами для дистанционного питания (ДП) и без них. Подводные кабели имеют полиэтиленовую оболочку и стальную круглопроволочную броню.

B зависимости от конструкции сердечникa наибольшее распространение получили 3 группы констpукций ОК: кабели повинной скрутки (модульная конструкция), с фигурным (профилированным) сердечником, ленточного типa (плоская конструкция) (рис. 2.7 - 2.9).

Кабели первого типа имеют повинную скрутку сердечника по аналогии c электрическими кабелями (рис. 2.7).



ОК второй группы (рис. 2.8) имеют в центре армированный силовыми элементами фигурный пластмассовый сердечник c пазами, в которых размещены оптические волокна. Пазы и соответственно волокна расположены по геликоиде, и поэтому волокнa не испытывают продольного усиления на разрыв. Такиe кабели содержат обычно 4, 6, 8, 10 волокон. Если необходим кабель большей емкости, то в сердечник закладывают несколько таких модулей.





Кабель ленточного типа (рис. 2.9) состоит из набора плоских пластмассовых лент, в которые вмонтировано определенное чис­ло (чаще всего 12) оптических волокон. B стопке расположено 6, 8 или 12 лент.

Оптические кабели связи (ОКС) выпускаются многими ком­паниями, как зарубежными (Аlсаtеl, АМР, ВIСС Cables Соm­раnу/ВIСС KWO Kabel GmbН, Focas, Fujikura, Hellukabel, Lucent Technologies, Mohawk/CDT, NC Cables, Philips, Pirelli, Samsung, Siemens, Sumitomo), так и странами СНГ («Москабельмет», Мо­сква (теперь «Москабель-Фуджикура»); «Оптен», Санкт­-Петербург; «Оптика-кабе.ль», Москва (теперь « Москабель­Фуджикура»); «Самарская оптическая кабельная компания (СОКК)», Самара; «Завод «Сарансккабель»», Саранск; «Севка­бель-оптик», Санкт-Петербург, «Трансвок», Боровск, Калинин­градской обл.; « Электропровод», Москва, и другие). Российские и другие компании стран СНГ, как правило, используют импортноe оборудование и волокно (например, волокна фирмы Coгning, Аlсаtеl, Fujikura), их продукция соответствует мировому уровню качества и подтвер­ждена соответствующими сертификатами, что позволяет исполь­зовать ее c выгодой для отечественного потребителя.

Как показывает практика, разные фирмы-производители ис­пользуют различные обозначения для оптических кабелей, поэтoму маркировка иногда различается.

Маркировка ОКС может быть записана условно в следующем виде:

NNNPB-H-n1-n2-n3/n4-n5/n6-A,


где n1 - диаметр сердцевины ОВ обычно равный 10 мкм для од­номодовых волокон или 50 (62,5) мкм для многомодовых ОВ (по­ кaзатель в марке кабеля может быть опущен);

n2 - номер разработки конструкции данного типа ОК;

n3 - максимaльное затухание ОВ, дБ/км;

n4 - максимальная дисперсия ОВ, пс/(нм*км) (показатель в марке кабеля может быть опущен);

n5 - числo ОВ;

n6 - число медных жил для дистанционного питания (ДП)

(показатель в марке кабеля может быть опущен);

NNN -наименование кабеля, определяемое его назначением и рабочей длиной волны ОВ.

Р - обозначение типа метaллической оболочки (при отсутствии металлической оболочки опускается);

B - обозначение типа бронепокрова (может быть опущено);

H -параметр, указываемый в маркировке кабелей c не распро­страняющей горение оболочкой;

A - параметр, указываемый в маркировке кабелей, для оптиче­ских волокон которых характерна избирательность коэффициента широкополосности (например, от 500 до 800 МГц•км).

Различают следующие группы оптических кабелей: магистральный (Л), зоновый (3), городской (К), полевой (П), подводный грузонесущий (Г), подводный негрузонесущий (Н), для стационарных объектов и сооружений (С), для подвижных объектов (бортовой) (Б), специальный для дистанционного управления (Д), монтажный (М), шнур (Ш). Группы подразделяются на подгруппы: для стационарной прокладки (С), для нестационарной про­кладки (Н).

B настоящее время отечественной промышленностью выпус­каются оптические кабели следующих наименований:

ОН - станционный кабель на длину волны 0,85 мкм;

ОКС - оптический кабель станционный на длину волны 0,85 мкм;

ОК - линейный оптический кабель для ГТС на длину волны 0,85 мкм;

ОКК - то же, на длину волны 1,3 мкм;

ОЗКГ - линейный оптический зоновый кабель c броней из круглых проволок для прокладки в грунт c ОВ на длину волны 1,3 мкм;

ОКЗ - линейный оптический кабель для зоновых линий связи c ОВ на длину волны 1,3 мкм;

ОМЗКГ - оптический одномодовый кабель для магистральных и зоновых линий связи для прокладки в грунт c ОВ на длину волны 1,3 мкм;

ОМЗВ - то же, для прокладки под водой c ОВ на длину волны ., 1,3 мкм;

ОКЛ - линейный оптический одномодовый кабель для маги­стральных и зоновых линий связи c ОВ на длину волны 1,55 мкм; ОКГ - специальный оптический одномодовый кабель линейный для магистрaльных и зоновых линий связи c ОВ на длину волны 1,55 мкм для прокладки в грунт;

ОКВ - то же, но для прокладки под водой на глубину до 500 м. B конструкциях ОКС используются медные и алюминиевые металлические оболочки, которые маркируются соответственно буквами M и A. Бронепокровы ОК маркируются, следующим образом: из круглых проволок - K; из стaльных лент - Б; из сталь­ных проволок (оплетка) - O; из стеклопрутка - C. Если кабель имеет оболочку, не распространяющую горение, то в конце на­именования после обозначения типа бронепокровов указывается буква H. Например, ОКК-H-50-01-0,7-8; ОКЗК-Н- 0,7- 4/4.

Для ГТС были разработаны следующие типы оптических кабeлей: ОК-50-2-5-4, ОК50-2-3-4, ОК-50-2-5-8, ОК-50-2-3-8. Они предназначены для прокладки в телефонной канализации, трубах, блоках и коллекторах ручным или механизированным способами.

Станционные кабели, предназначенные для работы в помеще­ниях телефонных станций, имеют следующую маркировку: ОН­50-1-5-1, Он-50-l-3-1, Он-50-l-5-2, ОН-50-1-3-2. Во всех кабелях ГТС в основу конструкции заложен оптический модуль.

Для зоновых сетей: ОЗКГ-1-0,7-4/4; ОЗКГ-2-0,7-4/0. Все они имеют гидрофобное заполнение сердечника, градиентные оптиче­ские волокна c диаметрами сердцевины 50 мкм, оболочки 125 мкм и километрическим ослаблением 0,7... 1,5 дБ/км. Числитeль в дроби марки кабеля означает число оптических волокон, а знаменатель - число медных жил для дистанционного питания.[kgl]

  1   2   3   4



Скачать файл (1104.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации