Проектирование внутризоновой ВОЛС (волоконно-оптической линии связи)на участке Чита-Могзон (Забайкальский край)

Подставляя значения в формулу, определим минимальную длину участка регенерации:

Подставляя значения в формулу, определим длину участка регенерации по широкополосности:

Это означает, что выбранная аппаратура и кабель обеспечивают большой запас по широкополосности на участке регенерации.

Учитывая особенности трассы (наличие участков протяженностью более 74 км), выбираем ВОСП на длину волны 1,55 мкм. Это позволит избежать установки необслуживаемых регенерационных пунктов.

Количество волокон заложено больше чем требуется из расчета того, что в дальнейшем их можно будет использовать для развития, организации транзита и сдачи в аренду.

И так, максимальная длина регенерационного участка будет равна 131 км, минимальная - 74 км.

5.2 Размещение регенерационных пунктов и организация электропитания

Рассчитанная длина регенерационных участков и расстояния между промежуточными пунктами позволяют избежать установки необслуживаемых регенерационных пунктов и организации дистанционного питания.

Все обслуживаемые регенерационные пункты будут размещаться в населенных пунктах, и питаться от местных электропитающих установок предприятий связи. В этих же пунктах будет осуществляться организация требуемого количество каналов. В данном случае будет один населенный пункт, п. Улеты. Схема размещения регенерационных пунктов и схема организации связи для проектируемого участка приведена на рисунке.

Аппаратура обслуживаемых регенерационных пунктов EZAN - NEC рассчитана на электропитание от источников постоянного тока напряжением минус (-21-29) В или минус (-36-72) В с заземленным изолированным плюсом.

6. Основные средства и методы измерения ВОЛС

6.1 Измерение затухания

Измерение затухания осуществляется на всех стадиях производства оптического кабеля, строительства и эксплуатации ВОЛС.

Таким образом, для оценки затухания ОВ необходимо измерить мощности оптического сигнала на входе и выходе ОВ.

Методы обрыва:

Метод обрыва отличается достаточно высокой точностью. Он позволяет выполнить измерения в пределах до 10 дБ с абсолютной погрешностью не более 0,03 дБм. Основной недостаток метода обрыва - при каждом измерении теряется 1…5 м волокна, так как приходится обрезать концы ОВ.

Метод обрыва основан на сравнении мощностей оптического излучения, измеренных при неизменных условиях ввода на выходе измеряемого образца ОВ длиной L (Р вых) и на входе короткого участка (Р вх), образованного за счет обрыва кабеля в начале измеряемого образца (L ? 1м). После регистрации мощностей Р вх и Р вых затухание определяется по формуле (6.1). Схема измерения представлена на рисунке 8.

В силу своих особенностей данный метод наиболее широко применяется при входном контроле.

Рисунок 8 - Измерение затухания ОВ методом обрыва: 1 - источник оптического излучения с фиксированной длинной волны; 2 - сместитель мод (исключает зависимость коэффициента затухания от внешних возбуждений); 3 - юстировочное устройство; 4 - измеряемое ОВ; 5 - приемник излучения; х - точка обрыва ОВ

Измерение вносимого затухания.

В процессе эксплуатации, при приемосдаточных измерениях ВОЛС применяют метод измерения вносимого затухания.

При измерении вносимого затухания определяют разность уровней мощности, воспринимаемой приемником излучения при его непосредственном подключении к источнику излучения. И мощности, поступающей на приемник при его включении на выходе измеряемого волокна, концы которого армированы оптическими соединителями. Схема измерения вносимого затухания представлена на рисунке 9.

По схеме на рисунке 9, а измеряется уровень мощности оптического излучения на выходе «эквивалентного источника излучения, который представляет собой источник 1 с подключенным к нему армированным по концам коротким отрезком ОВ. Уровень мощности p вх измеряется на выходе данного отрезка ОВ. Затем по схеме, приведенной на рисунке 9, б, измеряется уровень мощности p вых на выходе измеряемого ОВ. При этом оптическое излучение вводится в измеряемое оптическое волокно с выхода «эквивалентного источника излучения» путем соединения через проходную розетку армированных концов короткого отрезка волокна и измеряемого ОВ. Вносимое затухание определяется как разность уровней по формуле.

Рисунок 9 - Схема измерения уровня мощности оптического излучения на выходах «эквивалентного источника излучения» (а) и измеряемого ОВ (б): 1 - источник оптического излучения; 2 - приемник оптического излучения; 3 - индикатор уровня мощности; 4 - короткий отрезок (1….3 м), армированный по концам; 5 - измеряемое ОВ, армированное по концам; 6 - проходные розетки для разъемного соединения армированных волокон

Метод обратного рассеяния.

В основе метода лежит явление обратного рэлеевского рассеяния. При реализации этого метода измеряемое волокно зондируют оптическими импульсами, вводимыми в оптическое волокно через оптический направленный ответвитель. Из-за флуктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отраженный от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает обратно-рассеянный поток. Мощность этого потока, измеренная в точке ввода оптических зондирующих импульсов в волокно с некоторой задержкой t относительно момента посылки зондирующего импульса, пропорциональна мощности, обратно-рассеянной в точке кабеля, расположенной на расстоянии:

L х = t / 2

от места измерения.

Для реализации данного метода разработаны специальные приборы - оптические рефлектометры. Они обеспечивают одновременное определение целого ряда важнейших параметров: степени регулярности кабеля, мест неоднородностей и повреждений, потерь в местах соединений, затухания.

Упрощенная структурная схема измерения затухания методом обратного рассеяния приведена на рисунке 10.

Зондирующие импульсы поступают от источника излучения 2 через направленный ответвитель 3 в оптическое волокно 4. Поток обратного рассеяния регистрируется в чувствительном фотоприемником устройстве 5 и преобразуется в электрический сигнал, который после специальной обработки подается на вход устройства отображения 6.

Рисунок 10 - Структурная схема измерения затухания ОВ методом обратного рассеяния

Одной из основных операций при работе с оптическим рефлектометром является операция идентификации характеристики обратного рассеяния ОВ. На рисунке 11 представлен типичный вид этой характеристики (рефлектограммы), регистрируемой оптическим рефлектометром.

Рисунок 11 - Идентификация характеристики обратного рассеяния ОВ; а - схема измерения; б - рефлектограмма, 1 - рефлектометр; 2 - отрезки кабеля; 3 - место соединения строительных длин; 4 - точка соединения кабеля с прибором; 5 - точка соединения строительных длин; 6 - место неоднородности; 7 - конец кабеля

6.2 Измерение уровней оптической мощности

Измерение уровней оптической мощности производится в процессе строительства и эксплуатации ВОЛС. Для измерения уровня оптической мощности используют ваттметры поглощаемой оптической мощности. В них оптическое излучение с помощью метрологически аттестованного первичного преобразователя в электрический сигнал, по уровню которого и оценивают искомую величину.

При измерениях мощности важно обеспечить попадание всего поперечного сечения измеряемого потока оптического излучения на рабочую площадку фотоприемника.

6.3 Измерение коэффициента ошибок

Коэффициент ошибок - важнейшая характеристика линейного тракта.

Он измеряется как для отдельных участков регенерации, так и для тракта в целом. Для измерения коэффициента ошибок разработаны специальные приборы - коэффициента ошибок (ИКО), включающие генераторы псевдослучайных или регулярных последовательностей символов в коде, как линии, так и стыка, а также приемное оборудование, осуществляющее собственно измерение коэффициента ошибок.

Измерение коэффициента ошибок достигается путем посимвольного сравнения принимаемой и исходной последовательностей кодовых комбинаций. Такой способ выделения ошибок используется при организации измерений «по шлейфу». В этом случае коэффициент ошибок тракта измеряют с одной оконечной станции, а на противоположном конце устанавливают шлейф. Измеренное значение коэффициент ошибок оценивает качество при прохождении цифрового сигнала в обоих направлениях.

Другой метод выделения ошибок основан на свойствах, используемых для передачи в линии кодов, которые за счет избыточности позволяют обнаружить ошибку. В этом случае коэффициент ошибок может быть измерен «по направлению», когда выделение и фиксацию числа ошибок производят на приемном конце тракта (участка регенерации). Комплексы ИКО размещают на противоположных концах линейного тракта или регенерационного участка. Оценка коэффициент ошибок производится для каждого направления отдельно.

6.4 Измерение энергетического потенциала и чувствительности приемного оптического модуля

Энергетический потенциал - это разность между уровнем оптического сигнала на выходе передающего оптического модуля (ПОМ) и чувствительности приемного оптического модуля (ПрОМ). Чувствительность приемного оптического модуля - это минимальный уровень оптического сигнала на входе ПрОМ, при котором обеспечивается требуемый коэффициент ошибок.

Для измерения энергетического потенциала необходимо иметь линию с регулируемым затуханием. В качестве такой линии обычно используют оптический аттенюатор. При проведении измерений он контролирует коэффициент ошибок.

Аттенюатор может быть включен между ПОМ и ПрОМ одного пункта, если при этом используется калиброванный аттенюатор, то нет необходимости измерять указанные мощности на выходе передающего и входе приемного модулей, так как энергетический потенциал в данном случае будет равен затуханию, вносимому аттенюатором.

Аттенюатор может быть включен между станционным и линейным кабелем. Энергетический потенциал при этом измеряется по направлению от одного пункта к другому. Аналогично измеряют чувствительность ПрОМ. С помощью оптического аттенюатора на входе ПрОМ устанавливают такой минимальный уровень мощности, при котором коэффициент ошибок равен требуемому. После этого измеряют этот уровень мощности и находят чувствительность ПрОМ.

7. Организация и особенности строительства ВОЛС

Строительство волоконно-оптических линий связи так же, как и электрических кабельных линий связи, осуществляется строительно-монтажными управлениями (СМУ) акционерного общества «Союзтелефонстрой», а также передвижными механизированными колоннами (ПМК) концерна «Связьстрой» в системе которых организуются линейные или прорабские участки. Силами этих участков выполняются такие основные виды работ по строительству, как разбивка трассы линии и определение мест установки НРП на местности в соответствии с проектом на строительство, доставка кабеля, оборудования и других материалов на кабельную трассу, испытание, прокладка и монтаж кабеля и оконечных устройств, проведение приемосдаточных испытаний.

Опыт строительства ВОЛС выявил ряд существенных отличий в организации, технологии проведения линейных и монтажных работ по сравнению с работами на традиционных электрических кабелях связи. Эти отличия обусловлены в первую очередь своеобразием конструкции ОК: критичностью к растягивающим усилиям; малыми поперечными размерами и массой; большими строительными длинами; сравнительно большими величинами затухания сростков ОВ; невозможностью содержания ОК под избыточным воздушным давлением; трудностями в организации служебной связи в процессе строительство ВОЛС с ОК без металлических элементов; недостаточным развитием методов и отсутствием серийно выпускаемых приборов для измерений и отыскания повреждений на ОК.

Эти особенности определяют практически весь ход строительства. До начала поступления кабеля на строительства ВОЛС должны быть выполнены работы по обследованию помещений для проведения входного контроля кабелей, определено будущих трасс прокладки ОК. Должны быть решены вопросы организации служебной связи с помощью ультракоротковолновых радиостанций.

8. Строительство волоконно-оптической линии связи

8.1 Прокладка кабеля в кабельную канализацию

При прокладке и монтаже оптические кабели наиболее подвержены механическим нагрузкам: растяжению, изгибу, кручению, поперечному сдавливанию, вибрациям. Кроме механических воздействий вызывают изменения физических параметров ОК температурные изменения среды, окружающей кабель.

Одна из наиболее важных характеристик конструкции кабеля - допустимое усилие на растяжение. При прокладке в телефонную канализацию кабель испытывает наибольшие растягивающие усилия. Поэтому во время затягивания кабеля в канал необходимо контролировать силу тяжения и в случае необходимости (при случайных рывках) ограничивать.

В одном трубопроводе допускается прокладка нескольких ОК. Общее число кабелей в одном канале не должно превышать трех, суммарная площадь их сечения не должна превышать 20-25% площади сечения канала.

В кабельных колодцах и коллекторах, примыкающих к телефонным станциям, ОК прокладывается в защитных желобах прямоугольного сечения (30х33мм), выполненных из твердого полиэтилена и снабженных крышками.

Перед монтажом производится приемка проложенного кабеля, в процессе которой проверяется герметичность оболочки от проникновения влаги, правильности размещения и глубины залегания кабелей в траншее и канализации, а также целостность оптических волокон с помощью источника света.

8.2 Прокладка оптического кабеля в грунт

Прокладка оптического кабеля в разработанную траншею. Траншейный способ прокладки ОК в грунт аналогичен прокладке электрических кабелей. Кабель укладывается в заранее открытую траншею. Ширина траншеи наверху 0,3 м, на дне 0,1…0,2 м. Глубина прокладки кабеля 1,2 м.

Сравнивая траншейный способ прокладки с бестраншейным с помощью кабелеукладчика, следует отдать предпочтение последнему. Прокладка кабеля с помощью кабелеукладчика более производительна и сокращает трудоемкость в 10-20 раз. При использовании кабелеукладчика практически одновременно производится образование траншеи, размотка и укладка кабеля. Поэтому траншейный способ применяется лишь там, где использование кабелеукладчика невозможно по условиям местности (населенные пункты, сложная трасса, тяжелые грунты и т. д.).

Прокладка кабеля бестраншейным способом.

Прокладка кабеля с помощью кабелеукладчика (бестраншейная прокладка) является наиболее распространенным способом и широко применяется на трассах в различных условиях местности. В этом случае ножом кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно. При этом механические нагрузки на кабель достаточно высоки и могут изменяться в зависимости от рельефа местности и характера грунтов, конструкции и технического состояния кабелеукладчика и режимов.

Каждый участок трассы от сростка к сростку (расстояние равно примерно 1…3 км) должен быть предварительно подготовлен. В местах устройства сростков следует оставлять достаточный запас кабеля для последующего сращивания. Особенностью прокладки ОК является необходимость осуществления постоянного оптического контроля над 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 котловины размером 3х1,5х1,2м. Кабель в кассету заправляют с запасом 5 м.

Известны два варианта системы прокладки оптических кабелей.

Традиционная система прокладки с размещением кабельных барабанов сзади трактора, при этом кабель подается прямо с барабана в кассету без какого-либо изгиба и без необходимости прохождения через ролики или направляющие трубки. Устройство системы удобно в работе и позволяет водителю одновременно управлять кабелеукладчиком и барабаном.

Специализированная система прокладки (созданная специально для ОК), в которой кабельный барабан монтируется спереди трактора и кабель проходит над кабиной трактора через квадратную конструкцию с роликами или направляющими трубками, а затем через блок с гидропроводом, 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.

8.3 Прокладка ОК через водные преграды

Водные преграды кабель будет подвешиваться к опорам мостов, которые прикрепляются к имеющимся воздушным линиям тросом.

Для подвески оптического кабеля используется стальной трос, несущий основную нагрузку от воздействия ветра и гололеда. Несущий трос должен обеспечивать минимальный радиус изгиба оптического кабеля и ограничивать оказывающую на него нагрузку.

8.4 Строительство кабельных переходов через шоссейные, железные дороги методом горизонтального бурения

Чтобы не прекращать движения транспорта во время строительства кабельной линии, на пересечении трассы с шоссейными и железными дорогами кабели, как правило, укладываются в предварительно заложенные под проезжей частью трубы.

Число труб определяется проектом. Концы труб должны выходить не менее чем на 1 метр от края кювета и лежать на глубине не менее 0,8 м от его дна.

8.5 Монтаж оптического кабеля

Монтаж оптического кабеля подразделяется на постоянный (стационарный) и временный (разъемный). Постоянный монтаж выполняется на стационарных кабельных линиях, прокладываемых на длительное время, а временный - на мобильных линиях, где приходится неоднократно соединять и разъединять строительные длины кабелей.

Сварка оптического волокна.

Сварка является наиболее распространенным методом соединения волокон. Сварка заключается в местном нагреве границ раздела двух состыкованных и предварительно отцентрованных торцов волокон, в результате которого волокна сплавливаются друг с другом. В качестве источника энергии используется электрическая дуга, поскольку она позволяет довольно просто регулировать нагрев и работать в полевых условиях. Сварка оптических волокон осуществляется с помощью так называемых сварочных аппаратов.

Сварочный аппарат предусматривает следующие операции: скругление торцов волокон (предварительное оплавление), маломощной дугой до сплавления, что необходимо во избежание образования пузырьков; регулируемое встречное перемещение волокон в процессе сплавления для предотвращения горловины в месте сращивания; оптическое наблюдение для упрощения предварительной центровки волокон; изготовление защитного покрытия после сплавления волокон. Средние потери на сварочном стыке составляют 0,1…0,3 дб, прочность на разрыв стыка не менее 70% первоначальной прочности волокна.

8.6 Измерения, выполняемые в процессе монтажа ОК

Измерения в процессе монтажа ОК производится с целью оценки качества выполнения неразъемных соединений ОВ при сращивании строительных длин. Измерения рекомендуется проводить оптическим рефлектометром методом обратного рассеяния.

В ряде устройств, для сварки ОВ предусмотрена возможность грубой пороговой оценки затухания стыка ОВ. Обычно она показывает, больше или меньше нормы контролируемое затухание. Если больше, то соединение должно быть выполнено заново, если меньше, то необходимо уточнить оценку с помощью оптического рефлектометра.

Нормативно-техническая документация регламентирует при оценке затухания проведение измерений с двух концов кабеля (А и Б) и определение результатов измерений или среднеалгебраического значения результатов двух измерений в направлениях А-Б и Б-А по формуле:

8.7 Приемо-сдаточные испытания и составление паспорта ВОЛС

Приемо-сдаточные испытания выполняются представителями строительной организации и организации, принимающей построенную ВОЛС в эксплуатацию. Приемка осуществляется путем измерения параметров передачи оптического волокна между оконечными разъемами ОК.

На одномодовых оптических волокнах с большой пропускной способностью измеряют вносимое затухание и дисперсию всех волокон РУ.

Измерение затухания и дисперсии оптического волокна проводят в обоих направлениях передачи РУ от пункта А к Б и от Б к А, что позволяет учесть различия значений измеряемых параметров, обусловленные неоднородностью ВОЛС.

Таким образом, для проведения приемочных испытаний необходимо на обоих концах РУ иметь полные комплекты измерительной аппаратуры.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта была рассчитана волоконно-оптическая система передачи на магистральном участке г. Чита-пгт. Могзон. Могзон довольно развитый поселок с перспективами на дальнейший рост численности населения и предприятий, что говорит о необходимости модернизации существующей сети связи.

В результате проектирования выбран кабель марки ОКБ - НГ - 0,22 - 8. При прокладке трассы был выбран наиболее оптимальный вариант: прокладка в грунте, с некоторыми препятствиями.

В ходе проектирования была обоснована необходимость строительства волоконно-оптической линии связи; выбрана трасса прокладки оптического кабеля; выбрана система передачи; выбран оптический кабель, по которому она будет работать; рассчитаны параметры оптического кабеля; и рассмотрены вопросы строительства волоконно-оптической линии связи.

В результате расчетов были получены результаты:

1) Общее число каналов на участке: N=306 каналов.

2) Максимальная длина участка регенерации:

для длины волны равной 1,3 мкм ( = 0,35дБ / км)

для длины волны равной 1,55 мкм ( = 0,22 дБ / км)

3) Числовая апертура:

4) Нормативная частота:

5)Общее число передаваемых мод в световоде будет равно:

6) Величина потерь на поглощение:

7) Потери рассеяния:

8) Собственные потери: с = 0,14 дБ / км.

9) Суммарные потери оптического волокна: = 0,24 дБ/км.

10) Дисперсия: р = 6,5 пс / км * нм

11) Регенерация по широкополостности:

Данный проект может быть применен в строительстве ВОЛС Чита-Могзон. Поселок городского типа Могзон является поселением Хилокского района, одного из основополагающих в крае. Но связь между Читинским и Хилокским районами не соответствует современным стандартам. Проектирование современной ВОЛС между г. Чита и пгт. Могзон поможет настроить информационный поток между двумя районами. Проект взят с перспективами на будущее расширение сети, с возможным ростом абонентов.

оптический волоконный световод

Список используемых источников

1. Берганов И.Р. и др. «Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи» - М.: Радио и связь, 1989 г.

2. Верник С.М. и др. «Оптические кабели связи» - М.: Радио и связь, 1988 г.

3. Гроднев И.И., Верник С.М. «Линии связи» - М.: Радио и связь, 1988 г.

4. Гроднев И.И., Шварцман В.О. «Теория направляющих систем связи» - М.: Связь, 1978 г.

5. Ионов А.Д., Заславский К.Е. Волоконная оптика в системах связи и коммутации. Учебное пособие. В 2 ч. - Нск.: СибГУТИ, 1998 - 1999.

6. Катунин Г.П., Мефодьева Г.Д. Оформление конструкторских документов. Учебное пособие. Нск.: НКС, 1997. - 73с.

7. Муродян А.Г., Гольдфарб И.С., Иноземцев В.П. Оптические кабели многоканальных линий связи. - М.: Радио и связь, 1987. - 200с.

8. Недемев А.А. Забайкалье. Экономика ресурсы. - Иркутск: Восточно-Сибирское издательство, 1981 г.

9. Правила техники безопасности при работах на кабельных линиях связи и радиофикации - М.: Связь, 1969 г.

10. Правила пожарной безопасности на объектах Министерства связи - М.: Связь, 1975 г.

11. Попов Б.В. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи - М.: Радио и связь, 1995 г.

Размещено на Allbest.ru