Магистральная сеть связи Улан-Удэ-Иркутск

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра КТРС

Пояснительная записка

к курсовому проекту

«Магистральная сеть связи Улан-Удэ-Иркутск»

Факультет: РЭФ

Студенты: Матвеев А.А.

Группа РКС 10-41

Преподаватель: Денисов А. Н.

Новосибирск

2006



Содержание

Введение

1. Выбор трассы линии связи и определение числа каналов

2. Выбор волоконно-оптической системы передач

3. Выбор оптического кабеля связи

4. Расчет параметров световода

4.1 Расчет затухания световода

4.2 Расчет дисперсии световода

5. Определение длины регенерационного участка на основе расчета затухания и дисперсии

6. Монтаж

6.1 Инструменты, расходные материалы, приборы

Вывод

Список использованной литературы

связь световод дисперсия кабель



Введение

Цифровая связь по оптическим кабелям (ОК), приобретающая всё большую актуальность, является одним из главных направлений научно-технического прогресса.

На сегодняшний день наметились две основных тенденции в развитии научно-технического прогресса: снижение себестоимости услуг связи и повышение её качества.

Преимущества цифровых потоков в их относительно лёгкой обрабатываемости с помощью ЭВМ, возможности повышения отношения сигнал/шум и увеличения плотности потока информации.

После того как были открыты фундаментальные законы оптики, еще не один век понадобился, чтобы, пользуясь этими законами, создать оптоволоконную технологию. Хотя уже во второй половине девятнадцатого века Джон Тиндалл продемонстрировал возможность направленного распространения света по водяной струе, а в двадцатых годах нашего столетия были созданы первые твердотельные световоды, по которым уже передавали изображение, настоящий скачок оптоволоконная технология получила в 50-60-х годах, когда был изобретен лазер, а технологи научились создавать тонкие, прочные и гибкие стеклянные нити.

Оптоволоконная технология существенно выделяется среди других способов передачи информации рядом преимуществ. Главным преимуществом является колоссальная пропускная способность оптоволоконных линий связи. Гигабитный Ethernet только появляется, а локальные оптоволоконные сети уже сейчас могут работать на больших скоростях. В системах многоканальной связи позволяет образовать сотни тысяч телефонных каналов. Следует также учесть, что в традиционных кабельных линиях связи увеличение скорости передачи данных (зависящей от рабочей частоты) приводит к увеличению потерь. Одномодовые оптоволоконные линии свободны от этой досадной закономерности.

Преимущества оптических систем передачи (СП) перед СП работающими по металлическому кабелю заключается в:

устойчивость к электромагнитным воздействиям;

отсутствие излучения у оптоволоконного кабеля;

привлекательные массово-габаритные параметры;

защищенность от несанкционированного доступа;

возможности получения световодов с малым затуханием и дисперсией, а значит увеличение дальности связи;

широкая полоса пропускания (ПП),значит большая информационная ёмкость;

пренебрежимо малые перекрестные помехи;

низкая стоимость материла ОК;

возможность усовершенствования системы при полном сохранении совместимости с другими СП.

Учитывая, что доля затрат на кабельное оборудование составляет значительную часть стоимости связи, а цены на ОК в настоящее время остаются достаточно высокими, возникает задача повышения эффективности использования пропускной способности ОВ за счёт одновременной передачи по нему большего объёма информации.

Таким образом, чтобы передавать информацию с помощью волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), она должна иметь очевидную структуру и состоять из:

передатчика - источника светового сигнала;

приемника - светочувствительного элемента;

среды распространения - оптоволокна.

Наибольший интерес вызывает главный элемент ВОЛС - оптическое волокно.

Классификация оптических кабелей связи

Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы. Существующие ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.

Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.

Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.

Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.

Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).

Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Они выполняются в виде жгутов или плоских лент.

Конструкция отдельно взятого оптического волокна достаточно проста.

Сердечник из оптически более плотного материала окружен оболочкой с меньшим коэффициентом преломления и все это покрыто защитной оболочкой (рис.1). Оптическое волокно - типичный диэлектрический волновод электромагнитных волн.

Когда поток света пересекает границу раздела двух сред с показателями преломления n1 и n2 то, как известно, наблюдаются два явления: преломление и отражение. Если световой поток пересекает границу раздела со стороны оптически более плотной среды, то угол преломления больше угла падения. С ростом угла падения преломленный луч будет прижиматься к границе раздела. И, наконец, при определенном угле падения, называемом критическим, преломленный луч начнет скользить вдоль поверхности раздела. При углах падения, больших критического, преломленный световой поток отсутствует (в идеализированном случае), поверхность раздела приобретает свойства зеркала - вся переносимая лучом энергия остается в отраженном потоке. Это явление носит название полного внутреннего отражения (рис.2). На эффекте полного внутреннего отражения построены все оптические волокна. Условно оптическим волокном называют световоды, диаметр которых менее 0.5 мм.

Многомодовые волокна используются в небольших и средних телекоммуникационных системах. При этом ступенчатые волокна вследствие их дешевизны наиболее привлекательны для использования в локальных сетях.

Одномодовое же волокно, благодаря высокой полосе пропускания, находит применение в крупных информационных магистралях.



1. Выбор трассы линии связи и определение числа каналов

Трасса прокладки кабеля определяется расположением оконечных пунктов. Все требования, учитываемые при выборе трассы, можно свести к трем основным: минимальные капитальные затраты на строительство; минимальные эксплуатационные расходы; удобство обслуживания.

рис.3 Карта выбранного маршрута прокладки кабеля.

Для обеспечения минимальных затрат на строительство и удобства обслуживания прокладываем магистральную ОВЛС по линии железной дороги; таким образом мы избегаем сложностей с прокладкой кабеля в местах пересечения рек. Протяженность трассы составляет 440 км.

Рассчитаем число каналов ,связывающих оконечные пункты:

Количество населения в заданном пункте и его подчиненных окрестностях с учетом среднего прироста населения.

, чел., 

где - народонаселение в период переписи населения, чел.,

р - средний годовой прирост населения в данной местности, %,

t - период, определяемый как разность между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения.

Год перспективного проектирования принимается на 5-10 лет вперед по сравнению с текущим временем, следовательно, , где - год составления проекта; - год, к которому относятся данные .

Для Улан- Удэ , для Иркутска .

Р=3 %, t=5+(2006-2002) = 9 (так как используем данные переписи 2002 года)

Отсюда

- численность населения Улан-Удэ

- численность населения Иркутска

Учитывая это, а также то обстоятельство, что телефонные каналы в междугородней связи имеют превалирующее значение, необходимо определить сначала количество телефонных каналов между заданными оконечными пунктами. Для расчета телефонных каналов используют приближённую формулу:

,

где и - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям; обычно потери задаются 5%, тогда ; ;

- коэффициент тяготения, ;

у - удельная нагрузка, т.е. средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, Эрл;

и - количество абонентов, обслуживаемых той или иной оконечной АМТС, определяется в зависимости от численности населения, проживающего в зоне обслуживания. Принимая средний коэффициент оснащенности населения телефонными аппаратами равным 0.3, количество абонентов в зоне АМТС

.

для Улан-Удэ (ma)

для Иркутска (mб)

=

Общее число каналов по упрощенной формуле

=3819 ,

где - число двухсторонних телефонных каналов;

- число двухсторонних телевизионных каналов.



2. Выбор волоконно-оптической системы передачи

При проектировании трактов оптической связи необходимо в первую очередь принять оптимальное решение по выбору волоконно-оптической системы передачи.

На магистральной сети, предназначенной для передачи информации между крупными городами, целесообразно применение систем передачи "Соната - 4" с четверичной цифровой систем ИКМ-1920.

Структурная схема ВОСП «Соната - 4» представлена на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема ВОСП «Соната - 4»

Первичные цифровые потоки могут быть выделены в любом НРП (ОРП), что обеспечивает организацию связи с населёнными пунктами, расположенными на магистрали «Соната- 4». Сформированный в ФЛС электрический линейный сигнал через корректор КР передаётся в передающий оптический модуль (ПОМ), где он преобразуется в оптический линейный сигнал, который излучается в ОВ со скоростью 167 Мбит/сек. Восстановленный с помощью этих узлов линейный электрический сигнал поступает в устройство разделения (УР), разделяющее сервисные и информационные сигналы. Управляют работой УР сигнал цикловой синхронизации, образующийся на выходе приемника ЦС (ПЦС), и линейная частота. Декодер преобразует сигнал в двоичный код. Преобразование этого сигнала в стыковой код производится в кодере. Декодер ошибок анализирует поток ошибок, фиксирует их, накапливает и если Р>10-6, посылает предупреждающий сигнал в блок сигнализации (БС). Блок резервного канала (БРК) преобразует на передаче до четырёх первичных цифровых потоков в коде НДВ в потоки цифровых сигналов в двоичном коде; на приёме имеет место обратное преобразование. При пропадании сигнала в любой точке тракта приёма, в точку стыка подаётся СИАС, который фиксируется станционной сигнализацией.

Оборудование оконечной станции содержит две стойки оконечных линейного тракта оптические (СОЛТ-4-О), стойку служебной связи и телемеханики СС и ТМ, а так же секцию технического обслуживания (СТО). С помощью этой секции осуществляется постоянный контроль работоспособности линейного тракта, путём сбора информации о состоянии кабеля, НРП и ОРП. В СТО входит ЭВМ, позволяющий накапливать, обобщать и документировать полученную информацию. В ОРП возможно выделение и введение четвертичного потока, а так же до четырёх первичных цифровых потоков, в НРП можно так же выделить первичные потоки. Линейный тракт данной ЦВОСП рассчитан на максимальную длину 12500 км, а максимальное расстояние между ОРП- 840 км. Вероятность ошибки при максимальной длине линейного тракта P=.

Основные характеристики системы сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Характеристика	Соната - 4
Система передачи	ИКМ-1920
Скорость передачи, Мбит/сек	140
Длина волны, мкм	1.3
Энергетический запас, Дб	38
Тип линейного кода	10В1Р1
Дальность связи, км	-
Тип источника излучения	Лазерный диод
Тип приемника излучения	ЛФД
Тип оптического волна	одномодовое



3. Выбор оптического кабеля связи

Оптические кабели (ОК) содержат 4, 8 и 16 волокон. Волокна классифицируются на ступенчатые, градиентные и одномодовые и используются на длинах волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Кабели могут изготовляться с металлическими элементами (оболочки, оплетки, армирующие стержни) и без них. Достоинствами ОК без металлических элементов являются существенно меньшие габаритные размеры и масса.

Выбор ОК осуществляется на основе:

а) заданного числа каналов магистральной связи;

б) типа аппаратуры связи;

в) назначения кабеля.

В соответствии с заданным числом каналов магистральной связи и типом волоконно-оптической системы передачи следует определить число волокон ОК.

При использовании цифровой системы передачи ИКМ-1920 для организации 3819 двусторонних каналов связи необходимо 8 волокон: 4 - для организации 3819 каналов в прямом направлении и 4 - в обратном направлении.

Выберем марку кабеля.

Кабель магистральной связи ОМЗКГ (рис.5) содержит одномодовые волокна, обеспечивающие многоканальную связь на большие расстояния. Кабель содержит четыре или восемь волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Защитный покров изготавливается в двух модификациях: из стеклопластиковых стержней или стальных проволок. Снаружи имеется пластмассовая оболочка. Кабель предназначен для прокладки в грунт.



Рис.5. Магистральный оптический кабель марки ОМЗКГ:

1 -- профилированный сердечник; 2 -- волокно; 3 -- силовой элемент; 4 -- внутренняя пластмассовая оболочка;5 -- стеклопластиковые нити; 6 -- наружная полиэтиленовая оболочка

ОМЗКГ-5-1-0.7-8 - кабель оптический магистральный и внутризоновый с центральным профилированным элементом, в пазы которого уложены одномодовые 0В с диаметром сердцевины 5 мкм, покрытые оболочкой из ПВХ пластиката, с гидрофобным заполнением, броней из не менее 12 неметаллических армирующих элементов в виде стеклопластиковых стержней и стеклонитей, обмотанных скрепляющей фторопластовой или полиэтилентерефталатной лентой, в ПЭ оболочке. Коэффициент затухания -до 0,7 дБ/км. Число 0В соответственно 8. Строительная длина 2.2 км.



4. Расчет параметров световодов

Необходимо рассчитать следующие параметры волоконного световода:

- числовую апертуру;

- число мод в световоде;

- затухание световода;

- дисперсию световода.

Важной характеристикой световода является числовая апертура NА, представляющая собой синус максимального угла падения цпад лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу "сердцевина-оболочка" падает под критическим углом цкр. Если значение угла падения цпад=цкр, то в световоде происходит полное внутреннее отражение луча. Следовательно,

,

где n1 и n2 показатель преломления соответственно сердцевины и оболочки (для многомодового световода - 1.46 и 1.457 ).

Для расчета числа мод необходимо рассчитать нормированную частоту

,

где а - радиус сердечника световода, 5 мкм (определяется по маркировке кабеля);

л - длина волны, 1.3мкм;

NА - числовая апертура.

Общее число передаваемых мод

где n - показатель степени изменения профиля показателя преломления (для градиентного волокна n=2).

N=1.278

4.1 Расчет затухания световодов

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

Затухание поглощения, связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода . Расчет затухания поглощения производят по формуле, дБ/км:



,

где л - длина волны, м;

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

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

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления. Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле, дБ/км

,

где л - длина волны, мкм;

RР - коэффициент рассеяния, равный для кварца 1 дБ/км*мкм4 для одномодового световода.

Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае

,

аПР - коэффициент затухания из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей дБ/км. Для многомодового и одномодового световодов приблизительно равен на л=1.3 мкм - 0.1 дБ/км.

Именно из-за нелинейности потерь аПР на заданных частотах за счет резонансных явлений возникают так называемые "окна" прозрачности световода, то есть существенное уменьшение собственного затухания оптического волокна при длинах волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Поэтому передача по ОК осуществляется именно на данных длинах волн. После расчета собственного затухания световода аС, полученное значение необходимо сравнить с его верхней границей, указанной в маркировке кабеля и в дальнейших расчетах использовать наибольшее из них.

ас= 0.7

Полученное затухание не должно превышать гостированного для данного кабеля, а для ОМЗКГ оно равно 0.7 дБ/км.

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

Приближенно аК можно рассчитать по формуле, дБ/км

,



где аГВ - дополнительное затухание за счет геометрии волокна (в среднем 0.15* аС), дБ/км;

АМ - потери и на стыке оптических волокон в муфте (0.3 - на стык, дБ);

lстр - протяженность строительной длины ОК, км.

Качество ввода зависит от соотношения площадей излучателя Sn и сердцевины световода Sc. Существенно качество ввода зависит и от апертуры световода (NА), т.к. только в пределах апертурного угла излучение эффективно вводится в световод. Обычно площадь излучателя больше площади сердцевины световода, поэтому не вся излучаемая энергия поступает в оптический тракт.

Потери энергии на вводе вычисляются по формуле, дБ,

,

где m - коэффициент, учитывающийся при расчете энергетического потенциала аппаратуры.

Для расчетов могут быть приняты следующие данные: Sn - 3650 мкм для лазера; мкм, где а - радиус сердцевины световода, мкм; m=10 для лазера.

Учитывая дополнительные потери в разъемных и неразъемных соединениях на стыке аппаратуры и ОК, торцевые потери вычисляют:

,



где q - поправочный коэффициент, равный 0.1 для одномодового световода.

4.2 Расчет дисперсии световода

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

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по ОК, т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра , существование большого числа мод N. Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится на материальную и волновую. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волновая дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Кодовая дисперсия объясняется наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Результирующее значение уширения импульсов за счет модовой , материальной и волновой дисперсий определяется по формуле:



Для многомодового градиентного волокна:

Дисперсия проявляется по-разному в различных типах волоконных световодов.

В одномодовых ступенчатых световодах волновая и материальная дисперсии практически равны по абсолютной величине и противоположны по фазе. В силу этого происходит их взаимная компенсация и результирующая дисперсия при л= 1.2-1.7 мкм не превышает 1 нс/км.

В градиентных световодах лучи распространяются по волнообразным траекториям. Лучи, находящиеся близко от оси световода, проходят меньший путь в области с большим показателем преломления, а периферийные лучи имеют больший путь в среде с меньшим показателем преломления. В результате скорость распространения различных лучей выравнивается и они приходят к концу линии практически в одинаковое время. Вследствие этого искажения передаваемого сигнала в градиентных световодах меньше, чем в ступенчатых.

Результаты расчета представлены в сводной таблице 2.

Таблица 2

Параметр	Значение
Числовая апертура, NA	0.094
Нормированная частота, V	2.261
Число мод, N	1.278
Затухание поглощения, an	0.307
Потери на рассеяние, ap	0.35
Суммарное значение собственного затухания, ac	0.7
Кабельные потери, ak	0.25
Потери энергии на вводе, аВВ	0.33
Торцевые потери, ат	0.033
Дисперсия,	0.118



5. Определение длины регенерационного участка

Длина регенерационного участка lру ВОЛС определяется передаточными характеристиками кабеля: его коэффициентом затухания а и дисперсией ф.

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

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

Допустимая длина регенерационного участка ВОЛС по затуханию определяется исходя из энергетического потенциала аппаратуры Э (см. табл. 1)

(км),

где Аз - энергетический запас системы (в среднем - 5 дБ), необходимый для компенсации эффекта старения аппаратуры и ОК, компенсации дополнительных потерь, возникающих после проведения ремонтных работ на кабеле, случаев некачественного сращивания сростков ОК и других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации.

Э=38 Дб , Аз=5 Дб

км

Для расчета длины регенерационного участка по пропускной способности определим расчетную пропускную способность световода на 1 км длины (Мбит*км/с)

,

где ф - дисперсия, нс/км.

Длина регенерационного участка по пропускной способности км, определяется из выражения

,

где ДF - скорость передачи волоконно-оптической системы, Мбит/с (см. табл.1).

ДF=140 Мбит /сек

l.ру_д=60.53 км

Из полученных значений и выбирается наименьшее, которое и будет являться значением длины регенерационного участка lру=32.751 км.



6. Монтаж

По сравнению с электрическим кабелем, монтаж оптики имеет свои особенности, влияющие на конструкции абонентских розеток, соединительных коробок и коммутационных панелей. Это связано с технологией установки соединителей. В процессе оконцовки коннектор приходится брать в руки, помещать в сушильную печь, полировальную машину. Для этого многожильный кабель приходится разделывать на большой длине, оставляя 1-1,5 м обнаженного (в защитном покрытии) волокна. После оконцовки эти излишки должны быть уложены в специальные направляющие с радиусом изгиба не менее 30 мм и защищены от повреждений. Из-за этих укладочных направляющих оптические абонентские розетки по сравнению с электрическими имеют больший размер корпуса.

Сплайс-пластины предназначены для закрепления сварных стыков или сплайсов в местах соединения многожильных кабелей.

Оптические распределительные коробки предназначаются для разделки многожильных кабелей и оконцовки множества абонентских кабелей в распределительных пунктах.

6.1 Инструменты, расходные материалы и приборы

Для работы с оптоволоконным кабелем требуется обширный и дорогой инструментарий. Для разделки кабеля применяют:

нож для разрезания оболочек;

ножницы специальные для резки упрочняющих кевларовых нитей кабеля;

тросокусы, кусачки и ножовки для перерезания силовых тросов и снятия брони кабеля;

стриперы для снятия наружных оболочек;

стриперы для снятия 250-мкм покрытия и 900-мкм буфера со стандартного 125-мкм волокна;

скалыватель для волокна в первичном (250 мкм) и буферном (900 мкм) покрытии.

Набор инструментов и материалов для оконцовки зависит от типа устанавливаемого коннектора:

стриперы для наружной (3 мм) оболочки и буферных покрытий (250 и 900 мкм);

кримпер для кольца, обжимающего внешний (3 мм) буфер;

средства фиксации волокна в наконечнике - комплект для эпоксидной вклейки;

ручка-скалыватель (scribe tool) - резец из корунда или сапфира в держателе для скалывания волокна, выходящего из наконечника коннектора;

механический скалыватель (cleave tool) - более удобный инструмент для скалывания кончиков.

Для работы с оптическими коннекторами применяют чистящие средства:

изопропиловый спирт для промывки коннекторов, безворсовые чистящие салфетки;

спиртовые салфетки (пропитаны изопропиловым спиртом);

баллончики со сжатым воздухом для продувки коннекторов от пыли.

Для эпоксидной вклейки требуется:

компаунд - эпоксидный клей и отвердитель;

емкость и деревянная лопаточка для смешивания;

шприц с иглой (ероху applicator) для ввода компаунда;

печка для ускорения сушки.

Для сварки волокон применяют сварочные аппараты с различной степенью автоматизации процесса, существенно различающиеся по возможностям, производительности и цене. Основные характеристики аппаратов:

типы свариваемых волокон;

типичные потери на соединении: от 0,12 до 0,02 дБ для SM, от 0,05 до 0,01 дБ для ММ-волокон;

способ юстировки волокон: ручной (под наблюдением через встроенный микроскоп) или автоматический.

Для контроля и измерения параметров оптических линий применяют различные приборы:

оптические;

измерительные комплекты;

тестеры-телефоны;

индикаторы излучения;

измерители длины оптических линий;

оптические рефлектометры OTDR (Optical Time Domain Reflectometer);

локаторы дефектов



Вывод

В качестве заключения, будет целесообразно рассмотреть достоинства и недостатки волоконно-оптических линий связи.

ДОСТОИНСТВА

Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду.

Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение

Малый вес и объем.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.

Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических "земельных" петель

Взрыво- и пожаробезопасность.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет.

Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом.

НЕДОСТАТКИ

Несмотря на многочисленные преимущества перед другими способами передачи информации волоконно-оптические системы имеют также и недостатки, главным образом из-за дороговизны прецизионного монтажного оборудования и надежности лазерных источников излучения. Многие из недостатков вероятнее всего будут нивелированы с приходом новых конкурентоспособных технологий в волоконно-оптические сети.

Стоимость интерфейсного оборудования. Электрические сигналы должны преобразовываться в оптические и наоборот. Цена на оптические передатчики и приемники остается пока еще довольно высокой. При создании оптической линии связи также требуются высоконадежные специализированное коммутационное пассивное оборудование, оптические соединители с малыми потерями и большим ресурсом на подключение-отключение, оптические разветвители, аттенюаторы.

Монтаж и обслуживание оптических линий. Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке волоконно-оптических линий связи также остается высокой. Если же повреждается ВОК, то необходимо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды.

Требование специальной защиты волокна. Причина в том, что оптическое волокно, каким бы совершенным оно не было, имеет микротрещины, которые инициируют разрыв. Для повышения надежности оптическое волокно при изготовлении покрывается специальным лаком на основе эпоксиакрилата, а сам оптический кабель упрочняется, например нитями на основе кевлара (kevlar). Если требуется удовлетворить еще более жестким условиям на разрыв, кабель может упрочняться специальным стальным тросом или стеклопластиковыми стержнями. Но все это влечет увеличение стоимости оптического кабеля.

Преимущества от применения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что несмотря на перечисленные недостатки оптического волокна, дальнейшие перспективы развития технологии ВОЛС в информационных сетях более чем очевидны.



Список используемой литературы

1. Дж. Э. Мидвинтер “Волоконные световоды для передачи информации”, Радио и связь, 1983;

2. Н. С. Капани “Волоконнпая оптика. Принципы и применения”, Мир, 1969;

3. П. К. Чео “Волоконная оптика. Приборы и системы” Энергоатомиздат,1988

4. Р. Тидекен “ Волоконная оптика и её применение”, Мир, 1975

5. Сборник статей под ред. К.И. Блох “Световоды для передачи изображения” ,Мир, 1961

Размещено на Allbest.ru

...