(5.12)

где: - энергетический потенциал, 43,6 дБ;

- суммарные потери регенерационного участка, 4,042 дБ.

Получим:

дБ

5.6 Определение отношения сигнал/шум или вероятности ошибки, отводимой на длину регенерационного участка

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

(5.13)

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

Для проектируемой ВОЛС:

5.7 Определение уровня передачи мощности оптического излучения на выходе передающего оптического модуля (ПОМ)

Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ (предающего оптического модуля), определяется по формуле:

, дБм (5.14)

где Р_с - уровень средней мощности оптического сигнала на выходе источника излучения;

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

В качестве передающего оптического модуля, выберем лазерный диод серии ML920J11S01, фирмы Mitsubishi. Это высококачественные, одночастотные (DFB - Distributed Feedback, на рус. РОС - с распределённой обратной связью) лазерные диоды, изготовленные на основе квантоворазмерных гетероструктур с интегрированной Брэговской решеткой. Они являются оптимальными источниками излучения для магистральных цифровых волоконно-оптических систем передачи информации, гибких оптических мультиплексоров, SDH-оборудования уровня STM-1/STM-4.

Рисунок 5.1 Лазерный диод ML920J11S01 фирмы Mitsubishi.

Из технических характеристик лазерного диода ML920J11S01 (таблица 5.1) возьмем значение уровня мощности Р_с = 5 дБм.



Таблица 5.1 - Технические характеристики лазерного диода ML920J11S01

Параметр	Значение
Длина волны:	1550нм
Ширина спектра излучения	1 нм
Тип лазерного диода:	DFB
Рабочая скорость:	до 2,5 Гб/с
Мощность излучения на выходе:	5 дБм
Напряжение питания:	1,1/1,5В
Тип оптического разъема:	FC, ST, SC, LC
Тип оптического волокна:	DSF/NZDSF

Уровень передачи мощности оптического излучения на выходе ПОМ по формуле (5.14) равен:

дБм.

5.8 Определение уровня МДМ (порога чувствительности приемного оптического модуля - ПРОМ)

Одной из основных характеристик приёмника оптического излучения является его чувствительность, то есть минимальное значение обнаруживаемой (детектируемой) мощности оптического сигнала, при которой обеспечиваются заданные значения отношения сигнал/шум или вероятность ошибок.

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

· для pin-фотодиода

(5.15)

· для лазерного диода:

(5.16)

дБм

5.9 Определение быстродействия системы

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

Быстродействие системы определяется инертностью её элементов и дисперсионными свойствами ОК.

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

, нс (6.17)

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

t_доп = нс.

Общее ожидаемое быстродействие ВОСП определяется по формуле:

t_ож= 1,111, нс (5.18)

где tпер - быстродействие передающего оптического модуля (ПОМ), зависящее от скорости передачи информации и типа источника излучения; t_пер = 0,2 нс;

tпр - быстродействие приёмного оптического модуля (ПРОМ), определяемое скоростью передачи информации и типом фотодетектора (ФД), t_пр = 0,1 нс;

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

, (5.19)

где - дисперсия, определяемая в зависимости от типа волокна.

нс,

нс,

Так как t_ож = 0,77 нс < t_доп= 1,1 нс, то выбор типа кабеля и длины РУ сделан верно. Величина называется запасом по быстродействию.

нс

При t_ож < t_доп станционное и линейное оборудование ВОЛП будут обеспечивать безыскажённую передачу линейного сигнала.

5.10 Расчет надежности системы

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

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

. (5.20)

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

. (5.21)

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

. (5.22)

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

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

час^-1 . (5.23)

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

(5.24)

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

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

, (5.25)

где - интенсивность отказов системы, час^-1;

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

Среднее время безотказной работы системы определяется:

, час. (5.26)

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

, (5.27)

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

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

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

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

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

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

, (5.28)

где - интенсивности отказов НРП и ОРП;

- количество НРП и ОРП;

- интенсивность отказов одного километра кабеля;

L - протяженность магистрали.

А так как участки кабельной магистрали не содержат НРП, а регенерация происходит в зданиях ОРП, то интенсивность отказов НРП не учитываем. Расчёт так же будем производить для самого большого по протяжённости участка проектируемой г. Архангельск - пос. Луковецкий.

Средняя по России интенсивность отказов 1 км оптического кабеля равна =3,8810^-7 час^-1. Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры OptiX 1500 равна 10 годам или 87600 часов, откуда интенсивность отказов будет равна .Значения необходимых для расчетов параметров возьмем из таблицы 5.1

Таблица 5.2 - Показатели надежности

Показатели надёжности	ОРП	Кабель на 1 км
Интенсивность отказов , 1/ч	10-7	3,8810-7
Время восстановления повреждения,tв, ч	0,5	10,0

.

Определим среднее время безотказной работы линейного тракта:

.

Вероятность безотказной работы в течение суток часа:

.

В течение недели часов:

.

В течение месяца часов:

.

В течение года часов:

.

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

,ч (5.29)

где - время восстановления соответственно НРП, ОРП и кабеля.

.

Теперь найдем коэффициент готовности:

.

Расчёты вероятности безотказной работы занесём в таблицу 5.3

Таблица 5.3 - Данные расчета вероятности безотказной работы

Вероятность безотказной работы	Интервал времени t, ч
	0	24	168	720	8760
Р(t)	1	0,9993	0,9917	0,9564	0,7180



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

6. МОНТАЖ И ПРОКЛАДКА ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ С УЧЕТОМ ВЫБРАННОЙ ТРАССЫ

В процессе организации и осуществления строительства ВОЛС, как правило, выполняются следующие мероприятия:

- организация и проведение подготовительных работ;

- прокладка или подвеска ОК;

- монтаж ВОЛС;

- проведение приемосдаточных измерений и сдача ВОЛС в эксплуатацию.

В этом дипломном проекте будет более подробно рассмотрен выбранный метод прокладки, особенности монтажа, измерений и защиты ОК от внешних влияний.

6.1 Прокладка оптического кабеля на опорах ЭЖД (электрофицированной железной дороги)

Наиболее важное отличие прокладки путем подвеса волоконно-оптических кабелей от других способов состоит в том, что места сращивания двух строительных длин должны располагаться на опоре вместе с технологическим запасом кабеля, достаточным для спуска с опоры, а также для восстановительных работ в случае аварийных ситуаций на линии. Сращивание строительных длин волоконно-оптического кабеля всегда выполняется в монтажном автомобиле или палатке. Это обуславливает необходимость резервирования больших длин технологического запаса, чем при прокладке в грунт. Кроме того, необходимо уделить внимание надежному закреплению запаса, поскольку нахождение на опоре сопряжено с постоянным воздействием ветровых нагрузок.

Методика независимого подвеса

Эта методика может быть применена для инсталляции самонесущих волоконно-оптических кабелей типа ОКМС. Суть методики заключается в том, что волоконно-оптический кабель подвешивается отдельно от других кабелей, подвешенных на данной линии опор.

Применение этой методики, безусловно, сопряжено с относительным увеличением стоимости волоконно-оптического кабеля за счет конструктивных решений, направленных на сопротивление воздействиям окружающей среды.

Этапы инсталляционных работ

Для проведения инсталляции предварительно готовится трасса подвеса. На опоры и столбы подвешивается соответствующая арматура, предназначенная для протяжки и последующей фиксации кабеля в процессе инсталляции. Конструкции и типы арматурных узлов (см. ниже) определяются проектными решениями.

По закрепленной арматуре протягивается трос-заготовка (аналогичная операция проделывается в процессе прокладки кабеля в канализацию или кабельную трубку, только в этих случаях в качестве заготовки используется прут из стеклопластика). Для временно обесточенных на период проведения работ линий такой заготовкой может служить тонкий стальной трос. Для инсталляционных работ, проводимых без снятия напряжения, необходимо предусмотреть диэлектрический трос, способный выдержать соответствующую нагрузку при инсталляции -- например, трос из кевлара или тварона.

После протяжки троса к нему крепится протягиваемый волоконно-оптический кабель, и с помощью специализированной кабельной лебедки проводится протяжка строительной длины кабеля по опорам. Затем протянутый кабель натягивается с помощью лебедки и закрепляется в необходимых узлах. При этом контролируется стрела провеса, которая должна соответствовать проектной.

Заземления металлических несущих элементов устраиваются на оконечных опорах строительной длины.

Комплекс оптических измерений выполняется в соответствии с действующими нормами и правилами, как и в случае с традиционными способами инсталляции.

Подвес самонесущих кабелей, содержащих вынесенный силовой элемент (стальной трос или стеклопластиковые стержни), производится после установки консолей на всех опорах. Барабан с кабелем устанавливают на транспортере или кузове автомобиля на козлах. На конце строительной длины трос отделяют от кабеля и крепят к опоре оконечной вязкой. Барабан с кабелем везут по трассе, разматывают и поднимают на ролики, закрепленные на консолях. После его размотки на длине 5-6 пролетов кабель поверх пластмассового покрытия троса захватывают зажимом и натягивают блоками или лебедкой, прикрепленными к опоре. Кабель вынимают из роликов и последовательно крепят в консолях на всех промежуточных опорах, начиная с опоры, смежной с той, на которой выполнена оконечная вязка троса. При этом добиваются обеспечения требуемых стрел провеса троса в пролетах. После закрепления кабеля в консолях на первом участке его разматывают на втором и последующих.

Заземления металлических несущих элементов устраивается на оконечных опорах, а также на промежуточных: в населенных пунктах -- через каждые 250 м, вне населенных пунктов -- через 2 км. Провод заземления соединяют с тросом специальным зажимом, обеспечивающим надежное долговременное соединение.

При производстве работ по прокладке оптического кабеля типа ОКМС по опорам ЭЖД, для снижения затрат и согласований производства работ со службами СЖД, выбираем способ прокладки ОК без снятия напряжения с токоведущих проводов контактной сети. Для этого в качестве троса-заготовки выбираем трос из изоляционного материала.

Кабельная арматура

Арматура, используемая при независимом подвесе кабеля

При прохождении кабеля через опору для соблюдения высоты подвеса и во избежание повреждения элементами конструкции производится крепление кабеля к опоре. Для крепления волоконно-оптических кабелей к опорам, столбам и другим сооружениям разработаны специальные зажимы. Внутренняя поверхность зажимов, соприкасающаяся с оболочкой кабеля, выполнена из соответствующих материалов (например, полиуретана), препятствующих проскальзыванию кабеля внутри зажима, и в то же время способных сохранять свои свойства в течение всего срока эксплуатации. В зависимости от назначения зажимы делятся на анкерные и поддерживающие.

Анкерные зажимы применяются при устройстве узлов натяжения кабеля, выполняемых в местах поворота трассы (угол более 30°), при изменении высоты подвеса кабеля, при спуске кабеля с опор (столбов и пр.), при вводах в здания, а также на прямых участках для соблюдения стрелы провеса кабеля.

Поддерживающие зажимы предназначены для соблюдения высоты подвеса и стрелы провеса кабеля. Они применяются при устройстве проходных узлов. В этих узлах кабель фиксируется для предотвращения его проскальзывания в обе стороны.

Зажим представляет собой простую и надежную конструкцию из оцинкованной стали (хорошая защита от коррозии). За счет оптимальной конструкции вес всего зажима в сборе составляет не более 44 грамм, что позволяет минимально нагружать кабель. Габариты зажима в основной части 15 х 15 х 90 мм. Такой минималистический подход не может не сказаться на стоимости решения, а соответственно, и на экономической эффективности всего проекта.

Рисунок 6.1 Подвеска ВОК на опорах контактной сети

Рисунок 6.2 Зажим натяжной анкерный марки РА-07-520.

К существенным недостаткам этих креплений следует отнести, в первую очередь, ограничения по возможности повторного монтажа. Это связано с нарушением внутреннего слоя, соприкасающегося с поверхностью кабеля. Производители не рекомендуют монтировать такие зажимы более 4-5 раз.

Жесткие конструкции выполнены из пластмассовых и (или) металлических деталей. Они содержат изготовленные из полимерных материалов накладки, соприкасающиеся с оболочкой кабеля и служащие для предотвращения его проскальзывания.

Следует отметить, что существуют разработки поддерживающих зажимов жесткой конструкции, рассчитанные на проскальзывание кабеля в аварийных ситуациях, то есть если нагрузка натяжения в одну сторону превысит допустимое значение.

Рисунок 6.3 Поддерживающий зажим марки ПСО-Dк-04

Такая конструкция, в отличие от жесткой фиксации, позволяет снизить риск обрыва оптических волокон, например, в случае падения дерева на кабель или падения опоры, на которой подвешен кабель, частично компенсируя растягивающее усилие на кабель стрелой провеса. Однако если такой компенсации окажется недостаточно, возникает угроза разрыва оптических волокон на некотором расстоянии от места приложения растягивающего усилия. Опыт технической эксплуатации показывает, что такое расстояние может составлять более 200 м.

Анкерные зажимы жесткой конструкции могут быть выполнены как самозатягивающиеся: чем большее усилие приложено к кабелю в направлении, которое регулирует данный зажим, тем сильнее накладки охватывают оболочку кабеля (или несущий элемент).

Такие зажимы могут быть рекомендованы для подвеса кабелей с небольшим расстоянием между опорами -- кабелей локальных, распределительных и других сетей в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к надежности. При этом есть ограничение: асимметрия нагрузок на плечи такого зажима не должна превышать 5%.

Из рассмотренных типов зажимов для подвески ОК к опорам ЭЖД в проекте предлагается использовать натяжной клиновый анкерный зажим марки РА-07-520 изображенный на рис.6.1-6.2, и поддерживающий зажим ПСО-Dк-04 изображенный на рис. 6.3, как наиболее простые и надежные для самонесущего ОК. Такие зажимы могут использоваться при длине пролета до 110м с углом поворота до 25 градусов. Для крепления анкерных зажимов к опорам предполагается использовать хомуты ленточные, которые изготовлены из сплавов стали.

Виброгасители

Для защиты подвесных кабелей от галопирующего эффекта применяются демпферные устройства.

Наиболее распространенны виброгасители подвесного типа.

Выбор конкретного типа виброгасителей и их размещение производится на стадии проектирования с учетом определяющих факторов -- массогабаритных характеристик, стрелы провеса, силы и скорости ветра и пр.

В проекте предлагается использовать виброгасители марки Д-4 изготовленные из сплава железа и алюминия. Такие зажимы достаточно малогабаритны (длина 383мм), имеют простую конструкцию и удобны для монтажа.

Рисунок 6.4 Подвесной виброгаситель марки Д-4.

Ролики

При независимой инсталляции для протяжки кабеля до закрепления его в зажимах используются специальные ролики. Их конструкция позволяет быстро осуществлять монтаж и демонтаж с кронштейнов на опорах. Кроме того, конструкция роликов препятствует самопроизвольному соскакиванию кабеля в процессе инсталляции.

Для снижения растягивающих нагрузок на кабель в процессе инсталляции внутри шейки ролика вмонтирован подшипник.

При необходимости в местах поворотов трассы при инсталляции применяются блоки протяжных роликов для соблюдения допустимого радиуса изгиба кабеля. Эти приспособления позволяют увеличить количество пролетов, через которое одновременно протягивается трос-заготовка и далее -- строительная длина кабеля. Отсутствие или невозможность применения такого устройства требует фиксации кабеля анкерным зажимом на каждом участке изменения угла.

При протяжке кабеля будем использовать ролики марки РР-2 (Рис. 6.5), такие ролики имеют простую конструкцию, недорогие и удобны для монтажа, имеет блокирующее устройство, которое предотвращает сползание кабеля с ролика.

Рисунок 6.5 Ролик РР-2 для протяжки кабеля.

Муфты и защита мест сращивания подвесных оптических кабелей

Для защиты мест сращивания строительных длин кабеля служат устройства, называемые «муфтами». Конструкция муфт должна обеспечивать надежную защиту мест сращивания оптических волокон в течение всего периода эксплуатации. Муфты для металлических и волоконно-оптических кабелей имеют существенные различия. Рассмотрим конструкцию муфт для волоконно-оптического кабеля, используемых для сращивания строительных длин, которые называются линейными.

Линейные муфты предназначены для эксплуатации вне помещений. Такие муфты должны быть устойчивыми к влиянию факторов окружающей среды, как и волоконно-оптический кабель. Кроме того, материалы, которые применяются при производстве муфты, должны совмещаться с материалами, используемыми при производстве волоконно-оптического кабеля, и не оказывать взаимных негативных влияний. В качестве линейных муфт для подвесных ВОЛС могут применяться обычные муфты для волоконно-оптических кабелей, если они полностью соответствуют требованиям.

Рисунок 6.6 Муфта в пластиковом корпусе с креплением технологического запаса кабеля на опоре



Кроме того, разработаны муфты, рекомендуемые производителями для применения исключительно на подвесных ВОЛС. Такие муфты отличаются материалом корпуса, чаще всего выполненного из сплавов стали или алюминия, и применяются для подвеса на высоковольтных линиях с высокими потенциалами, где использование обычных муфт может привести к разрушению материалов корпуса и разгерметизации.

В качестве альтернативного решения можно считать применение на высоковольтных ЛЭП дополнительных защитных металлических кожухов для муфт, что, помимо защиты от электромагнитных влияний, создает дополнительную механическую защиту.

Подвес линейных муфт ВОК. Выкладка эксплуатационного запаса в местах сращивания строительных длин

Смонтированная муфта может располагаться непосредственно на опоре или столбе в специальном защитном кожухе, обеспечивающем дополнительную защиту муфты.

В месте крепления муфты к опоре располагается и технологический запас кабеля. Производителями муфт разработаны устройства для крепления муфт к опорам и столбам. Некоторые подобные устройства позволяют закреплять также и технологический запас кабеля -- с соблюдением минимально допустимого радиуса изгиба кабеля.

Кольца волоконно-оптического кабеля при сматывании и технологический запас к устройству подвеса крепятся с помощью поясков, выполненных из материала, который обеспечивает требуемые свойства в течение всего срока эксплуатации под постоянным воздействием механических нагрузок и климатических факторов (циклической смены температуры, солнечных лучей).

В случае невозможности крепления к опоре или столбу существует способ крепления технологического запаса непосредственно к волоконно-оптическому кабелю, подвешенному в пролете.

Некоторые особенности технической эксплуатации подвесных ВОЛС

С целью своевременного выявления повреждений подвесных волоконно-оптических кабелей, несущих тросов, кабельной арматуры необходимо проводить периодические наблюдения. При этом контролируются: стрелы провеса кабеля и несущего троса (в зависимости от способа инсталляции); состояние арматуры -- надежность крепления, отсутствие повреждений, в том числе коррозии; качество закрепления волоконно-оптического кабеля в зажимах (механическая прочность зажима, отсутствие повреждения внешней оболочки кабеля в месте зажима); состояние муфты -- отсутствие повреждений корпуса, прочность ее закрепления.

Наблюдения осуществляются путем тщательного осмотра непосредственно на опорах и определения стрелы провеса. Определение стрелы провеса может осуществляться с помощью вспомогательных мерных реек или визирования без снятия напряжения. Остальные этапы наблюдения проводятся с обязательным обесточиванием участка. Наблюдения должны проводиться два раза в год -- в весенний и осенний период, на каждом регенерационном участке, посередине одной из строительных длин волоконно-оптического кабеля на четырех смежных пролетах. Дальнейшие наблюдения проводятся также на этих пролетах.

Перспективы

В ходе изучения различных аспектов технической эксплуатации телекоммуникационных систем возникает необходимость поиска новых подходов для решения проблем, которые могут появляться в процессе таких систем функционирования. Пути решения этих проблем находят свое отображение в документах международных организаций по стандартизации. Так, была определена необходимость ввода нормативов на повреждение кабеля огнестрельным оружием, а также повреждение оболочек кабеля термитами.

Вероятно, весьма скоро значительную долю в производстве подвесных кабелей будут составлять кабели ленточной конструкции, содержащие большое количество волокон.

Номенклатура подвесных волоконно-оптических кабелей постоянно пополняется новыми конструкциями, которые более полно удовлетворяют требованиям заказчика. Применение новых, усовершенствованных компонентов для реализации проектов строительства ВОЛС методом подвеса обеспечивает в конечном итоге экономию денежных средств или сокращение временных затрат на строительство ВОЛС.

6.2 Монтаж ВОЛС

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

Оптические кабели производятся определенной длины, которая называется строительной. В моем проекте она составляет 6км. Длина оптической линии превышает строительную, поэтому ОК, подвешенные к опорам ЭЖД необходимо сращивать. Для сращивания концы кабеля разделываются с помощью специального инструмента типа НИМ-25 согласно инструкции по монтажу выбранного типа оптической муфты. Сначала снимается шланговое покрытие и освобождаются оптические модули, затем снимается изоляция с модулей на расстоянии 0,5-2,0м. Далее волокна подготавливают к монтажу, снимая гидрофобный заполнитель специальными салфетками с нефрасом. Оптические волокна соединяют между собой методом сварки специальными сварочными аппаратами. Перед сваркой на волокна одевают КДЗС - устройства для защиты мест сварки от механических повреждений и производят скалывание волокна скалывателем ОВ. После этого волокна заряжают в сварочный аппарат, производят сварку ОВ, надвигают на место сварки КДЗС и помещают его в термопечь, которая имеется в сварочном аппарате. Соединенные таким образом оптические волокна укладывают и закрепляются стяжками в специальных кассетах (спайспластинах), а они в свою очередь устанавливаются внутри специального контейнера. Далее силовой пруток закрепляется зажимами, а места ввода ОК в контейнер герметизируются с помощью заранее одетых на кабель термоусаживающих трубок типа ТУТ и фена. Такой контейнер называется муфтой. Рассмотрим более подробно эти процессы.

6.3 Подготовка ОВ к сращиванию

Процесс подготовки ОВ к сращиванию включает в себя операции снятия первичного защитно-упрочняющего покрытия волокна и скалывания для получения хорошо обработанной торцевой поверхности волокна, а также обтирку зачищенных концов мягким материалом, пропитанным растворителем (спиртом).

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

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

Для получения качественной сварки торцы волокон должны быть зеркальными и строго перпендикулярными к оси волокна. Это достигается с помощью специальных скалывателей оптического волокна. Наиболее широко распространены ручные скалыватели. ОВ вставляются и фиксируются в зажим скалывателя и производятся две операции: насечка на волокне, а затем к волокну нажатием кнопки прикладывается растягивающее или изгибающее усилие и происходит скол. Качество скола оценивает уже сварочный аппарат, в котором с помощью специального зеркальца производится оценка качества скола по всей окружности волокна. Некачественно сколотое волокно сварочный аппарат сваривать не будет.

Стабильно высокое качество сколов ОВ при минимальных требованиях к квалификации персонала получают при использовании автоматических устройств - электронных скалывателей. Волокно с удаленным покрытием фиксируется в инструменте. Под действием электронно-управляемого двигателя резец вибрирует с низкой частотой и нарастающей амплитудой, приближаясь к волокну, которое натягивается синхронно с частотой вибрации резца. При нанесении резцом насечки на поверхности волокна под действием растягивающих усилий ОВ обламывается. Электронные скалыватели могут быть использованы как при монтаже, так и при подготовке к измерениям многомодовых и одномодовых кабелей.

Рисунок 6.7 Скалыватель оптических волокон Fujikura CT-30



6.4 Сварка оптических волокон

Для соединения оптических волокон в настоящее время используются различные методы. Наибольшее распространение получил метод сварки ОВ, как наиболее надежный и не вызывающий больших потерь. Этот метод предложено использовать для проектируемой ВОЛС.

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

Современные сварочные аппараты для сварки ОВ автоматически осуществляют оптимальную взаимную юстировку ОВ, выбирают оптимальный режим сварки и осуществляют контроль потерь в месте сварки. Процесс сварки можно контролировать визуально в двух координатах на жидкокристаллическом дисплее. Перечисленные операции выполняет сварочный аппарат производства фирмы Fujikura FSM-11S (рисунок 6.8) который и будет использоваться при монтаже проектируемой ВОЛС. Место сварки волокон закрепляется в специальном устройстве, представляющем термоусаживающуюся гильзу типа КДЗС с металлическим упрочняющим стержнем



Рисунок 6.8 - Сварочный аппарат Fujikura FSM-11S:

Технические характеристики сварочного аппарата приведены в приложении В.

6.5 Коммутационно-распределительные устройства. Муфты

Основными требованиями к конструкции коммутационно-распределительных устройств являются:

- надежная защита световодов оптического кабеля от механических повреждений;

- возможность закрепления концов кабеля;

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

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

- обеспечение удобства подключения коннекторов и розеткам разъемных оптических соединителей;

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

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

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

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

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

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

На рисунке 6.9 показана наиболее широко распространенная и хорошо зарекомендовавшая у нас в стране современная оптическая муфта МТОК 96Т-О1-IV, эта муфта и будет использоваться при строительстве ВОЛС. Она имеет следующие характеристики:

Муфты МТОК 96Т-О1-IV многократного применения предназначены для прямого и разветвительного сращивания строительных длин:

· оптических подвесных самонесущих кабелей с повивом из синтетических (арамидных или кевларовых) нитей или с броней из стеклопластиковых прутков, подвешиваемых на опорах связи, ЛЭП, контактной сети железных дорог и освещения;

· оптических кабелей 4-го типа с металлическим гофрированным бронепокровом или повивом из синтетических нитей, прокладываемых в канализации и в пластмассовых трубах;

· оптических кабелей 2-го и 3-го типов с бронепокровом из металлической проволоки при прокладке их в грунте и в кабельной канализации.

Рисунок 6.9 Конструкция муфты МТОК 96Т-О1-IV

1. Кожух; 2. Кассета для модулей; 3. Кронштейн; 4. Оголовник; 5. Патрубок для ввода проводов заземления; 6. Штуцер ввода ОК и крепления брони; 7. Детали комплекта: штуцер, гайка внутренняя,конус внутренний, наконечник; 8. Гайки для закрепления штуцера ввода ОК внутри муфты; 9. Узел крепления провода заземления; 10. Металлическая контактная пластина; 11. Изолирующая пластина; 12. Обечайка; 13. Пластмассовый хомут из 2-х половин; 14. Кассета КУ для выкладки ОВ; 15. Крышка кассеты; 16. Винт для крепления кассеты

Таблица 6.1 Технические характеристики муфты МТОК 96Т-О1-IV

Наименование	МТОК 96Т
Тип муфты	тупиковая
Максимальное число соединяемых ОВ, шт.	144
Максимальное число вводимых ОК, шт.	8
Диаметры соединяемых ОК, мм	22
Температура эксплуатации, °С	от -60 до +70
Относительная влажность (среднегодовое значение), %	до 80
Усилие сдавливания, кН/см	1,0
Удар, Н*м (Дж)	25
Габаритные размеры: диаметр, мм длина, мм	159 442
Масса, кг	2,6



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

Смонтированная муфта, будет помещаться в специальный шкаф, закреплённый на опоре.

Шкаф типа ШПМЗ для подвески муфт типа МТОК и запасов оптического кабеля. Предназначен для защиты тупиковых муфт, диаметром до 190 мм и длиной 500 мм с технологическим запасом оптического кабеля до 90 м., диаметром до 18 мм. Шкаф крепится на опорах при помощи стальной ленты с замками-фиксаторами. Технологический запас кабеля и муфта крепятся при помощи металлических стяжек

Габариты: 700 х 900 х 260 мм. Масса: 21 кг

Рисунок 6.10 Шкаф типа ШПМЗ

6.6 Ввод оптического кабеля в здания и сооружения связи

На промежуточных регенерационных пунктах пос. Луковецкий и пос. Сия оптический кабель будет заводиться в здания почты, где размещаются и местные узлы связи. Для этого мы запроектируем прокладку линий привязки к этим узлам. В пос. Луковецкий здание почты кирпичное, одноэтажное, расположено на расстоянии 150м. от железной дороги. Рядом проходит воздушная ЛЭП местных электросетей 0,4КВ по которой протянуты провода для освещения центральной улицы и подачи электроэнергии в жилые, административные и другие здания поселка. ЛЭП проходит по деревянным опорам, поэтому целесообразно использовать их и для подвески проектируемого оптического кабеля. Для подвески ОК используем ту же самую арматуру и анкерные зажимы что и на линии ЭЖД.

Рисунок 6.11 - Ввод подвесного кабеля в здание

1 - кабель; 2 - подвесной канат (не предусмотрен проектом); 3 - подвеска для кабеля; 4- петля с коушем; (по проектуанкерный зажим); 4 - крюк КН-16; 5 - спираль из мягкой стальной проволоки; 7 - изолирующая трубка.

Ввод кабеля в здание узла связи выполнен на максимально возможной высоте от уровня грунта, около 5 м. Для крепления кабеля к стене здания в нее с помощью цемента вмуровывается железный крюк типа КН-16, изображенный на рис 6.11 Кабель крепится к крюку с помощью анкерного зажима и проходит в помещение аппаратной через отверстие, проделанное перфоратором в стене. В отверстие закладывается изолирующая керамическая трубка, и затем отверстие тщательно герметизируется с внутренней и внешней стороны с помощью силиконового герметика. Внутри здания, кабель прокладывается по существующему кабелеросту местной АТС до оптического кросса.

В поселке Сия расстояние от железной дороги до здания местного узла связи составляет 200м. Прокладка линии привязки здесь осуществляется также как и в пос. Луковецкий с использованием опор местной ЛЭП 0,4КВ. Поскольку здание узла связи в пос. Сия деревянное, то крюк КН-16 в стену здания не вмуровывается, а вкручивается, поскольку имеет резьбу, специально предназначенную для установки на деревянных конструкциях.

Вод оптического кабеля в здание МТС в Архангельске

В г. Архангельске оптический кабель заводится в здание МТС ОАО «СЗТ», расположенного на расстоянии 2,6км от железнодорожного вокзала. Трасса кабеля по г. Архангельску проходит в кабельной канализации, принадлежащей ОАО «СЗТ». Спуск оптического кабеля выполнен с опоры ЭЖД, расположенной ближе всего к кабельному колодцу телефонной канализации, порядка 5м. Спуск ОК с концевой опоры показан на Рис. 6.12

Оптический кабель на оконечной опоре круглого сечения закрепляется с помощью узла крепления типа УК-Н-01 и ленточных хомутов. Для подвески кабеля используется зажим спиральный натяжной. Выходящий из зажима кабель, крепится к опоре шлейфовыми зажимами типа УК-П-01, которые в свою очередь крепятся к опоре ленточными хомутами. На высоте 4м от уровня грунта кабель заводится в стальную оцинкованную трубу диаметром 30мм, которая тоже крепится к опоре ленточными хомутами. Стальная труба закапывается в грунт на глубину порядка 2-х метров и на конце имеет изгиб под 90 градусов, для предотвращения повреждения кабеля при возможных подвижках грунта. Изогнутый конец стальной трубы вместе с кабелем заводится в асбоцементную трубу, по которой и прокладывается в кабельный колодец. Место стыка стальной и асбестоцементной труб герметизируются цементом и специальной мастикой. Ввод а/ц трубы в кабельный колодец герметизируется цементом. В кабельном колодце делается запас оптического кабеля, уложенного кольцами, который располагается на специальных кронштейнах и крепится к ним стяжными полиэтиленовыми хомутами. В кабельном колодце кабель укладывается на консоли, маркируется бирками и с помощью устройства УЗК по выделенному каналу протягивается в следующий колодец.

Рисунок 6.12 Схема натяжного крепления самонесущего ОК на концевой опоре круглого сечения со спуском его в кабельную канализации



Таблица 6.2 Описание натяжного крепления

№ п.п.	Наименование, тип	Ед. изм.	Кол-во	Масса, кг
				Ед.	Общ.
1	Узел крепления УК-Н-01	шт.	1	1,4	1,4
2	Узел крепления УК-П-01**	шт.	1	0,25	0,25
3	Талреп Т-10-01	шт.	1	0,7	0,7
4	Хомут ленточный (1,5 м х 2 + 1 замок) (1,5 м х 1 + 1 замок)	к-т.	2	0,4	0,8
		к-т.	6	0,2	1,2
5	Зажим шлейфовый ЗКШ	шт.	2	0,31	0,31
6	Зажим спиральный натяжной	к-т.	1	*	*
7	Труба стальная	м	*	*	*

Примечание:

1. Длина кабеля в шлейфе должна обеспечивать допускаемы и радиус изгиба кабеля в каждой точке шлейфа (R_{доп.изг.} >20d ОК)

2. Рабочая горизонтальная нагрузка УК-Н-01 - 10 кН

Трасса оптического кабеля в городе Архангельске проходит от кабельного колодца у здания железнодорожного узла связи и далее по существующей кабельной канализации по ул. Воскресенская до пересечения ее с пр. Ломоносова (2,4км). Далее трасса кабеля поворачивает на пр. Ломоносова до вводного колодца у здания МТС. От вводного колодца кабель по выделенному каналу вводится в помещение кабельной шахты. В помещении кабельной шахты делается запас оптического кабеля 10м, уложенного кольцами, который крепится к стене шахты на металлических кронштейнах, затем кабель укладывается на консоли, крепится к ним полиэтиленовыми стяжками и маркируется. Из помещения шахты кабель по вертикальному кабелеросту поднимается на 4-й этаж здания МТС, где располагается помещение ЛАЗ. В помещении ЛАЗ кабель переходит с вертикального на горизонтальный кабелерост и по нему подводится к оптическому кроссу. После прокладки кабеля кабельные каналы герметизируются в помещении кабельной шахты и вводном кабельном колодце. Поскольку прокладываемый оптический кабель марки ОКМС - А - 4/2(2,4)Сп - 16(5) - «8 кН» не содержит металлических элементов, то не требуется выполнять заземления бронепокровов, кроме того, поскольку внешняя оболочка кабеля выполнена из негорючего трекингового полиэтилена, то его прокладывают по кабелеростам без защитной гофрированной трубки, что снижает трудозатраты и время. Не требуется также монтаж оптической муфты для перехода с линейного кабеля на станционный, в проекте кабель подводится прямо к оптическому кроссу.

В г. Карпогоры прокладка линии привязки осуществляется также как и в г. Архангельске с использованием кабельной канализации ОАО «СЗТ».

6.7 Выбор типа и монтаж оптического кросса

Для ввода оптического кабеля и подключения станционного оборудования к линии используются оптические кроссы. Для реализации проекта строительства ВОЛС необходимо выбрать марку и емкость оптического кросса. Для оконечных пунктов, проектируемой ВОЛС в г. Архангельск и г. Карпогоры, необходимое количество розеток в кроссе составляет 16. На промежуточных пунктах п. Сия и п. Луковецкий, где заводятся два кабеля, необходимо 32 розетки. Таким требованиям удовлетворяют оптические кроссы типа ПР-16 производства ОАО «2АСистем» г. Тула. На оконечных пунктах устанавливается по одному кроссу, на промежуточных по два (стороны А и Б), всего потребуется оптических кроссов 6 шт.

Поскольку оптические пигтейлы заказываются отдельно, то выберем стандартные пигтейлы длиной 1м. с разъемами типа FS (соответственно оптический кросс будет комплектоваться также разъемами типа FS).

Оптический кросс (Fiber Cross) Панель распределительная ПР16

Общие сведения.

Оптический кросс (Fiber Cross) панель распределительная ПР16 обеспечивает:

· Ввод, размещение, крепление и хранение запасов станционных и линейных кабелей;

· Концевую заделку, соединение, переключение линейных и станционных кабелей с оптическими волокнами в сети связи общего пользования, в технологических сетях связи и сетях связи специального назначения;

· Подключение контрольно-измерительной аппаратуры;

· Возможность маркировки линейных и станционных цепей.

Технические характеристики оптического кросса.

· Максимальное количество входящих линейных волоконно-оптических кабелей - 4 шт.

· Максимальное количество оптических соединительных розеток на панели - 16 шт.

· Габаритные размеры Оптического кросса (Fiber Cross) ПР16 - 484 x 280 x 44мм

· Масса Оптического кросса (Fiber Cross) панели распределительной ПР16 - 2,4 кг.

· Тип оптических портов - FC, SC, ST, FC/APC, SC/APC

Комплект поставки оптического кросса.

Оптический кросс (Fiber Cross) панель распределительная ПР16 укомплектован согласно таблице 6.3

Таблица 6.3 Комплект поставки оптического кросса

№ п.п	Наименование	Количество, шт.
1	Панель распределительная	1
2	Сплайс-пластина	1
3	Комплект винт-шайба-гайка	1 (поставляется по согласованию)
4	Стяжка 80мм	10
5	Стяжка 140мм	6
6	Площадки-органайзеры	2
7	КДЗС	По числу портов
8	Паспорт изделия	1

Примечания.

· Допускается замена изделий, входящих в комплект поставки на аналогичные другие, не ухудшающие товарного вида, эксплуатационных характеристик и соответствующие требованиям по технике безопасности.

· Поставляется по согласованию с заказчиком

Требования по технике безопасности оптического кросса.

· Прежде, чем начинать работу, внимательно изучите настоящий паспорт.

· Оптический кросс необходимо применять в соответствии с назначением, указанным в паспорте.

Устройство оптического кросса (Fiber Cross) ПР16.

· Оптический кросс представляет собой металлическую коробку, окрашенную по технологии порошковой окраски, что обеспечивает надежную защиту от внешних воздействий. Внутри оптического кросса расположена сплайс-кассета (сплайс пластина) для укладки гильз и запаса волокон (существует возможность размещения 24 волокон на одной сплайс-кассете)

Рисунок 6.13 Общий вид Панели распределительной Fiber Cross ПР16 (на фото без верхней крышки с разъемами FC).



Оптический кросс имеет четыре отверстия для ввода-вывода оптического кабеля. Отверстия закрыты резиновыми заглушками для предохранения внутреннего пространства оптического кросса от попадания пыли; при монтаже оптического кабеля (ОК) в ПР16 можно выбрать одно из четырех отверстий для ввода ОК (или использовать все четыре в случае необходимости).

Инструкция по монтажу оптического кросса (Fiber Cross) ПР16

Снятие упаковки - следите за тем, чтобы не повредить оптический кросс инструментом. После вскрытия упаковки проверьте внешнее состояние сборочных единиц и деталей кросса оптического, а также наличие всех принадлежностей согласно упаковочной ведомости.

Подготовка к монтажу

· Прежде чем приступить к монтажу ОК, убедитесь в том, что крепежныекронштейны справа и слева по бокам оптического кросса жестко закреплены;

· Поместите Оптический кросс (Fiber Cross) ПР16 на рабочий стол для монтажа ОК.

Рисунок 6.14 Разделка кабеля

Разделка и ввод кабеля

· Разделайте кабель в соответствии с рисунком 6.14;

· Введите кабель в Оптический кросс (Fiber Cross) ПР16 через отверстие, надрезав резиновую мембрану;

· Закрепите ОК с помощью стяжек, входящих в комплект, Закрепите центральный силовой элемент с помощью скобы и винтов как показано на рисунке 6.15;

· Наденьте термоусаживаемые гильзы на пигтейлы.

Рисунок 6.15 Ввод оптического кабеля

Работы с оптическим волокном.

· Зачистку волокон и сварку производите в соответствии с рекомендациями на используемое сварочное оборудование;

· Пронумеруйте модули монтируемого кабеля;

· Пронумеруйте пигтейлы и сварите их с соответствующими волокнами;

· Запеките термоусаживаемые гильзы (термоусаживаемые гильзы входят в комплект);

· Уложите гильзы и запасы волокон в кассету, согласно рисунку 6.16, 6.17. (рисунки ввода модулей кабеля и укладки пигтейлов разнесены для удобства чтения).

· При укладке запасов волокон кабеля, гильз и пигтейлов следите за тем, чтобы радиус изгиба волокон и пигтейлов не превышал 30 мм

· Закройте сплайс кассету прозрачной крышкой.

· Подключите пигтейлы к адаптерам в соответствии с их номерами.

Рисунок 6.16 Ввод модулей кабеля.

Рисунок 6.17 Схема укладки пигтейлов.

Монтаж в стойку.

· Оптический кросс (Fiber Cross) панель распределительная ПР16 закрепляется в 19 дюймовой стойке четырьмя винтами М6 (крепежные винты не входят в комплект поставки).

· уложите и закрепите запас кабеля в удобном месте.

Для оценки качества монтажа оптического кросса, снимаются рефлектограммы каждого ОВ на регенерационном участке. При нормальном оптическом затухании и отсутствии дефектов на сварных соединениях, станционное оборудование при помощи патчкордов подключается к линии.

Во всех пунктах связи на оптических кроссах производится коммутация 1-4 ОВ к оборудованию Huawei OptiX OSN 1500B. По 1-2 ОВ организован линейный тракт для работы цифровой системы передачи, 3-4 ОВ также подключены к цифровому оборудованию и используются для автоматического резервирования линейного тракта.

...