Основные принципы проектирования и эксплуатационно-технического обслуживания волс. Основные технические направления при проектировании волс Волс проектная документация

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Техническое задание по проектированию волоконно-оптических линий связи

2.Исходные данные для проектирования ВОЛС

3.Расчет количество каналов по магистрали

4.Определение нужных характеристик для расчета ВОЛС

5.Выбор топологий ВОЛС

6.Вычисление параметров оптического волокна

7.Выбор тип и конструкция оптического кабеля

8.Выбор источника оптического излучения

9.Выбор фотодетектора

10.Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля

11. Расчет потерь в линейном тракте

12.Потери на введение/извлечение света в/из оптоволокно

13.Потери в неразъемных и разъемных соединителях

14. Оценка системного запаса

15. Определение суммарных потерь

16. Определить резервную мощность

17. Определение быстродействие ВОЛС

Библиография

Введение

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА , технология передачи света по тонким нитям из прозрачных материалов. Этот свет используется для передачи электронных сигналов на большие расстояния. Оптическое волокно состоит из светопередающей сердцевины и оболочки, которая препятствует рассеянию света. Волокна собираются в кабель, который может содержать от 72 до 144 волокон. Первые оптические волокна были многомодовыми, т.е. по ним могло проходить несколько световых волн одновременно. Многомодовые волокна требовали довольно частого расположения повторителей, чтобы компенсировать поглощение и дисперсию световых лучей на их зигзагообразном пути по стержню. Одномодовое волокно новейшей технологии имеет настолько малый диаметр сердцевины, что позволяет спрямить путь отдельного луча и намного снизить потери интенсивности сигнала. Кабели из одномодовых волокон способны передавать до 1,2 млрд. бит данных в секунду, причем расстояние между повторителями достигает 50 км.

Применения. Оптические волокна не вполне прозрачны, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к ВОЛС. В таком кабеле свет должен проходить большие расстояния без каких-либо помех. Трещины, загрязнения или пузырьки в волокне приводят к поглощению или отражению тонкого луча. Уже удалось сократить в волокнах потери на передачу до величины менее 10% на километр.

Оптические волокна, используемые для телекоммуникаций, должны свариваться так, чтобы швы были минимальны. Генераторы света должны подсоединяться к концам волокна с очень высокой точностью.

Рис. 1.1. Основная конструкция оптического волокна

1. Техническое задание по проектированию волоконно-оптических линий связи

Для проектирования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) нужно:

· определитьнеобходимые характеристики для расчета ВОЛС;

· выбор топологий ВОЛС;

· выбор оптического волокна и расчет ее параметры;

· выбор тип и конструкция оптического кабеля;

· выбор источника оптического излучения;

· выбор фотодетектора;

· расчет потери в линейном тракте;

· определить резервную мощность;

· расчет энергетического бюджета;

· определить длину регенерационного участка и предъявить схему расположения регенераторов или линейных усилителей;

· определить быстродействие ВОЛС;

· анализ проектированных ВОЛС и предъявить расчетные параметры в виде таблицы;

· составить выводы по полученным результатам.

2 . Исходные данные для проектирование ВОЛС

Терминальные пункты: Бэльцы - Бендеры

Расстояние между терминальными пунктами: 182,9 km

Диаметр сердцевины (2a, мm): 7,5

Диаметр оболочки (2b, мm): 125

Длина волны, на которой функционирует система (л, мm): 1,31

Спектральная ширина излучения лазера (?л, nm): 1,5

3 . Расчет количество каналов по магистрали

Количество каналов, которые соединяют терминальные точки, в принципе зависят от количества населения в этих точках и от уровня заинтересованности личностей в коммуникациях.

Количество населения может быть определено из статических данных переписи населения. Обычно, перепись населения выполняется один раз в 5 лет, поэтому на проектирование нужно иметь в виду увеличение количество население. Численность населения в данной точки имея в виду средние увеличение население, определяется выражением:

где: P 0 - население в период переписи населения человек, C - годовое увеличение население в данный регион, в процентах (считается по данным переписи населения 2-3 %); t - период, определен как разница между годом перспективного проектирования и годом выполнения переписи населения.

Год перспективного проектирования полагается взять на 5-10 лет больше чем текущий год. В этом проекте считаем 5 лет.

Соответственно,

t = 5 + (tm - t 0) ,

где: tm год проектирование ВОЛС; t 0 год соответствующим данным для P 0 .

t = 5 + (2010 - 2001 ) = 14

Уровень интереса некоторых групп населения в коммуникациях зависят от политически, экономических, культурных и социалистических отношений между этих групп. Коммуникация между терминальные и промежуточные точки, определяется коэффициентом притяжения f 1 , который, как показывает эксперименты, меняется в больших пределах 0,1-12 %. В данном проекте считается f1=5 %, имея это в виду, будем определить количество телефонных каналов между терминальные точки:

где б 1 и в 1 постоянные соответствующие определенному доступу для некоторых потерь (обычно потери считаются 5 %, б 1 = 1,3 ; в 1 = 1,6 ); f 1 - коэффициент притяжения; f 1 =0,05 (5 %); то есть средняя нагрузка созданной абонентомy =0,05 Erl ; NA и NB - количество абонентов обслуживаемых на терминальных станциях соответственно в точках А и В.

Количество абонентов обслуживаемых одной или другой станцией, определяется в зависимости от количества населения из зоны обслуживания. Считав средний коэффициент обеспечения населения с телефонными аппаратами равный 0,3, количества абонентов в данной зоне определяется формулой:

Таким образом, рассчитывается количество каналов для телефонной связи между терминалами, но на кабельной магистрали организуется каналы и для других телекоммуникационных служб, в том числе необходимо иметь в виду транзитные каналы. Суммарное количество каналов между двумя междугородными станциями определяется:

где: - количество дуплексных каналов для телефонной связи; -количество дуплексных каналов для телеграфной связи; -количество дуплексных каналов для передачи телевидения; - количество дуплексных каналов для передачи кабельной вещание; -количество дуплексных каналов для передачи данных; -количество дуплексных каналов для передачи газет; -количество транзитных каналов.

Количество каналов для организаций связи с различными предназначениями может быть выражено через количество телефонных каналов, например: 1 TV канал = 1600 телефонных каналов; 1 телеграфный канал =1/24 телефонных каналов; 1 канал для передачи кабельной вещание = 3 телефонных каналов и.т.д. Разумно выражать суммарное количество каналов между терминальные точки в телефонных каналов. В проекте полагается:

Тогда, полное количество каналов можно вычислить по следующей формуле:

В проекте необходимо предвидеть два дуплексных TV канала.

4. Определение нужных характеристик для расчета ВОЛС

Основные характеристики необходимых для расчета конструкций волоконно-оптической линий связи:

· Скорость передачи информаций;

· Точность воспроизведения сигнала - для цифровых систем определяется коэффициентом ошибок (BER - Bit Error Ratio);

· Длина волоконно-оптической линий связи и количество конечных устройств.

На данном этапе проектирования анализируются и конкретизируются данные технического задания. Можно привести следующие подразделы:

Подраздел 1 . Определяется скорость передачи информаций, в зависимости от количества каналов предназначены передачи, имея в виду, что телефонный канал имеет скорость 64 кбит/с.

B = n · B канал ,

где: В это групповая скорость передачи информаций; n-количество каналов; Вканал - скорость передачи одного канала (64 кбит/с).

B = 3418 · 64 = 218,8 (Mb / s )

Выбирается коэффициент ошибок BER (Bit Error Ratio). Для цифровых ВОЛС, этот коэффициент зависит от типа сети и определяется формулой:

BER = BER *· L ,

оптический волокно линия связь

где: ВER* (Bit Error Rate) - вероятность появления ошибок что соответствует оного километру ВОЛС. Для локального участка (длина участка является сотни километров) ВER*лок=10-9.

L - длина трансляционного участка, км.

BER = 182,9 · 10-9

Подраздел 2 . Выбирается оптимальный линейный код.

Проблема выбора линейного кода не имеет определенное решение для всех ВОЛС. Для каждой ВОЛС в частности нужно тщательно анализировать временные и спектральные параметры линейных кодов, в тоже время, иметь в виду техноэкономические факторы.

Для участков сети со скоростями передачи свыше 100 Мb/s обычно выбираются блочные коды: например, код 5В6В.

5. Выбор топологий ВОЛС

В настоящее время волоконно-оптические системы связи используют технологию SDH (синхронная цифровая иерархия). Для протяжённых магистральных линий используется топология точка-точка.

6. Вычисление параметров оптического волокна

Для изготовления оптического волокна выбираем следующие материалы: 3,1% GeO2 96,9% SiO2 - для сердцевины и 3,0% Be2O3 97,0% SiO2 - для оболочки. Показатели преломления этих материалов характеризуются формулой Селмейра.

Коэффициенты Ai и li берутся из нижеследующей таблицы:

Оптические свойства выбранных материалов сердечника и оболочки должны обеспечивать одномодовый режим работы волоконного световода. Для этого необходимо рассчитать значение нормированной (характеристической) частоты:

где a - радиус сердечника световода, мкм; л - длина волны, мкм; n 1 -показатель преломления сердечника; n 2 - показатель преломления оболочки.

Нормированная частота V<2,405, а значит в световоде распространяется лишь один тип волны НЕ11, и компоненты волоконного световода выбраны правильно для обеспечения одномодового режима.

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла ().

Апертурный угол - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, воздействующего на торец световода.

Числовая апертура рассчитывается по формуле:

Диаметр модового поля в ООВ определяется из соотношения

где: V - нормированная частота; d - диаметр сердцевины.

Световоды характеризуются частотой отсечки и через них передаются только длины волны меньше диаметра сердцевины световода (л

Соответственно длина волны отсечки:

где: d диаметр сердцевины; pnm (pnm = 2,405) - параметр, который характеризует тип волны (мода).

Важнейшими параметрами световода является оптическое потери и соответственно затухание передаваемой энергии. Эти параметры определяют дальность связи по оптическому кабелю и его эффективность.

Затухание световодных трактов обусловлено собственными потерями в волоконных световодах (б с ) и дополнительными потерями, так называемыми кабельными (б к ), обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля, т.е.

Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (б п ) и потерь рассеивания (б р ), т.е.

Затухание в результате поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию и существенно зависит от свойств материала световода:

где: n 1 - показатель преломления сердечника; - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде (tg = 2,4 10 - 12 ); л - длина волны, km .

Затухание на рассеяние рассчитывается по формуле:

где: K - постоянная Больцмана, ; T -температура перехода стекла в твердую фазу, T = 1500 K ; ?-коэффициент сжимаемости, ; л - длина волны, m .

В световодах при передаче импульсных сигналов после прохождения некоторого расстояния импульсы искажаются, расширяются и наступает момент, когда соседние импульсы перекрывают друг друга. Данное явление в теории световодов носит название дисперсии.

Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра, существование большого числа мод.

Хроматическая (частотная) дисперсия, которая делится на материальную и волноводную. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны.

В одномодовых световодах проявляются только материальная и волноводная дисперсии, расчет которых производится по формулам:

где - ширина спектра излучения источника, при использовании в качестве источника излучения полупроводникового инжекционного лазера, = 0,1 - 4 нм; - удельная дисперсия материала; - удельная волноводная дисперсия.

Коэффициент удельной волноводной дисперсии рассчитывается по формуле:

где - длина волны, мкм; - относительная разность показателей преломления.

Коэффициент удельной хроматической дисперсий:

17*(ps/(km nm)) .

Этот же показатель пересчитанный с учетом?л на 1 km длины световода: = -17* 1== -17* (ps/km).

Волновое сопротивление волоконного световода может быть представлено через компоненты электромагнитного поля, определение которых получается довольно сложным. В практических расчетах пользуются предельными значениями волнового сопротивления сердечника и оболочки для плоской волны. При этом:

где: -волновое сопротивление идеальной среды; м 0 - относительная магнитная проницаемость, м 0 = 4 ·10-7, Гн/м ; 0 -относительная диэлектрическая проницаемость, .

В соответствии с основным уравнением передачи по волоконным световодам коэффициент фазы зависит от волнового числа среды и находится в пределах:

где: - волновое число оболочки; - волновое число сердечника. Волновое число идеальной среды k0 рассчитывается по формуле:

где: = 2 f - угловая частота, 1/с ; л - длина волны, мкм.

В соответствии с основными положениями электродинамики в однородных средах плоская электромагнитная волна распространяется с фазовой скоростью и групповой скоростью.

Для недисперсионной среды фазовая скорость не зависит от частоты, и тогда групповая скорость равна фазовой скорости. Однако, в дисперсионных средах, где фазовая скорость электромагнитной волны является функцией частоты, и имеют разные значения.

Фазовая скорость рассчитывается по формуле:

где в - коэффициент фазы.

При больших значениях длин волн, близких к критической, энергия распространяется в оболочке с фазовой скоростью , при уменьшении длины волны вся энергия концентрируется в сердечнике, которой соответствует скорость распространения . Таким образом, с увеличением длины волны фазовая скорость уменьшается от значения скорости в оболочке до значения скорости в сердечнике световода.

Следует иметь ввиду, что скорость распространения волны по световоду всегда меньше скорости света, т.е. поверхностная волна всегда имеет замедленный характер распространения.

Групповая скорость распространения по световоду определяется выражением:

Полоса пропускания это величина, которая характеризует ёмкость волокна для передачи некоторого объёма информации в момент времени. Чем больше полоса пропускания, тем больше информационная способность волокна. Полоса пропускания выражается в MHz km. Ширина полосы пропускания оптической линии приближенно определяется по формуле:

7 . Выбор тип и конструкция оптического кабеля

Самый дорогой элемент ВОЛС это оптический кабель (OК). Рациональный выбор ОК уменьшает затраты для конструирования и эксплуатаций проектированных ВОЛС.

Чтобы выбрать ОК для установки, нужно иметь в виду следующие факторы:

· влияние окружающей среды над кабелем;

· число волокон, которые располагаются;

· оптические характеристики ОК.

А также, ОК должен удовлетворить следующие технические требования:

· возможность установки ОК в тех же самых условий как установка электрического кабеля;

· возможность использование на максимум метод, техник и существующих устройств для установки кабеля;

· возможность монтажа в полярных условиях, удобность и в термин;

· устойчивость на воздействие окружающей среды (механические, климатические) которые появляются во время эксплуатации линий;

· высокая надежность, большой срок эксплуатации.

Для проектирования магистральной линии является необходимым кабель, предназначенный для прокладки в грунт. Выбранное оптическое волокно удовлетворяет рекомендации:

Основные оптические и физико-механические свойства ОК приведены в табл.

Кабели оптические ОМЗКГМ для прокладки в грунте

Конструкция:

1. Центральный силовой элемент - стеклопластик

3. Гидрофобный компаунд

4. Оболочка из ПЭ

5. Стальная проволока

6. Защитный шланг

Кабель оптический магистральный и внутризоновый многомодульный с центральным силовым элементом (ЦСЭ) из стеклопластикового стержня или стального троса, вокруг которого скручены модули (ОМ), содержащие до 12 оптических волокон (ОВ) каждый, и кордели, с оболочкой из полиэтилена (ПЭ), броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным шлангом из ПЭ.

Применение

Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки.

Сертификаты :

Сертификат пожарной безопасности № ССПБ. RU .ОП004.В.00427 (ОМЗКГМН)

В кабелях используются оптические волокна в соответствии с Рекомендациями ITU-Т G.651, G.652В, G.652D, G.655.

По требованию заказчика кабели изготавливаются в оболочке из негорючего материала, с низким газодымовыделением (типа LS) и не содержащего галогенов (типа HF).

Кабель магистральной связи ОМЗКГ (рис.16) 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.16. Магистральный оптический кабель марки ОМЗКГ:

1 -- профилированный сердечник; 2 -- волокно; 3 -- силовой элемент; 4 -- внутренняя пластмассовая оболочка;

5 -- стеклопластиковые нити; 6 -- наружная полиэтиленовая оболочка

Основные характеристики кабеля приведены в таблице:

Наименование	Параметры
Система передач	Сопка-4; ИКМ-1920
Число цифровых каналов
Скорость передачи, Мбит/c
Длина волны, мm
Коэффициент затухания, дБ/км
Энергетический потенциал, дБ
Полоса пропускания, МГц-км
Длина регенерационного участка, км
Дальность связи, км
Число волокон
Тип волокна
Диаметр кабеля, мм
Масса кабеля, кг/км
Срок службы, лет
Электропитание	Автономное, ДП

8 . Выбор источника оптического излучения

Оптические излучатели выполняется в виде единого оптоэлекроного устройства и включает источник света (светоизлучающий диод СИД (LED) или лазерных диодов ЛД (LD)), схема стабилизаций его рабочих режимов и устройство введения света в ОВ.

Выбор излучателя выполняется в соответствии с требованиями к основным параметрам источника света, определенных во время проектированных этапов. Эти требования перечислены ниже:

1. Рабочая длина волны источника света должна соответствовать параметрам передачи ОВ.

2. Спектральная ширина излучения ? л нужно настраивать с частотными характеристиками ОВ, максимальная полоса пропускания или скорость передачи информации ВОЛС.

3. Абсолютный уровень средней оптического мощность излучения должна соответствовать уровня передачи через ВОЛС, как правило, Pemis ? - 10 dBm . Если использовать псевдослучайный NRZ-сигнал (сигнал в формате «без возвращения к нулю» -- БВН), тогда возможно уменьшения мощности излучения с 3 dB, а в случае использования кодирования с возвращение к нулю RZ (Return to Zero) - с 6 dB.

Нужно обратить внимание, что типичное единица измерения оптического мощности излученной лазерного или светоизлучающего диода использованная в ВОЛС это dBm - измеряемая мощность в отношение с уровнем 1 mW (0,001 W)

4. Фоновая мощность излучения, то есть средняя оптическая мощность излучения в отсутствий модуляторного сигнала, должна быть минимальной.

5. Сфокусированный поток света (пространственная когерентность) должен быть максимальный и обеспечить минимальные потери при вводе света в оптоволокне.

6. Частота модуляций должна обеспечить полосу пропускания или необходимую скорость передачи информаций.

7. Изменения длины волны и выходной мощности оптического излучения от отклонения температуры не должна превышать допустимых значений.

8. Среднее время наработки на отказ. Это значение оценочное, при условии, что устройство работает в нормальных условиях (должна быть больше 105 - 106 часов).

Изходя из этих требований в качестве источника излучения выбирается лазерный диод производства LaserMate Group, Inc.: 1550nm InGaAsP/InP MQW-DFB laser diode (LD) T 15 D - XYZ - WM - I .

Данный диод удовлетворяет следующим требованиям:

· рабочая длина волны - 1550 nm

· максимальное значение ширины спектра излучения - 1 nm

· выходная мощность - 2 mW

С учетом использования NRZ кода Pemis = Pmed - ? P = 3 - 3 = 0 dB .

9. Выбор фотодетектора

Оптические приемники выполняются в виде конструктивного блока, в котором включаются устройства для ввода света из ОВ в приемник, фотодетектор, усилитель, корректор и другие устройства для обработки электрического сигнала. Основные параметры оптического приемника:

1. Максимальная чувствительность в рабочем диапазоне длин волн, порог чувствительности или минимальная детектируемая мощность, абсолютный уровень которого Pmin , dBm , зависит от скорости передачи цифровой ВОЛС, вероятность ошибки BER .

2. Чувствительность по току (A/W) или по напряжению (V/W), которая характеризует свойство преобразований фотодиода.

3. Время нарастания и спада переходной характеристики.

4. Вероятность ошибки (не больше BER ? 10 - 9 ).

5. Потребляемый ток от источника питания.

В качестве фотоприемника выбирается InGaAs PIN Photodiode R-13-033-G-B фирмы LaserMate Group, Inc.

Optical and Electrical Characteristics (Tc=25oC)
Active Area (Dia.)
						VR=5V,Јf=1300nm

Минимальный уровень приемной мощности определяется, используя следующую формулу:

10. Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля

Уровень оптического сигнала с увеличением расстояния от начала регенерационного участка уменьшается:

(12.1)

где - минимально допустимая мощность на входе фотоприемника, дБм;

- уровень мощности генератора излучения, дБм;

- потери в разъемном соединении используются для подключения приемника и передатчика к оптическому кабелю, дБ;

- потери при вводе и выводе излучения из волокна, дБ;

- потери в неразъемных соединениях, дБ;

- коэффициент ослабления оптического волокна, дБ/км;

- строительная длина оптического кабеля, км.

Величина (12.2) носит название энергетического потенциала аппаратуры и определяется типом источника излучения и фотоприемника.

Из последнего выражения можно определить длину регенерационного участка, определяемого затуханием линии:

(12.3)

Современные способы сращивания оптических волокон, посредством сварки автоматическими устройствами, обеспечивают величину потерь на одном сростке в пределах 0,01-0,03 дБ.

При этой длине регенерационного участка пропускная способность одного волокна:

Учитывая, что в кабеле 2 волокна, при данной длине регенерационного участка обеспечивается заданная пропускная способность.

11. Расчет потерь в линейном тракте

Этот этап проектирования заключается в расчете полныхпотерь бtot . Определяются следующие типы потерь:

Потери в оптоволокне бFO , которые вызваны процессов рассеивания и поглощения внутри ОВ. Метод расчета этих потерь был предъявлен выше. Единица измерения - dB / km .

Потери на регенерационном участке: 100 0,22 = 22

Потери в оптоволоконном кабеле (бCO ). Лишнее затуханиеобусловлено потерями в кабеле, которые состоятминимум из семь типов коэффициентов затухания.

бco = ,

где:

б 1 - появляется в результате применения термомеханических действий в процессе производства оптоволоконного кабеля (ОК);

б 2 - появляется в результате зависимости коэффициента преломления материала ОК от температуры;

б 3 - обусловленный микроизгибов ОК;

б 4 - появляется в результате нарушения линейного характера ОК (выкручивание);

б 5 - появляется в результате выкручивание ОК соответственно своей оси;

б 6 - появляется в результате неоднородного покрытия ОК;

б 7 - появляется в результате потерях в защитные оболочки ОК.

Таким образом, лишние потери определяются, в общем, процессами рассеяния энергий, вызванные неоднородностями в результате феноменов выше отмеченных.

Значений коэффициентов затухания в ОК представлены в спецификациях производителей.

Значение потерь в оптоволоконном кабеле зависит от технологических факторов таких как: строительная длина, условия прокладки, условия эксплуатации.

12. Потери на введение/извлечение света в/из оптоволокно

Потери на внесение света в ОВ определяются (обратно пропорциональные) эффективностью настраивания СИД или ЛД с ОВ. Единица измерения - дБ.

Потери на извлечение света на приеме также зависят от эффективности настраивания оптоволокна с фотодетектором. Единица измерения - дБ.

На данном этапе, типичные значений потерях на введения волны света из ДЛ в ОВ, а на извлечение света на приеме. Выбираем средние значения: , .

13. Потери в неразъемных и разъемных соединителях

Потери в неразъемных и разъемных соединителях определяются экспериментально на тестирование линий после установки всех компонентов.

Заметка. Современные методы неразъемных соединений (сварки) ОВ обеспечивают потери в пределах 0,01 - 0,03 дБ (выбираем 0,02 dB).

Потери самых лучших разъемных соединений (коннекторами) имеют значения 0,35 - 0,5 дБ на соединение (выбираем 0,4 dB).

14. Оценка системного запаса

В ВОЛС, используемые в практике, в зависимости от условий эксплуатации, необходимо предвидеть некоторое отклонение параметров системы. Вводится понятие об системный запас М , который имеет в виду следующие факторы:

- Срок эксплуатаций оптического передатчика (мощность оптических передатчиков, как правило, со временем уменьшается);

- Любое увеличение физического напряжения над кабелем (в данных случаях потери в кабель увеличиваются);

- Деградация коннекторов на установки и их замена.

- загрязнение оптических коннекторов (пыль и грязь могут блокировать переход некоторую часть сигнала через коннектор).

Значения системного запаса (M ) указывается на проектирование ВОЛС в зависимости от предназначений и эксплуатированных условий ВОЛС. Диапазон рекомендованных значений от 2 дБ (для благоприятных эксплуатированных условий) до 6 дБ (для самых неблагоприятных эксплуатированных условий).

15 . Определение суммарных потерь

По расчету значений потерь выше указанных определяется суммарные потери в линии:

,

где n о mbin количество неразъемных соединителей.

16. Определить резервную мощность

Запас мощности представляет разность между выходной оптической мощности оптического передатчика и минимальной чувствительности оптического приемника:

(11.1)

Этот результат показывает, что для преодоления всех потерь из линейного тракта имеется мощность 31,6 дБм .

17. О пределение быстродействие ВОЛС

Быстродействие систему рассчитывается для определения, если выбранные составляющие для данной ВОЛС обеспечивают необходимую скорость передачи информаций или полосу пропускания сигнала. Затем, определяется полное время нарастания сигнала в системе. Время нарастания означает необходимое время для увеличения уровня оптической мощности от 10 % до 90 % из значения выходной мощности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изображение времени нарастания

Информацию с полосой ? f переданной по ВОЛС можно выражать через постоянною времени f, которая и есть время нарастания сигнала в системе.

Она определяется формулой (11):

,

T = 3,18 ns

где: RZ это формат кодирования с возвращением к нулю (Return to Zero); NRZ - формат кодирования без возвращения к нулю (Non Return to Zero).

Отношения между шириной полосы ? f и скоростью передачи информаций B зависит от используемого формата

.

?f = 220/2 = 110 MHz

Быстродействие системы определяется временем нарастания мощности для передатчика t , оптоволокна f и приёмника r и рассчитывается по формуле:

,

где t и r - время нарастания мощности для передатчика и приёмника. Их значения описаны в спецификациях от фирмы-изготовители.

Время нарастания мощности в оптоволокне определяется межмодовой, материальной и волноводной дисперсией:

.

Полученное значение S , сравнивается с временем нарастания сигнала. Так как, тогда чувствительность системы считается удовлетворительное и выбранные составляющие обеспечивают передача информаций с скоростью B .

Вывод: В процессе проектирования ВОЛС были выявлены основные достоинства волоконно-оптической связи - малые значения коэффициента затухания, высока защищенность от внешних электромагнитных полей, отсутствие излучения во внешнюю среду, большая строительная длина кабеля, высокая пропускная способность линий.

Полученная линия связи обладает по меньшей мере вдвое большей скоростью передачи (обеспечивает 2 256,78 = 513,56 Мбит/с.Кроме того, на всю длину связи требуется лишь один регенератор.

Библиограф ия

1. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. Москва: Радио и связь, 1990. - 224 .

2. Дж. Гауэр. Оптические системы связи. - Москва: Радио и связь, 1989. - 504 с.

3. Волоконно-оптические линии связи. Справочник /Андрушко Л.М. и др. - Киев: Техника, 1988. - 240 с

4. В.А. Андреев, В.А. Бурдин. Оптические волокна для оптических сетей связи. - Электросвязь, 2003, N11.

5. В.И. Иванов. Оптические системы передачи. - Москва: Радио и связь, 1994. - 224 с

6. http://www.rusoptika.ru

7. http://www.morion.ru

8. http://www.informost.ru

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Разработка схемы организации инфокоммуникационной сети связи железной дороги. Расчет параметров волоконно-оптических линий связи. Выбор типа волоконно-оптического кабеля и аппаратуры. Мероприятия по повышению надежности функционирования линий передачи.

курсовая работа , добавлен 28.05.2012


Основные особенности трассы волоконно-оптических систем. Разработка аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Расчёт необходимого числа каналов и выбор системы передачи. Выбор типа оптического кабеля и методы его прокладки. Надёжность линий связи.

дипломная работа , добавлен 06.01.2015


Выбор топологии сети, ступени иерархии и типа мультиплексора на основе расчета групповой скорости потоков. Выбор типа оптического кабеля. Определение пропускной способности. Определение суммарных потерь в оптическом тракте. Расчет полного запаса системы.

курсовая работа , добавлен 22.05.2015


Анализ волоконно-оптических линий связи, используемых в ракетно-космической технике. Разработка экспериментального устройства, обеспечивающего автоматическую диагностику волоконно-оптического тракта приема и передачи информации в составе ракетоносителя.

дипломная работа , добавлен 29.06.2012


Проектирование кабельной магистрали для организации многоканальной связи на участке г. Биробиджан. Выбор трассы волоконно-оптической линии передач. Расчет числа каналов. Параметры оптического волокна, тип оптического кабеля. Схема организации связи.

курсовая работа , добавлен 27.11.2013


Схема трассы волоконно-оптического кабеля. Выбор оптического кабеля, его характеристики для подвешивания и прокладки в грунт. Расчет параметров световода. Выбор оборудования и оценка быстродействия кабеля, его паспортизация. Поиск и анализ повреждений.

курсовая работа , добавлен 07.11.2012


Выбор трассы магистрали и эскиз поперечного сечения кабеля ОКЛБ-3ДА4. Расчет оптических параметров волокон и дисперсии сигнала в одномодовом волокне. Вычисление растягивающих усилий во время прокладки оптического кабеля в городскую телефонную канализацию.

курсовая работа , добавлен 12.03.2013


Общая характеристика цифровых сетей связи с применением волоконно-оптических кабелей. Возможности их применения. Разработка проекта для строительства волоконно-оптических линий связи на опорах существующей ВЛ 220 кВ. на участке ПС Восточная-ПС Заря.

курсовая работа , добавлен 25.04.2013


Измерения при технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, их виды. Системы автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей. Этапы эффективной локализации места повреждения оптического кабеля. Диагностирование оптических волокон.

контрольная работа , добавлен 12.08.2013


Выбор и обоснование трассы магистрали, определение числа каналов. Расчет параметров оптического волокна, выбор и обоснование конструкции оптического кабеля. Разработка и элементы схемы размещения регенерационных участков. Смета на строительство и монтаж.

Введение

Скорость изменений в современном обществе постоянно растет. Эта тенденция затрагивает все области нашей жизни, особенно ярко проявляясь в инфокоммуникационной сфере. Проектирование и строительство сетей связи должно соответствовать этим запросам, учитывая и предвосхищая потребности будущего.

При этом область проектирования сетей связи в современной России столкнулась с определенными проблемами:

1) Отсутствует система подготовки специалистов-проектировщиков. Специальности «проектировщик сетей связи» в ВУЗах не существует. Специалистов готовят «на местах», зачастую передавая знания от более опытных коллег по принципу «делай так».

2) Низкий уровень проектирования. Многие проектные институты прекратили свое существование, а тендерный подход к формированию цен на предоставляемые услуги приводит на рынок все более низкоквалифицированных специалистов. При этом Заказчик, как правило, не имеет возможности проверить качество получаемых проектов.

3) Отсутствует, либо утратила актуальность нормативная документация по проектированию линий связи. Нормативная база «не успевает» за техническим прогрессом и в некоторых аспектах ограничивает возможность применения современных и более эффективных решений.

4) Большое количество предлагаемых производителями технических решений затрудняет проектировщикам выбор и согласование разных узлов линии между собой так, чтобы вся система работала оптимальным образом.

5) Отсутствие в распоряжении проектировщика доступной и оперативной информации по новым разработкам и использование в качестве основы проектов 10-20 летней давности.

Пути решения.

Поиск решений данных проблем регулярно осуществляют различные участники рынка, но, к сожалению, без каких-либо системных сдвигов. Можно говорить, что наиболее перспективным вариантом станет предоставление актуальной и современной информации проектным организациям непосредственно производителями и поставщиками различных технических решений. Такая информация должна обеспечивать относительную простоту и легкость ее применения.

Очевидно, что проектировщику намного удобнее работать с неким конструктором, позволяющим полуавтоматически выбирать и быстро конфигурировать все узлы линии, подбирать и правильно сочетать различные материалы и оборудование, чем длительно изучать увесистые каталоги и сложные системы маркообразования. Подобные конструкторы не отменяют необходимости изучения и знания нюансов при проектировании, но, безусловно, помогают сэкономить временные затраты, особенно в части первоначального выбора того или иного технического решения, позволяя выделить дополнительные ресурсы на более тщательную проработку основной части проекта.

С точки зрения выбора решений по пассивной части волоконно-оптических линий, такие конфигураторы уже существуют и доступны в онлайн-режиме в свободном доступе на базе сайта Центра Технической Компетенции «ВОЛС.Эксперт». Рассмотрим их подробнее.

1. Автоматический переводчик маркировок оптического кабеля.

На сегодняшний день в России и странах СНГ действуют около 20 производителей оптического кабеля (ОК). Ввиду отсутствия обязательных нормативных документов, касающихся единой системы маркировки, каждый завод имеет собственное и уникальное маркообразование.

При этом проектировщик зачастую сталкивается с трудностями корректного подбора аналогичных марок ОК.

Многие заводы имеют на своих сайтах таблицы соответствия, но они не избавляют проектировщика от ручного перевода одной маркировки в другую. При этом неизбежно возникают ошибки, которые затрудняют закуп требуемого кабеля подрядчикам и заказчикам.

Автоматический переводчик маркировок на сайте ЦТК «ВОЛС.Эксперт» позволяет ввести первые буквы маркировки (так называемый тип кабеля), по которому определяется производитель, изготавливающий такую марку ОК и открываются новые поля, в соответствии с системой маркировки данного завода (рис.1.)

Рис.1. Общий вид переводчика маркировок

Далее пользователь заполняет соответствующие поля (которые имеют описание, чтобы облегчить ввод и исключить возможные ошибки) и получает маркировку аналогичного по характеристикам кабеля завода «Инкаб» (рис.2).

Рис. 2. Результат работы переводчика маркировок

Нажав соответствующую кнопку, можно получить детальные характеристики выбранного кабеля и скачать техническую спецификацию. Весь процесс — несколько минут, небольшой объем введенных данных и пару кликов мышки.

1. Вместимость кабеля на барабане

В процессе проектирования протяженных магистральных ВОЛС решаются вопросы оптимального выбора строительных длин кабеля. При этом необходимо определить типоразмер кабельного барабана для конкретной длины. Использование максимально большой строительной длины на максимально большом барабане зачастую нецелесообразно, так как резко возрастают логистические расходы на доставку, а в некоторых случаях даже нет возможности их транспортировки до места монтажа в виду труднодоступности и/или отсутствию необходимой техники.

Зная диаметр кабеля (или маркировку кабеля производства завода «Инкаб»), с помощью данной программы можно быстро определить:

— максимальную вместимость запрашиваемого кабеля на определенный тип барабана.

Например, по заданным входным требованиям, имеется ограничение на барабан не более №14 для кабеля диаметром 14 мм. В программе получаем результат: не более 2890 м. (рис. 3)

Рис. 3. Пример расчета вместимости кабеля на барабане

В программе получаем результат: не более 2890 м.

— типоразмер барабана для намотки необходимой строительной длины.

Например, в проекте присутствует строительная длина 6000 м для кабеля диаметром 12 мм.

Рис. 4. Пример расчета требуемого размера барабана

Программа автоматически подбирает типоразмер №16а (рис. 4). При этом также учитывается минимально допустимые радиусы изгиба кабеля и подбирается барабан с допустимым диаметром шейки.

1. Подбор кабеля и его маркировки.

В процессе проектирования, определив необходимые характеристики и требования к кабелю (тип прокладки, число волокон и т.п.), зачастую возникают сложности с правильным подбором маркировки кабеля. Для этого приходится скрупулёзно изучать каталог производителя, его систему маркообразования, а если позиций по кабелю достаточно много, то это отнимает значительное время. Другим вариантом решения данного вопроса является обращение непосредственно к производителю с соответствующим запросом. Таким образом исключается вероятность появления ошибок, но ответ может поступать не оперативно.

Наиболее простым и эффективным решением является автоматизированный подбор требуемой маркировки кабеля.

Программа представляет собой простое дерево выбора с вопросами, на которые необходимо последовательно ответить. Например, структура может выглядеть как на рисунке 5. Далее идут уровни по выбору типа оболочки, стойкости к растяжению, типу применяемого волокна и общем числе волокон в кабеле.

Рис. 5. Структура работы программы по подбору маркировки кабеля.

Результатом расчета является точная маркировка потребного кабеля (рис. 6.)

Рис. 6. Результат работы программы по подбору маркировки кабеля

1. Подбор подвесного оптического кабеля по стойкости к растяжению.

При проектировании подвесных ВОЛС важно правильно определить требуемую стойкость кабеля к растягивающим нагрузкам. При этом необходимо учитывать воздействие ветра и гололеда на кабель. Правильно спроектированная подвесная ВОЛС должна выдерживать максимальные для данного климатического региона толщину стенки льда и ветрового давления без ущерба для ее работоспособности. При этом также важными параметрами являются расстояние между опорами и необходимость соблюдения габаритов кабеля до земли или пересекаемых объектов при воздействии максимальных нагрузок. Данные аспекты рассмотрены в статье «Выбор подвесного оптического кабеля исходя из условий эксплуатации (КАБЕЛЬ−news / № 2 / февраль 2009).

Потребная стойкость к растяжению, как правило, определяется для критических пролетов, которых может быть несколько. Однако использование приведенных в статье формул или профессиональных программных продуктов требует большой подготовительной работы.

Для дальнейшего детального проектирования всей длины ВОЛС часто требуется быстро подобрать требуемые характеристики кабеля исходя из заданных критических условий. Это позволяет избежать перепроектирования всей длины в случае, если первоначальный выбор кабеля методом «проб и ошибок» был недостаточным или избыточным.

Отличным решением для быстрого подбора является программа «Расчет самонесущих кабелей» от завода «Инкаб» (рис. 7.)

Рис. 7. Программа «Расчет самонесущих кабелей». Ввод исходных данных

Программа имеет интуитивно понятный интерфейс. На первом этапе вводится необходимый минимум исходных данных и ограничений, если они заданы. Далее, после нажатия кнопки «Рассчитать», программа автоматически подбирает требуемую стойкость к растяжению.

Дополнительно рассчитываются и выводятся следующие данные:

— подробные характеристики подобранного кабеля;

— максимальные нагрузки и стрелы для критического пролета в разных режимах;

— монтажная таблица для критического пролета;

— изображение критического пролета, позволяющего визуально оценить соблюдение требуемых габаритов (рис. 8.)

Рис. 8. Визуальный результат в программе «Расчет самонесущих кабелей»

Также программа позволяет экспортировать полученные данные в Excel, Word или буфер обмена.

При определенной подготовке данную программу можно использовать и для проектирования небольшой трассы, т.к. она позволяет быстро пересчитывать нагрузки и стрелы для разных пролетов. Но, безусловно, данная программа не призвана заменить профессиональные продукты для проектирования подвесных ВОЛС, в частности на высоковольтных линиях электропередач.

1. Конфигуратор подвесных ВОЛС.

Как уже упоминалось выше, важными задачами при проектировании является обеспечение совместимости различных материалов и узлов между собой, в частности применяемой арматуры и муфт:

— Зажимы по диаметру и прочности заделки должны соответствовать применяемому кабелю.

— Узлы крепления и их состав должны учитывать типы и виды опор, на которые они монтируются.

— Выбор муфт должен учитывать конструктивные особенности и диаметры оболочек сращиваемых оптических кабелей; количество соединений ОВ, которые необходимо выполнить в муфте;

— Количество вводов кабелей в муфту и т.п.

Все эти задачи требуют тщательного изучения каталогов производителей комплектующих, знание номенклатуры. Зачастую требуется обращение к производителю за уточнениями. В результате время выполнения проекта затягивается, а в случае изменения проектных решений всю процедуру приходится проводить заново.

Как проектным организациям, так и Заказчикам, важно оценить предполагаемый бюджет затрат на материалы в проекте. Составление сметной документации также занимает значительное время и требует сопряжения различных технико-коммерческих предложений.

Очевидно, что оптимальным способом взаимодействия Заказчика или проектной организации с производителями был бы принцип «одного окна», когда ответ по всему спектру продукции приходит от одного источника. Эффективным также является и процесс автоматизированного получения данных спецификаций с возможностью быстрого конфигурирования различных вариантов исполнения проекта с их последующей оценкой и выбором наиболее предпочтительного.

Поэтому центром технической компетенции «ВОЛС.Эксперт» был разработан «Конфигуратор подвесных ВОЛС», который предназначен для автоматизированного выбора и подсчета необходимого числа комплектующих для проекта (кабель, арматура, муфты), а также осмечивания проекта по материалам (рис. 9)

Рис. 9. Пример сметы, автоматически формируемой «Конфигуратором подвесных ВОЛС»

Кроме этого, Конфигуратор позволяет автоматически рассчитать схемы виброгашения и нагрузки на опоры в соответствии с отраслевыми нормативными документами (рис. 10,11)

Рис. 10. Пример расчета нагрузок на опору

Рис. 11. Пример расчета схем виброгашения

Помимо сметы, предоставляются готовые чертежи по типовым узлам и решениям (рис. 12)

Рис. 12. Пример типового решения в «Конфигураторе подвесных ВОЛС»

Функционально конфигуратор разбит на ряд последовательных шагов, в которых пользователь вводит известные исходные данные и после автоматизированного расчета, получает результаты в виде соответствующих отчетов.

Важным удобством Конфигуратора является возможность сохранять введенные данные по проекту и результаты расчетов, а также загружать их для дальнейшей работы. Сохраненный проект можно передать другому пользователю или экспертам для дальнейшего анализа.

Конфигуратор позволяет самостоятельно определить требуемую марку кабеля, либо автоматически подбирает ее исходя из введенных данных (длины пролета, климатических условий и т.п.) в соответствии с отраслевыми стандартами.

Несомненным удобством является возможность интерактивного определения климатической зоны по гололеду и ветру на картах ПУЭ простым «кликом» мышки по географическому месту предполагаемой трассы ВОЛС.

Макет трассы удобно конфигурировать и быстро изменять начальные условия по местам расстановки муфт, запасов кабеля, строительным длинам и т.п. (рис. 13)

Рис. 13. Конфигурирование макета трассы ВОЛС

Кроме того, на основе вводимых пользователем данных, Конфигуратор позволяет в автоматическом режиме:

Заключение

Помимо использования и безусловной незаменимости профессиональных CAD-программ, важным и полезным дополнением к ним является применение программ, позволяющих быстро подобрать и правильно совместить между собой требуемые материалы, провести необходимые расчеты и оценить затраты.

Тем самым достигаются следующие показатели:

— снижается вероятность ошибок при указании марок кабелей, муфт и арматуры;

"Проектирование волоконно-оптической линии связи"

Введение

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) - это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием "оптическое волокно".

ВОЛС - это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии Волс помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Широкая полоса пропускания - обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр.

Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода.

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 (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.).

Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность.

Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи.

Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве.

Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди.

1.Длительный срок эксплуатации

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. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

Весьма перспективно применение оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.

В России и странах СНГ активно ведется строительство ВОЛС различного назначения: городских, зоновых, магистральных. В 86 городах (Москва, Нижний Новгород, С.-Петербург, Новосибирск, Тбилиси, Киев, Баку, Ташкент, Минск, Кишинев и др.) действуют оптические соединительные линии между АТС с цифровыми системами передачи ИКМ-120. Построен ряд зоновых линий внутриобластного назначения, например: Санкт-Петербург- Сосновый бор, Уфа-Стерлитамак, Тула-Щекино, Воронеж-Павловск, Рязань- Мосолово, Майкоп-Краснодар, Клин-Солнечногорск, Ростов-Азов, Курская область, Минск-Смолевичи, Рига-Юрмала и др. Построена одномодовая магистраль Санкт-Петербург-Минск протяженностью 1000 км на большое число каналов.

Обобщая: волоконно-оптическая связь является самым надежным и качественным видом связи, обладающая очень высокой пропускной способностью. В экономическом плане характеризуется быстрой окупаемостью, несмотря на дорогое измерительное и монтажное оборудование. Выбор данной технологии для обеспечения связи между крупными городами является наиболее выгодным, среди прочих.

Необходимость постройки данной линии передачи, прежде всего, обусловлена статусом данных в курсовой работе городов. Оба города являются крупными административными центрами, с хорошо развитой экономикой, объединяющими в себе множество видов промышленности. Потребителями услуг будут являться десятки заводов и предприятий, преимущественно тяжелых отраслей производства, а также крупнейшие провайдеры услуг связи (МТС, Вымпелком, Мегафон).

Рассчитать нагрузку, полагая, что кроме чисто телефонной нагрузки имеются: передача данных, интернет и обмен телевизионными программами, причем число каналов передачи данных nпд=1,2 nтф, число каналов интернета nинт=5 nтф, а 2 телевизионных канала занимают полосу, эквивалентную n = 3200 телефонным каналам.

Выбрать систему передачи.

Выбрать трассу передачи из нескольких вариантов и обосновать этот выбор.

Выбрать тип кабеля, учитывая нагрузку, систему передачи, условия трассы и тип грунта.

Определить длину регенерационного участка при первой заданной длине волны.

Определить механические усилия при прокладке кабелеукладчиком, учитывая вес, строительную длину кабеля и заданный коэффициент трения. Сравнить с нормой (допустимой величиной).

Для кабеля с металлическими покровами:

определить вероятное число повреждений кабеля от ударов молнии при заданных параметрах грозодеятельности в соответствии с «Руководством по защите оптических кабелей от ударов молнии» и выбрать защиту, если это необходимо;

Для кабеля без металла во внешних покровах:

Определить угол поворота плоскости поляризации φ света в волокне во время удара молнии при заданных величинах I, а и ρ.

Таблица. Исходные данные:

Длины волн мкм

Характеристики грунта

Параметры грозодеятельности

Волгог. (1000) - Сар. 899)

где ρ - удельное сопротивление грунта;- коэффициент трения;- количество ударов молнии в 1 км 2 площади за грозовой сезон (в год) для данной местности;расстояние точки удара молнии в землю от кабеля (по поверхности земли);суммарная продолжительность гроз в часах в данной местности.- ток молнии в амперах.

2.Расчет нагрузки

Число каналов, связывающих оконечные пункты, в основном зависит от численности населения в этих пунктах и от степени заинтересованности отдельных групп населения во взаимосвязи. Численность населения в любом областном центре может быть определена на основании данных последней переписи населения. По данным переписи 2010 года население города Волгоград составляет 1 017 985 человек, а города Саратов за 2010 год - 837 900 человек. При проектировании будем учитывать прирост населения. Количество населения в заданном пункте и тяготеющих к нему окрестностях с учетом среднего прироста населения равно:

где Н0 - население в период переписи;

Р - средний годовой прирост населения, 2-3 %;- время между годом планирования и годом переписи.

Приняв средний годовой прирост населения за 2 % и год перспективного планирования как 2014 год (на 5 лет вперед по сравнению с текущим временем), получаем:

численность населения Волгограда составляет Hв = 1 180 331 человек;

численность населения Саратова составляет Hо = 971 433 человек.

Соответственно, в Волгоградеmв = 590 112 абонента, в Саратовеmо = 485711 абонентов

Расчет числа телефонных каналов производится по приближенной формуле:

где mв и mо - количество абонентов в каждой зоне; y - удельная нагрузка, создаваемая одним

абонентом, у = 0.05 Эрл; α = 1.3, β = 5.6 и f1 = 0.05 - постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности, заданным потерям и коэффициенту тяготения.

Получаем nтф = 871.409 ≈ 871 каналов.

Кроме телефонных каналов по кабельной линии организуют каналы и других видов связи. В нормальных условиях общее число каналов nоб равно:

где nпд - число каналов передачи данных; nинт - число каналов интернета;тв - число телевизионных каналов;≈ nтф - число каналов для телеграфной связи, проводного вещания, транзитных каналов и т.д.

Потребности в передаче данных в настоящее время растут быстрее потребности в телефонных каналах и nпд может быть принято 1,2 nтф. Рост потребности в интернет-связях очень велик и может быть принят nинт = 5nтф. Также при проектировании предусмотрим два двусторонних телевизионных канала, которыми обмениваются соседние области. Учитывая, что один ТВ-канал занимает 1600 телефонных каналов, получаем общее число каналов:

об = nтф + nпд + nинт + nтв + n ≈ 2 nтф + nпд + nинт + nтв = (2 + 1.2 + 5)nтф + 2*1600 = 8.2nтф + 3200.

Согласно рекомендациям фирмы Corning при резком обострении ситуации, например, во время стихийных бедствий и чрезвычайных обстоятельств, потребность в каналах связи резко возрастает, поэтому необходимо учесть резервирование и возрастание потребности, вследствие чего рассчитанную величину следует увеличить по крайней мере в 2 раза. Окончательно получим:

nоб = 16.4nтф + 3200об = 17 490

3.Выбор системы передачи

Систему передачи будем выбирать на основе рассчитанного требуемого числа каналов nоб. Для обеспечения передачи 17 490 каналов выберем 2 отечественные системы передачи для междугородней связи «Сопка-5» на 7680 каналов со скоростью 560 Мбит/с. Тогда из 23 040 каналов связи 5550 будут резервными.

Прокладка кабеля должна осуществляться вдоль автомобильных дорог, соединяющих заданные города (Волгоград и Саратов). Рассмотрим маршрут, определенный с помощью информационной системы АвтоТрансИнфо как самый быстрый и самый короткий:

Маршрут проходит через большое количество населенный пунктов по трассе 1P 228, а значит, является удобным для строительства и эксплуатации волоконно-оптической линии связи. Вторая трасса, как видно по эскизу существенно длиннее и прокладка кабеля будет стоить существенно дороже.

4.Выбор типа кабеля

Предполагается использование двух систем передачи «Сопка-5», количество волокон в кабеле должно быть равно 6. Число волокон в кабеле равно числу систем передачи. Для каждой системы передачи 2 волокна. 3*2=6, но поскольку число волокон в кабеле обычно равняется 4, 8, 16, то мы выбираем 8.

С помощью справочника «Волоконно-оптические системы передачи и кабели», учитывая тип грунта на трассе и используемую систему передачи «Сопка-5», выбираем для проектируемой линии связи кабель типа ОКЛБ-01-0,3/3,5-4. Ниже представлено краткое описание и характеристики этого кабеля:

5.Кабель ОКЛБ

Предназначен для магистральных, зоновых и городских сетей связи. Прокладывается в кабельной канализации, трубах, блоках, в грунтах всех категорий, в т.ч. с высокой коррозийной агрессивностью, в том числе зараженных грызунами, кроме подверженных мерзлотным деформациям, а так же через болота, озера, не сплавные и не судоходные реки глубиной до 2-х метров. При наружной оболочке в негорючем исполнении прокладывается в коллекторах, на мостах и блоках. Для кабеля ОКЛБ-01-0,3/3,5-4 коэффициент затухания составляет не более 0,3 дБ/км, дисперсия - не более 3,5 пс/(нм км), наружный диаметр - 18,4 ±2,0 мм, расчетная масса 1 км - 404,0 кг.

Расчет параметров кабеля и длины регенерационного участка

Проверку и расчет параметров кабеля при заданных длинах волн будем проводить по примеру, приведенному в Справочнике «Волоконно-оптические системы передачи и кабели».

Проводя расчеты примем:

) Сердцевина 2*а = 10 мкм;

) Оболочка 2*b = 125 мкм;

) Показатели преломления n1 = 1.51, n2 = 1.5;

) Длины волн1=1.32; 2=1.51; 3=1.62;

) Длина линии l = 389 км;

) Pnm = 2.405 - для одномодовой передачи;

) Тангенс угла диэлектрических потерь в световоде tgδ = 2·10 -11 ;

) Коэффициент рассеяния Kp = 1.3·10 -24 ;

) Волновое сопротивление Z0 = 376.7 Ом.

Относительное значение показателей преломления:

Числовая апертура

Нормированная частота (при заданных длинах волн λ1, λ2, λ3):

Критическая частота:

5.Критическая длинна волны:

Потери энергии на поглощение (при заданных длинах волн λ1, λ2, λ3):

Потери на рассеяннее:

Общие потери (при заданных длинах волн λ1, λ2, λ3):

9.Волноводная дисперсия:

Материальная дисперсия:

Результирующая дисперсия:

Пропускная способность:

Границы изменения фазовой скорости:

Границы изменения волнового сопротивления:

6.Выбор метода прокладки и определение механических усилий

оптический связь волновод

При строительстве магистральной ВОЛС применяются следующие варианты прокладки кабеля:

Прокладка ОК в грунт кабелеукладчиком

Этот способ является основным благодаря высокой производительности и эффективности. Он широко применяется на трассах с различными рельефами местности и разными грунтами. Для прокладки используются кабелеукладчики с активными и пассивными рабочими органами. С помощью ножевого кабелеукладчика в грунте прорезается узкая щель, и кабель укладывается на ее дно на заданную глубину залегания (0.9 … 1.2 м). При этом на кабель действуют механические нагрузки. Кабель на пути от барабана до выхода из кабеленаправляющей кассеты подвергается воздействию продольного растяжения, поперечного сжатия и изгиба, а в случаях применения вибрационных кабелеукладчиков - вибрационному воздействию. В зависимости от рельефа местности и характера грунтов, конструкции и технического состояния кабелеукладчиков, а также режимов работы механические нагрузки на кабель могут изменяться в широких пределах.

В России для прокладки различных кабелей связи вне населенных пунктов в грунтах соответствующих категорий применяются вибрационные кабелеукладчики КНВ-1 и КНВ-2 производства Опытного механического завода Межгорсвязьстроя. В 1995 г. здесь были разработаны и внедрены в производство кабелеукладчики КВГ-1 и КВГ-2, которые в отличие от КНВ, где вибратоp приводится в действие с помощью механического привода, имеют гидравлический привод. Кроме того, рабочий навесной орган КВГ-2 может смещаться от оси движения базового механизма, что крайне важно при работах в стесненных условиях.

Кабелеукладчики КВГ по своим техническим возможностям не уступают зарубежным аналогам и имеют вибратор трехвальный, двухкамерный, одна из камер которого содержит одноступенчатый понижающий редуктор и приводные шестерни дебалансов, а другая - дебалансы, обеспечивающие необходимое возмущающее усилие. Рабочий орган устанавливается непосредственно на корпус вибратора, поэтому колебательная масса минимальна, что повышает амплитуду вибрации и, соответственно, аффект разработки грунта. Дополнительный тяговой машиной является трактор Т-170МБГ, оборудованный тем же, что и кабелеукладчик, ходоуменьшителем, или специально оборудованный бульдозер.

Для предотвращения превышения допустимых нагрузок на ОК при его прокладке необходимо обеспечить:

принудительное вращение барабана в момент начала движения кабелеукладчика и синхронизированную его размотку;

ограничение боковых давлений на кабель за счет применения различного рода мероприятий и конструкций, снижающих трение;

допускаемый радиус изгиба ОК от барабана до укладки на дно щели на всем участке подачи кабеля через кассету;

исключение случаев засорения кассеты кабелеукладочного ножа и остановок вращения барабана при движении кабелеукладчика.

Прокладка в защитной пластмассовой трубе с задувкой

Способ прокладки ОК с использованием защитного трубопровода весьма эффективен в тех случаях, когда на трассе имеются многочисленные преграды, расположенные близко друг от друга, затруднен доступ, а также в грунтах с твердыми включениями и в районах с повышенным влиянием внешних электромагнитных полей (районах повышенной грозодеятельности, сближения с ЛЭП, с электрифицированными железными дорогами и т. д.), где ОК с металлическими элементами могут повреждаться в результате действия наводимых на этих элементах токов и напряжений. Одним из способов защиты ОК является применение защитного трубопровода.

Защитная полиэтиленовая труба (ЗПТ) - современная альтернатива традиционной асбестоцементной трубе кабельной канализации. ЗПТ может быть использована как для увеличения емкости традиционной кабельной канализации с одновременным приданием ей новых характеристик (путем прокладки ее в каналы существующей кабельной канализации), так и для прокладки непосредственно в грунт, фактически выполняя функции междугородной кабельной канализации. ЗПТ представляет собой трубу 25-63 мм (строительная длина в среднем 2 км) из полиэтилена высокой плотности с имеющимся на внутренней поверхности антифрикционным покрытием, что обеспечивает снижение коэффициента трения примерно вдвое по сравнению с поверхностью из обычных композиций полиэтилена, нормируемый срок службы ЗПТ составляет не менее 50 лет. Прокладка ЗПТ осуществляется по обычной технологии прокладки кабелей связи (кабелеукладчиками, в траншею, затягиванием в каналы существующей кабельной канализации). Применение ЗПТ при сооружении волоконно-оптических линий передачи позволяет, однократно выполнив прокладку нескольких каналов ЗПТ, эффективно затем ее использовать, проводя последующую прокладку оптического кабеля в резервные каналы ЗПТ или же производя по мере необходимости замену оптического кабеля без необходимости проведения земляных работ. Прокладка оптического кабеля в ЗПТ, как правило, осуществляется методом пневмопрокладки с использованием специализированного оборудования, обеспечивающим возможность "задувки" в ЗПТ максимальных строительных длин оптического кабеля (величиной 4…6 км), без необходимости их разрезания и перемотки на участках пересечения с подземными сооружениями.

Подвеска ОК на ЛЭП или контактной сети железной дороги

Требования к сооружениям и технологии подвески ОК на несущих тросах по столбам и стоечным опорам на крышах зданий, а также к самонесущим кабелям не отличаются от установленных требований для электрических кабелей связи. Для воздушной подвески используют ОК, предназначенные для прокладки в земле, которые прикрепляются к имеющимся воздушным линиям связи тросом, либо ОК с самонесущим тросом. При подвеске следует учитывать прочность ОК при растяжении, длину пролета, стрелу провеса, механическую нагрузку (статическую и динамическую), колебания температуры, конструкцию опоры, способ натяжения ОК, конструкцию крепления к несущему тросу (если трос не встроен в кабель), защиту от грызунов, заземление, величину натяжения ОК при прокладке, способ выравнивания стрелы провеса, изменение натяжения ОК.

Исходя из вышесказанного и учитывая выбранную трассу (трасса проходит вдоль автомагистрали), выбираем метод прокладки кабеля в защитной пластмассовой трубе с задувкой. Для задувки кабелей в ЗПТ используются воздушные компрессоры, устройства подачи кабеля в трубы и устройства перемотки кабелей. В таблице 1 указан перечень машин и механизмов для выполнения этих технологических операций.

Таблица. Машины и механизмы для задувки строительной длины оптического кабеля в три секции

Определим (приближенно, по графику для кабеля ОКЛБ-01) механические усилия при прокладке ЗПТ кабелеукладчиком типа КНВ в грунт, используя приведенную в справочнике графическую зависимость величины натяжения ОК на выходе из кассеты кабелеукладчика от скорости прокладки кабеля, диаметра кабельных барабанов, строительной длины и типа кабеля. Считая скорость равной 1 км/ч, диаметр (номер) кабельного барабана № 18, получаем Р ≈ 3.2 кН. Ниже в таблицах представлены технические характеристики ЗПТ ЗАО НПО «Стройполимер», откуда видим, что рассчитанные механические усилия не превышают допустимых норм:

Упрощенный расчет грозозащиты магистральных оптических кабелей (ОКЛБ):

Исходя из данных, представленных на сайте #"803398.files/image061.gif">=3.6=0.344

Сравним полученную величину n1 с нормой допустимого числа повреждений магистральных кабелей от ударов молнии n0 = 0.1:

>500 Ом*м в 1.2 раз

Т.к. n1

Заключение

В курсовой работе были представлены основные этапы проектирования волоконно-оптической линии связи между городами Волгоград и Саратов: расчет нагрузки, выбор системы передачи, трассы передачи, типа кабеля, метода прокладки, расчет параметров кабеля, длины регенерационного участка, а также упрощенный расчет грозозащиты для выбранного кабеля. Курсовая работа позволяет получить представление о порядке выполнения подобных проектов.

В нашей стране еще в 1993 году было принято решение использовать только волоконно-оптические кабели на магистральных линиях связи, в 1996 - на внутризоновых. В настоящее время ВОЛС активно используются и на локальных компьютерных сетях, в сетях кабельного телевидения. Таким образом, навыки расчета ВОЛС являются необходимыми для качественного выполнения современных проектов в отрасли связи.

Используемая литература

И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов и др. «Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник» - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.: ил.

В.А. Андреев, В.А. Бурдин, Б.В. Попов, А.И. Польников; Под ред. Б.В. Попова «Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи» - М.: Радио и связь, 1995. - 200 с.: ил.

И.И. Гроднев, Н.Д. Курбатов «Линии связи: Учебник для вузов». - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Связь, 1980. - 440 с.: ил.

Население: http://ru.wikipedia.org/wiki/Волгоград_(город)://ru.wikipedia.org/wiki/Саратов

Расчет расстояния: http://www.ati.su/Trace/default.aspx?EntityType=Trace&City1=40&City5=180&Cities=5_1521&FastWay=false

Руководство по защите оптических кабелей от ударов молний http://www.simbexpert.ru/?snips/snip/44553/

В связи с ростом прогресса в области информатизации и телекоммуникации, а также масштабным проникновением Интернета вплоть до отдаленных уголков, возросли и требования к качеству проектирования волоконно-оптических линий связи. Практически каждая серьезная компания, предоставляющая услуги по монтажу ВОЛС, заинтересована в осуществлении их грамотного проектирования.

Прежде чем начинать такую непростую работу, как проектирование ВОЛС, необходимо знать основные требования, предъявляемые к этому процессу, соблюдение которых гарантирует соответствие разработанного проекта конечным целям заказчика.

Основные требования к проектированию
1. Выбор необходимого объема информации, пропускаемой через волоконно-оптическую линию. Учитываются ширина полосы, скорость передачи и число стандартных каналов с тональной частотой. Для разных объектов существуют свои индивидуальные параметры.
2. Определение основного типа передаваемой информации, которая может быть как цифровой, так и аналоговой.
3. Уровень устойчивости системы связи к шумам и помехам, возникающие на волоконно-оптических линиях. Их чрезмерно низкий порог приводит к большему искажению прохождения сигнала, что снижает стабильность всей системы.
4. Правильный учет дистанции между оконечными устройствами и терминалами, а также их числового соотношения и технических характеристик.
5. Выявление на месте, предполагаемом для строительства ВОЛС, всех условий прокладки и эксплуатации (характер рельефа, место прокладки, климатические особенности местности и др.)
6. Общий учет массы, габаритов и стоимости всей системы ВОЛС.
7. Гарантирование надежности и защищенности системы в нештатных и аварийных случаях, возможность ее резервирования, быстрого восстановления.
8. Обеспечение безопасности информации.

Грамотное исследование и разработка проектирования в соответствии с полученными данными позволяет сэкономить немало времени, минимизировать материальные затраты и более рационально довести проект до его успешного завершения.

Этапы проектирования ВОЛС
Как и любой сложный вид деятельности, проектирование волоконно-оптических линий связи разбивается на несколько этапов. Мы опишем самые ключевые моменты:

Подготовительный этап включает в себя так называемые изыскательные работы, которые проводятся на месте предполагаемых для прокладки объектов. Здесь работы ведутся в двух направлениях. Первое из них – экономическое (изучается перспектива развития средств связи на объекте) и второе — техническое (анализируются климатические и природные условия местности, их воздействие на кабель, а также трасса прокладки).

Следующим этапом является сбор полученной информации о проведенных исследованиях, ее анализ, кроме этого параллельно учитываются все требования, предъявляемые к проектированию ВОЛС, в результате чего формируется Технический проект . Далее, на его основе составляется Техническое задание , которое обсуждается с заказчиком и может дополняться или корректироваться с учетом его пожеланий и предпочтений. Оно, как правило, отражает план работы и содержит всю необходимую графическую и схематическую информацию прокладки кабельных трасс на объекте. Затем разрабатывается Рабочая документация , включающая общее описание системы, локальную смету, технологическую инструкцию, схему деления системы (структурная), чертежи установки технических средств подсистем, программу и методику испытаний.

На последнем этапе оговаривается общее время, отведенное на предстоящие работы и стоимость. Затем весь проект окончательно согласовывается с заказчиком и утверждается. В дальнейшем организация берет на себя руководство процессом выполнения проекта с соблюдением всех необходимых нормативно-технических требований и международных стандартов. По окончании работ заказчику передается исполнительная и сметная документация .

Следует помнить, что еще на начальных этапах взаимодействия с организацией обязательно нужно поинтересоваться наличием специальных документов, разрешающих ведение данной деятельности и сертификатов, гарантирующих качество выполненных работ.

Оптика открывает широкие возможности там, где требуются высокоскоростные коммуникации с высокой пропускной способностью. Это хорошо себя зарекомендовавшая, понятная и удобная технология. В АудиоВизуальной области она открывает новые перспективы и предоставляет решения, недоступные с помощью других методов. Оптика проникла во все ключевые направления — системы наблюдения, диспетчерские и ситуационные центры, на военные и медицинские объекты, в зоны с экстремальными условиями эксплуатации. ВОЛС обеспечивают высокую степень защиты конфиденциальной информации, позволяют передавать несжатые данные типа графики с высоким разрешением и видео с точностью до пикселя. Новые стандарты и технологии ВОЛС. Волокно — будущее СКС(структурированных кабельных систем)? Строим сеть предприятия.

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (рис. 1.). Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 - 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае речь идет о режиме так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется. Однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, то есть 1000 ГГц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, у него просто нет конкурентов.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) позволяют передавать аналоговые и цифровые сигналы на дальние расстояния, в некоторых случаях - на десятки километров. Они также используются на малых, более «управляемых» расстояниях, например, внутри зданий. Примеры решений по построению СКС (структурированных кабельных систем) для построения сети предприятия находятся здесь: Строим сеть предприятия: Схема построения СКС - Оптика по горизонтали. , Строим сеть предприятия: Схема построения СКС - Централизованная оптическая кабельная система. , Строим сеть предприятия: Схема построения СКС - Зоновая оптическая кабельная система.

Преимущества оптики хорошо известны: это иммунитет к шумам и помехам, малый диаметр кабелей при огромной пропускной способности, устойчивость к взлому и перехвату информации, отсутствие нужды в ретрансляторах и усилителях и т.д.
Когда-то были проблемы с оконечной заделкой оптических линий, но сегодня они в основном решены, так что работать с этой технологией стало гораздо проще. Есть, однако, ряд вопросов, которые надо рассматривать исключительно в контексте областей применения. Как и в случае с передачей по «меди» или радиоканалу, качество волоконно-оптической связи зависит от того, насколько хорошо согласованы выходной сигнал передатчика и входной каскад приемника. Некорректная спецификация мощности сигнала приводит к увеличению коэффициента битовых ошибок при передаче; мощность слишком большая — и усилитель приемника «перенасыщается», слишком малая — и возникает проблема с шумами, поскольку они начинают мешает полезному сигналу. Вот два наиболее критичных параметра ВОЛС: выходная мощность передатчика и потери при передаче — затухания в оптическом кабеле, который соединяет передатчик и приемник.

Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:

* многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;
* одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Тип кабеля определят количество режимов распространения или «путей», по которым свет проходит внутри кабеля.

Многомодовый кабель , наиболее часто используемый в небольших промышленных, бытовых и коммерческих проектах, имеет самый высокий коэффициент ослабления и работает только на коротких расстояниях. Более старый тип кабеля, 62,5/125 (эти цифры характеризуют внутренний/ внешний диаметры световода в мкм), часто называемый «OM1», имеет ограниченную пропускную способность и используется для передачи данных со скоростью до 200 Мбит/с.
Недавно стали применять кабели 50/125 «OM2» и «OM3», предлагающие скорости 1Гбит/с на расстояниях до 500 м и 10 Гбит/с на до 300 м.

Одномодовый кабель используется в высокоскоростных соединениях (выше 10 Гбит/с) или на длинных дистанциях (до 30 км). Для передачи аудио и видео наиболее целесообразным является применение кабелей «OM2».
Вице-президент европейского отделения компании Extron по маркетингу Райнер Штайль отмечает, что оптоволоконные линии стали более доступными, их чаще применяют для организации сети внутри зданий — это ведет к росту применения АВ-систем на основе оптических технологий. Штайль говорит: «В плане интеграции ВОЛС уже сегодня обладают несколькими ключевыми преимуществами.
По сравнению с аналогичной медно-кабельной инфраструктурой оптика позволяет использовать одновременно и аналоговые, и цифровые видеосигналы, обеспечивая единое системное решение для работы с существующими, а также с перспективными видеоформатами.
Кроме того, т.к. оптика предлагает очень высокую пропускную способность, тот же кабель будет работать с большими разрешениями и в будущем. ВОЛС легко адаптируется к новым стандартам и форматам, появляющимся в процессе развития АВ-технологий».

Другим признанным экспертом в этой области является Джим Хейз, президент Американской Волоконно-Оптической Ассоциации, созданной в 1995 году, способствующей росту профессионализма в области волоконной оптики и, между прочим, насчитывающей в своих рядах более 27000 квалифицированных специалистов по установке и внедрению оптических систем. Он говорит о росте популярности ВОЛС следующее: «Выгода - в быстроте инсталляции и дешевизне комплектующих. Растет применение оптики в сфере телекоммуникаций, особенно в системах Fiber-To-The-Home* (FTTH) с поддержкой беспроводного доступа , а также в сфере безопасности (камеры наблюдения).
Похоже, что сегмент FTTH растет быстрее других рынков во всех развитых странах. Здесь, в США, на оптике построены сети управления дорожным движением, муниципальных служб (администрация, пожарные, полиция), учебных заведений (школы, библиотеки).
Растет количество пользователей Интернет — и у нас быстро строятся новые центры обработки данных (ЦОД), для взаимосвязи которых используется оптоволокно. Ведь при передаче сигналов со скоростью 10 Гбит/с затраты аналогичны «медным» линиям, но оптика потребляет значительно меньше энергии. Долгие годы приверженцы волокна и меди «бились» друг с другом за приоритет в корпоративных сетях. Зря потраченное время!
Сегодня связь по WiFi стала настолько хорошей, что пользователи нетбуков, ноутбуков и iPhon’ов отдали предпочтение мобильности. И теперь в корпоративных локальных сетях оптику используют для коммутации с точками беспроводного доступа».
Действительно, областей применения оптики становится все больше, в основном, из-за указанных выше преимуществ перед медью.
Оптика проникла во все ключевые направления — системы наблюдения, диспетчерские и ситуационные центры, на военные и медицинские объекты, в зоны с экстремальными условиями эксплуатации. Снижение стоимости оборудования позволило использовать оптические технологии в традиционно «медных» областях - в конференц-залах и на стадионах, в розничной торговле и на транспортных узлах.
Райнер Штайль из Extron комментирует: «Волоконно-оптическое оборудование широко используется в медицинских учреждениях, например, для коммутации локальных видеосигналов в операционных. Оптические сигналы не имеют никакого отношения к электричеству, что идеально в плане обеспечения безопасности пациентов. ВОЛС прекрасно подходят и для медицинских учебных заведений, где необходимо распределять видеосигналы из нескольких операционных в несколько аудиторий, чтобы студенты могли наблюдать за ходом операции «вживую».
Волоконно-оптическим технологиям отдают предпочтение и военные, так как передаваемые данные трудно или даже невозможно «считать» извне.
ВОЛС обеспечивают высокую степень защиты конфиденциальной информации, позволяют передавать несжатые данные типа графики с высоким разрешением и видео с точностью до пикселя.
Возможность передачи на дальние расстояния делает оптику идеально подходящей для систем Digital Signage в крупных торговых центрах, где длина кабельных линий может достигать нескольких километров. Если для витой пары расстояние ограничено 450 метрами, то для оптики и 30 км не предел».
Что касается использования оптоволокна в АудиоВизуальной индустрии, то прогрессу здесь способствуют два основных фактора. Во-первых, это интенсивное развитие IP-основанных систем передачи аудио- и видео, которые опираются на сети с высокой пропускной способностью — для них ВОЛС подходят идеально.
Во-вторых, повсеместное требование передавать видео HD и компьютерные изображения HR на расстояния большие, чем 15 метров — а это предел для передачи HDMI по меди.
Есть случаи, когда видеосигнал просто невозможно «раздать» по медному кабелю и необходимо применить оптоволокно — такие ситуации стимулируют разработку новой продукции. Бьёнг Хо Пак, вице-президент по маркетингу компании Opticis, поясняет: «Для полосы данных UXGA, 60 Гц, и 24-битового цвета требуется общая скорость 5 Гбит/с, или 1,65 Гбит/с на каждый цветовой канал. HDTV имеет несколько меньшую пропускную способность. Производители «подталкивают» рынок, но и рынок одновременно «подталкивает» игроков использовать изображения более высокого качества. Есть отдельные области применения, где требуются дисплеи, способные отображать 3-5 млн пикселей или 30- 36-битовую глубину цвета. В свою очередь, для этого потребуется скорость передачи около 10 Гбит/с».
Сегодня многие производители коммутационного оборудования предлагают версии видео-удлинителей (экстендеров) для работы с оптическими линиями. ATEN International , TRENDnet , Rextron , Gefen и другие выпускают различные модели для целого ряда видео- и компьютерных форматов.
При этом служебные данные — HDCP** и EDID*** — могут передаваться с помощью дополнительной оптический линии, а в некоторых случаях — по отдельному медному кабелю, связывающему передатчик и приемник.
В результате того, что формат HD стал стандартом для рынка вещания, на других рынках — инсталляционном, например — тоже стали применять защиту от несанкционированного копирования контента в форматах DVI и HDMI, — говорит Джим Джачетта, старший вице-президент по разработкам компании Multidyne. — С помощью выпускаемого нашей компании устройства HDMI-ONE пользователи могут отправить видеосигнал с DVD- или Blu-Ray плеера на монитор или дисплей, расположенный на расстоянии до 1000 метров. Ранее ни одно устройство, работающее с многомодовыми линиями, не поддерживало систему защиты от копирования HDCP».

Те, кто работает с ВОЛС, не должны забывать и о специфических инсталляционных проблемах - концевой заделке кабелей. В этом плане многие производители выпускают как собственно разъемы, так и монтажные наборы, включающие в себя специализированный инструмент, а также химические препараты.
Между тем, любой элемент ВОЛС, будь то удлинитель, разъем или место состыковки кабелей, должен с помощью оптического измерителя быть проверен на предмет ослабления сигнала - это необходимо для оценки общего бюджета мощности (power budget, основной расчётный показатель ВОЛС). Естественно, собрать разъемы волоконных кабелей можно и вручную, «на коленке», но действительно высокое качество и надежность гарантируется только при использовании готовых, произведенных на заводе «разделанных» кабелей, подвергнутых тщательному многоступенчатому тестированию.
Несмотря на огромную пропускную способность ВОЛС, у многих всё еще остаётся желание «впихнуть» в один кабель побольше информации.
Здесь развитие идет в двух направлениях — спектрального уплотнения (optical WDM), когда в один световод направляется несколько световых лучей с разными длинами волн, а другое - сериализация / десериализация данных (англ. SerDes), когда параллельный код преобразуется в последовательный и обратно.
При этом оборудование для спектрального уплотнения стоит дорого из-за сложного проектирования и применения миниатюрных оптических компонентов, но не увеличивает скорость передачи. Применяемые в оборудовании SerDes высокоскоростные логические устройства также увеличивают расходную часть проекта.
Кроме того, сегодня выпускается оборудование, позволяющее мультиплексировать и демультиплексировать из общего светового потока управляющие данные - USB или RS232/485. При этом световые потоки можно отправлять по одному кабелю в противоположных направлениях, хотя цена выполняющих эти «трюки» приборов обычно превышает стоимость дополнительного световода для возврата данных.

Оптика открывает широкие возможности там, где требуются высокоскоростные коммуникации с высокой пропускной способностью. Это хорошо себя зарекомендовавшая, понятная и удобная технология. В АудиоВизуальной области она открывает новые перспективы и предоставляет решения, недоступные с помощью других методов. По крайней мере, без значительных рабочих усилий и денежных затрат.

В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на два основных вида:

Кабель внутренней прокладки:
При монтаже ВОЛС в закрытых помещениях обычно применяется Волоконно-оптический кабель с плотным буфером (для защиты от грызунов). Используется для построения СКС в качестве магистрального или горизонтального кабеля. Поддерживает передачу данных на короткие и средние расстояния. Идеально подходит для горизонтального каблирования.

Кабель внешней прокладки:
Волоконно-оптический кабель с плотным буфером, бронированный стальной лентой, влагостойкий. Применяется для внешней прокладки при создании подсистемы внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Может прокладываться в кабельные каналы. Подходит для непосредственной укладки в грунт.

Внешний самонесущий оптоволоконный кабель:
Волоконно-оптический кабель самонесущий, со стальным тросиком. Применяется для внешннй прокладки на большие расстояния в рамках телефонных сетей. Поддерживает передачу сигналов кабельного телевидения, а также передачу данных. Подходит для прокладки в кабельной канализации и воздушной прокладки.

Преимущества ВОЛС:

• Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.
• 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. Большая полоса пропускания - это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.
• Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.
• Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой ибыточностью кода.
• 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 (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.
• Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно “одеть” в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.
• 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. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых 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, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.
• Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.
• Экономичность ВОЛС. 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. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.
• 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. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.
• 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. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки:

• Самый главный из них - высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием.
• Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.
• Оптоволоконные кабели допускают разветвление сигналов (для этого производятся специальные пассивные разветвители (couplers) на 2—8 каналов), но, как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении между одним передатчиком и одним приемником. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети. Кроме того, в разветвителе есть и внутренние потери, так что суммарная мощность сигнала на выходе меньше входной мощности.
• Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический. Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 - 20 см, при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие воздействия.
• Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.
• Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно потеснит их.

Перспективы развития ВОЛС:

• В связи с ростом требований, предъявляемых новыми сетевыми приложениями, становится все более актуальным применение оптоволоконных технологий в структурированных кабельных системах. Каковы же преимущества и особенности использования оптических технологий в горизонтальной кабельной подсистеме, а также на рабочих местах пользователей?
• Проанализировав изменения сетевых технологий за последние 5 лет, легко заметить, что медные стандарты СКС отставали от гонки "сетевых вооружений". Не успев инсталлировать СКС третьей категории, предприятиям приходилось переходить на пятую, сейчас уже и на шестую, а не за горами использование седьмой категории.
• Очевидно, развитие сетевых технологий не остановится на достигнутом: гигабит на рабочее место вскоре станет стандартом де-факто, а впоследствии и де-юре, и для ЛВС (локальных вычислительных сетей) крупного или даже среднего предприятия 10 Гбит/с Etnernet не будет редкостью.
• Поэтому очень важно использовать такую кабельную систему, которая позволила бы легко справляться с возрастающими скоростями сетевых приложений на протяжении как минимум 10 лет - именно такой минимальный срок службы СКС определен международными стандартами.
• Более того, при изменении стандартов на протоколы ЛВСнеобходимо избегать повторной прокладки новых кабелей, которая раньше была причиной значительных расходов на эксплуатацию СКС и просто не допустима в будущем.
• Только одна среда передачи в СКС удовлетворяет данным требованиям- оптика. Оптические кабели используются в телекоммуникационных сетях уже более 25 лет, в последнее время они также находят широкое применение в кабельном телевидении и ЛВС.
• В ЛВС они в основном используются для построения магистральных кабельных каналов между зданиями и в самих зданиях, обеспечивая при этом высокую скорость передачи данных между сегментами этих сетей. Однако развитие современных сетевых технологий актуализирует использование оптоволокна как основной среды для подключения непосредственно пользователей.

Новые стандарты и технологии ВОЛС:

За последние годы на рынке появилось несколько технологий и продуктов, позволяющих значительно облегчить и удешевить использование оптоволокна в горизонтальной кабельной системе и подключение его к рабочим местам пользователей.

Среди этих новых решений прежде всего хочется выделить оптические разъемы с малым форм-фактором - SFFC (small-form-factor connectors), плоскостные лазерные диоды с вертикальным резонатором - VCSEL (vertical cavity surface-emitting lasers) и оптические многомодовые волокна нового поколения.

Следует отметить, что недавно утвержденный тип многомодового оптического волокна ОМ-3 обладает полосой пропускания более 2000 МГц/км на длине лазерного излучения 850 нм. Данный тип волокна обеспечивает последовательную передачу потоков данных протокола 10 Gigabit Ethernet на расстояние 300 м. Использование новых типов многомодового оптоволокна и 850-нанометровых VCSEL-лазеров обеспечивает наименьшую стоимость реализации 10 Gigabit Ethernet-решений.

Разработка новых стандартов оптоволоконных разъемов позволила сделать оптоволоконные системы серьезным конкурентом медным решениям. Традиционно оптоволоконные системы требовали в два раза большего числа разъемов и коммутационных шнуров, чем медные - в телекоммуникационных пунктах требовалась гораздо большая площадь для размещения оптического оборудования, как пассивного, так и активного.

Оптические разъемы с малым форм-фактором, представленные недавно целым рядом производителей, обеспечивают в два раза большую плотность портов, чем предыдущие решения, поскольку каждый такой разъем содержит в себе сразу два оптических волокна, а не одно, как ранее.

При этом уменьшаются размеры и оптических пассивных элементов - кроссов и т.д., и активного сетевого оборудования, что позволяет снизить в четыре раза расходы на установку (по сравнению с традиционными оптическими решениями).

Следует отметить, что американские органы стандартизации EIA и TIA в 1998 году приняли решение не регламентировать использование какого-либо определенного типа оптических разъемов с малым форм-фактором, что привело к появлению на рынке сразу шести типов конкурирующих решений в данной области: MT-RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 и SCDC. Также сегодня есть и новые разработки.

Наиболее популярным миниатюрным разъемом является разъем типа MT-RJ, который имеет один полимерный наконечник с двумя оптическими волокнами внутри. Его конструкция была спроектирована консорциумом компаний во главе с AMP Netconnect на основе разработанного в Японии многоволоконного разъема MT. AMP Netconnect на сегодня представила уже более 30 лицензий на производство данного типа разъема MT-RJ.

Своему успеху разъем MT-RJ во многом обязан внешней конструкции, которая схожа с конструкцией 8-контактного модульного медного разъема RJ-45. За последнее время характеристики разъема MT-RJ заметно улучшились - AMP Netconnect предлагает разъемы MT-RJ с ключами, предотвращающими ошибочное или несанкционированное подключение к кабельной системе. Кроме того, ряд компаний разрабатывает одномодовые варианты разъема MT-RJ.

Достаточно высоким спросом на рынке оптических кабельных решений пользуются разъемы LC компании Avaya (http://www.avaya.com). Конструкция этого разъема основана на использовании керамического наконечника с уменьшенным до 1,25 мм диаметром и пластмассового корпуса с внешней защелкой рычажного типа для фиксации в гнезде соединительной розетки.

Разъем выпускается как в симплексном, так и в дуплексном варианте. Основным преимуществом разъема LC являются низкие средние потери и их среднеквадратичное отклонение, которое составляет всего 0,1 дБ. Такое значение обеспечивает стабильную работу кабельной системы в целом. Для установки вилки LC применяются стандартная процедура вклеивания на эпоксидной смо ле и полировки. Сегодня разъемы нашли свое применение у производителей 10 Гбит/с-трансиверов.

Компания Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) производит одновременно как разъемы типа LC, так и MT-RJ. По ее мнению, индустрия СКС сделала свой выбор в пользу разъемов MT-RJ и LC. Недавно компания выпустила первый одномодовый разъем MT-RJ и UniCam-версии разъемов MT-RJ и LC, особенностью которых является малое время монтажа. При этом для установки разъемов типа UniCam нет необходимости использовать эпоксидный клей и поли

Вам могут быть интересны следующие материалы

Альфа Банк

Банки

Виды займов

Кредит на бизнес

Кредитные карты

Кредиты онлайн

© 2024 Все о получении кредита. Информационный портал