Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснительная записка к курсовому проекту содержит: 34 страницы, 10 рисунков, 6 таблиц, 8 библиографических источников.

Ключевые слова:

ВОЛП - волоконно-оптическая линия передачи;

ВОЛС - волоконно-оптические линии связи;

ОК - оптический кабель;

ОВ - оптическое волокно;

ТКЕ - Температурный коэффициент емкости;

ПОМ - передающий оптический модуль;

ПРОМ - приемный оптический модуль.

Типы кабелей:

ММ - многомодовый;

ОМ - одномодовый;

РУ - регенерационный участок;

ОУ - оптический усилитель.

В данной курсовой работе рассмотрены вопросы по проектированию, строительству и эксплуатации ВОСП, а также сделан выбор необходимого оборудования. Произведены расчеты параметров оптического кабеля, рассчитана длина регенерационного участка по потерям и дисперсии для одномодового и многомодового волокна, на основании чего сделаны соответствующие выводы. Выбран тип прокладки ВОЛС на различных участках трассы.

Задание

Спроектировать ВОСП на участке А-В длиной L=1070 км.

На расстоянии L₁= 200 км от пункта А проходит 2-х-путная железная дорога; на расстоянии L₃=980 км имеется водная преграда шириной h₂=19 м и глубиной h₃=35 м, а на расстоянии L₂=140 км от пункта А проходит автомагистраль шириной h₁=24 м. Использовать энергетический потенциал Эп=17 ДБ.

Организовать на участке А-В передачу n-потоков STM-N (коэффициент преломления n=1.487). Нарисовать условную карту ЛС. Выбрать тип оборудования, тип кабеля, рассчитать параметры ОК, количество регенерационных участков, максимально допустимые длины регенерационных участков по потерям, по дисперсии для двух окон 1,33; 1,55. Сделать выбор рабочего окна, используя одномодовый оптический кабель.

Рассмотреть строительство ВОСП, выбор подвеса, прокладки. Обосновать выбор типов и количество муфт, рассмотреть технологию монтажа муфт.

Все принимаемые решения и расчеты подробно обосновать, поместить необходимые рисунки.

Содержание

• Реферат
• Задание
• Введение
• 1. Проектирование ВОСП
• 1.1 Выбор оптического кабеля связи
• 1.2 Расчет длин регенерационных участков
• 2. Строительство ВОСП
• 2.1 Схема трассы ВОЛС
• 2.2 Подвес ОК на опорах линии связи
• 2.3 Прокладка оптического кабеля в грунт
• 2.4 Монтаж кабеля
• 2.5 Выбор оборудования
• 2.5.1 Выбор муфт
• 2.5.2 Выбор ПРОМ и ПОМ
• 2.5.3 Выбор оптических усилителей
• 2.6 Осуществление выделение потока
• 3. Поиск и анализ повреждений
• 4. Паспортизация ВОЛС
• 5. Индивидуальная часть
• Заключение
• Список использованной литературы
• Введение
• Волоконно-оптические линии связи прочно занимают свои позиции и интенсивно развиваются. Статистические данные показывают, что при числе каналов более 10 тысяч ВОЛС экономичнее радиорелейных линий и спутниковых систем связи. На долю ВОЛС в области дальней связи приходится 60...70% каналов, а на долю спутниковых и радиорелейных линий-30...40%.
• В мире телекоммуникаций происходит стремительный переход от многомодовых к одномодовым оптическим волокнам (ОВ), увеличивается число ОВ в кабелях, расширяется ассортимент оптических элементов, увеличиваются длина участков регенерации - с десятков до сотен километров и скорость передачи - до нескольких гигабит в секунду, используется спектральное уплотнение, внедряются эрбиевые усилители. Приоритет отдается междугородным и международным линиям, а также линиям абонентской связи.
• Стремительными темпами идет замена кабелей с металлическими жилами на волоконно-оптические кабели на всех участках сетей, в том числе и на абонентских линиях города и села. Перспективными являются наземные и подводные ВОЛС.
• Объем потребления различных видов кабелей и проводов в мире увеличился за последние четыре года на 17%, а волоконно-оптических - на 110% .
• Для любой системы связи важное значение имеют три фактора:
• - информационная емкость системы, выраженная в числе каналов связи;
• - затухание, определяющее максимальную длину участка регенерации;
• - стойкость к воздействию окружающей среды.
• 1. Проектирование ВОСП
• В данной главе рассмотрим общие принципы и особенности прокладки ВОЛС между пунктами А и В, на заданных нам условиях.
• Строительство волоконно-оптических линий связи так же, как и электрических кабельных линий, осуществляется строительно-монтажными управлениями (СМУ), а также передвижными механизированными колоннами (ПМК), в системе которых организуются линейные или прорабские участки. Силами этих участков выполняется разбивка трассы линии и определение мест установки необорудованных регенерационных пунктов (НРП) на местности в соответствии с проектом на строительство, доставка кабеля, оборудования и других материалов на кабельную трассу, испытание, прокладка и монтаж кабеля и оконечных устройств, проведение приемосдаточных испытаний. Волоконно-оптические кабели имеют более низкие предельные нагрузки, чем металлические кабели, и при определенных обстоятельствах могут потребоваться специальные меры предосторожности и мероприятия, позволяющие обеспечить их успешную прокладку. Это относится, в основном, к изгибам и натяжению ОК. При строительстве важно обращать особое внимание на рекомендации изготовителя, и установленные физические ограничения, а также не превышать заданные нормы нагрузки для любого конкретного кабеля. Повреждение, вызванное чрезмерной нагрузкой в процессе прокладки, может проявиться не сразу, однако оно может привести к отказу в процессе эксплуатации кабеля. При проектировке необходимо сократить до минимума пересечение кабеля с автомобильными, железными дорогами, с подземными сооружениями и с водными преградами в виду выполнения наименьшего объема работ по строительству линейно - кабельных сооружений. Переходы дорог должны осуществляться путем бурения или горизонтального прокола с последующей закладкой пластмассовых или асбестоцементных труб и протяжку через них кабеля. Прохождение водных преград будут осуществляться в грунте с последующей прокладкой по дну реки, не заглубляя. В прибрежных и мелководных участках до 1,5 метров заглубление кабеля в дно будет осуществляться не менее чем на 1 метр (в береговой части линии до места соединения с подземным кабелем, подводный кабель должен быть заглублен также не менее чем на 1,5 метра).

1.1 Выбор оптического кабеля связи

Для строительства ВОСП возьмем два вида оптического кабеля, так как придется прокладывать кабель и в грунте, и подвешивать его на опорах. Прокладку кабеля будем производить непосредственно в грунт по пути прохождения автомагистрали; вдоль железной дороги произведем подвес кабеля на уже имеющихся опорах контактной сети. На пути прохождения линии встречаются преграды, такие как железная и автомобильная дороги, поэтому для большей защиты участка линии под дорогами кабель проложим в защитно-полиэтиленовых трубах ЗПТ. В связи с этим для прокладки ВОЛС выберем универсальный кабель марки ИКПН [5], который прокладывается в ЗПТ и просто в грунте (рис. 1.1).

Рисунок 1.1

Кабель марки ИКПН изготавливается на основе лучших импортных и отечественных материалов. Данный тип кабеля предназначен для прокладки в грунте, на речных переходах, а также в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, на мостах и в кабельных шахтах. Материалы, применяемые при изготовлении, и детали конструкции кабеля марки ИКПН:

1. оптическое волокно фирмы "Корнинг"

2. гидрофобный заполнитель

3. центральный силовой элемент (стеклопластик-01, стальной трос в ПЭ оболочке-02)

4. водоблокирующая лента (по требованию)

5. полимерная трубка

6. скрепляющая лента

7. вспарывающий корд (по требованию)

8. стальная оцинкованная проволока

9. полимерная защитная внутренняя оболочка

10. полимерная защитная наружная оболочка

11. маркировка

Таблица 1.1: Основные технические характеристики кабеля марки ИКПН

Наружный диаметр кабеля (в зависимости от конструкции)	9,5 ? 26 мм.
Номинальный вес	150 ? 1250 кг/км.
Допустимое сдавливающее усилие, не менее	0,4 ? 1,0 кН/см.
Допустимое растягивающее усилие, не менее	3 ? 80 кН.
Строительные длины	до 5 км
Коэффициент затухания	на длине волны 1.31 мкм	< 0.35 дБ/км
	на длине волны 1.55 мкм	< 0.22 дБ/км
Хроматическая дисперсия	на длине волны 1.31 мкм	< 3.5 пс/(км*нм)
	на длине волны 1.55 мкм	< 18 пс/(км*нм)
Температурный диапазон эксплуатации	от -60 до +70°С
Срок службы ВОК, не менее	25 лет

Для подвеса ВОЛС на опорах выбираем кабель марки ОКПМ (рис. 1.2). Кабель марки ОКПМ изготавливается на основе лучших импортных и отечественных материалов [5]. Данный тип кабеля предназначен для подвески на опарах линий связи, контактной сети железных дорог.



Рисунок 1.2

Материалы, применяемые при изготовлении, и детали конструкции кабеля марки ОКПМ:

1. Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония).

2. В кабеле используются гидрофобные заполнители Naptel 851 и Naptel OP308 производства фирмы British Petroleum (Великобритания).

3. Центральный силовой элемент - стеклопластиковый пруток (ОКПМ-xx-02-…) производства фирмы Cousin (Франция).

4. Внешняя оболочки изготавливаются из полиэтилена Borealis (Финляндия).

5. Внешний силовой элемент: стальной трос (ОКПМ). Кабель имеет продольную гидроизоляцию бронирующего слоя (между внутренней полиэтиленовой оболочкой и стальной ламинированной лентой вводится гидрофобный заполнитель).

6. Оптические модули изготовлены на основе полибутилентерефталата (ПБТ) производства фирмы EMS Chemie AG (Швейцария) или фирмы BASF (Германия).

Таблица 1.2: Основные технические характеристики кабеля марки ОКПМ

Наружный диаметр кабеля (в зависимости от конструкции)	10,5 ? 12,3 мм.
Номинальный вес	206 ? 255 кг/км.
Допустимое сдавливающее усилие, не менее	0,3 кН/см.
Допустимое растягивающее усилие, не менее	9 кН.
Строительные длины	до 5 км.
Коэффициент затухания	на длине волны 1.31 мкм	< 0.35 дБ/км
	на длине волны 1.55 мкм	< 0.20 дБ/км
Хроматическая дисперсия	на длине волны 1.31 мкм	< 3.5 пс/(км*нм)
	на длине волны 1.55 мкм	< 18 пс/(км*нм)
Температурный диапазон эксплуатации	от -40 до +60°С
Срок службы ВОК, не менее	25 лет

По заданию необходимо организовать один поток STM-64, для чего будет необходимо чтобы кабели содержали четыре волокна: два для передачи информации из пункта А в пункт В и обратно, и еще два волокна для резерва. Но т.к. добавление каждого последующего волокна не сильно скажется на цене кабеля, и уж тем более на конечной цене ВОСП, зарезервируем еще четыре волокна на тот случай, если придется организовывать еще один поток в будущем. Таким образом, кабель будет иметь восемь волокон.

1.2 Расчет длин регенерационных участков

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

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

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

Необходимые данные:

Э_п = Р_пер - Р_пр - энергетический потенциал ВОСП

б - коэффициент затухания ОВ;

а_рс - потери в разъемном соединении, дБ/км;

n_рс - число разъемных соединителей;

а_нс - потери в неразъемном соединении, дБ/км;

а_з - энергетический запас системы необходимый для компенсации эффекта старения аппаратуры и ОК, а также потерь возникающих после ремонта на кабеле, случаев некачественного сращивания сростков ОК и других отклонений, дБ.

б=0,35 дБ/км, а_рс=0,4 дБ, n_рс=2, а_нс=0,02 дБ, n_нс=535(l_c=2 км), а_з=5 дБ.

Расчет длины регенерационного участка по затуханию.

Расчет длины регенерационного участка по дисперсии.

Поскольку необходимо реализовать передачу данных со скоростью 6,7 Гб/с, выбираем тип оборудования STM-64, количество потоков 1.

Расчет длины регенерационного участка по дисперсии будем производить по следующей формуле:

,

где - среднеквадратическое значение дисперсии выбранного ОВ с/км, 6,7 Гбит/с, B - скорость передачи Гб/с.

Определим среднеквадратическое значение дисперсии:

,

где - нормированная среднеквадратическая дисперсия,

- ширина полосы оптического излучателя.

Найдем длину регенерационного участка по дисперсии:

км

=9.33 км => =10 км, т.к. l_c кратно 2 (для STM-64 L_ру<15).

Выбираем меньшую из полученных длин регенерационного участка и получаем 9.33 км.

Из расчетов видно, что длина регенерационного участка должна быть не более 10 км. Значит, при окончании строительной длины равной 5 км необходимо ставить муфту и по истечению РУ нужно ставить необслуживаемый регенерационный пункт (НРП).

Рассчитаем количество регенерационных участков:

регенерационных участков.

Максимально допустимые длины регенерационных участков по потерям и дисперсии для ОМ кабеля: 32.52 км и 44.475 км соответственно.

2. Строительство ВОСП

От правильного выбора трассы зависит стоимость сооружения кабельной линии, ее долговечность, а также надежность и бесперебойность действия. Поэтому трасса кабельной магистрали выбирается по наиболее короткому пути с учетом выполнения минимального объема земельных работ. Трасса выбирается с таким расчетом, чтобы количество переходов через различные препятствия было минимальным, а необходимые переходы устраивались в наиболее удобных для этого местах.

На участке А-В имеется двухпутная железная дорога, поэтому при пересечении железнодорожных путей предпочтение отдают невысоким насыпям, у которых ширина подошвы не более 35 м. Ширина насыпи у основания рассчитывается по формуле:

,

где Н - высота насыпи, т.е. разность высотных отметок головки рельса и подошвы насыпи.

В этих случаях применяют метод горизонтального бурения. В просверленные под основанием насыпи отверстия вставляют защитные полиэтиленовые трубы (ЗПТ), через которые протягивают кабели; каждый кабель протягивается в отдельной трубе. В месте пересечении трассы с автомагистралью кабель будет так же уложен в трубу, проложенную под основанием дороги. 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 [4].

В данной курсовой работе также требуется провести кабель через водную преграду, поэтому необходимо учесть особенности этой реки. Основная защита подводного кабеля от повреждений - это его углубление в дно. Для этого используется метод горизонтально-наклонного бурения, позволяющий осуществить бурение горизонтально-наклонной скважины (с последующим затягиванием в нее защитной трубы и ОК) на длине до 1,2 км на глубине нескольких метров под пересекаемыми препятствиями. В местах выхода кабелей из воды рекомендуется укреплять берега бетонными плитами и камнем. В конечных точках кабельного перехода строятся колодцы из бетона или кирпича, в которых размещают соединительные муфты. Располагают колодцы так, чтобы их не затопляло при максимально высоком уровне воды.

2.1 Схема трассы ВОЛС

2.2 Подвес ОК на опорах линии связи

В целом используются два основных метода подвески ОК: подвеска самонесущих ОК и подвеска ОК без несущих силовых элементов, с креплением их к существующим несущим элементам (тросам, проводам и др.).

OK должен подвешиваться на опорах при условии, что несущая их способность достаточна для восприятия всех действующих и дополнительных нагрузок от подвешиваемого ОК, а расположение не препятствует нормальному техническому обслуживанию линии, на которой он подвешивается.

При подвеске ОК на опорах предварительно устанавливаются раскаточные ролики, по которым протягивается диэлектрический трос-лидер. Через вертлюг и кабельный чулок он соединяется с барабаном ОК, установленном на подъемно-тормозном устройстве. Протяжка троса-лидера с прикрепленным к нему ОК производится плавно лебедкой. При протягивании ОК производится визуальный контроль за его провисанием и отсутствием закручивания по трассе членами бригады, оснащенными биноклями и переносными радиостанциями. При подходе во время протяжки стыка троса-лидера и ОК к раскаточному ролику скорость протяжки, которая находится в пределах 1,8 км/ч, снижают до минимума.

Работы по закреплению ОК в расчетном положении производят не позднее, чем через 48 часов после его раскатки. В ходе этих работ выполняют: крепление ОК на опорах натяжными зажимами, перекладывание ОК с роликов в поддерживающие зажимы, укладывают и закрепляют на опорах технологические запасы длин ОК. В качестве натяжных и поддерживающих зажимов преимущественно применяют спиральные зажимы.

Монтаж муфт ОК производится аналогично монтажу ОК, прокладываемых в грунт, в специально оснащенных автомашинах. Смонтированные муфты и технологический запас длины ОК крепятся на опорах, на расстоянии не менее 6 м от уровня грунта. Муфты, охотничьего оружия.

Подвеска ОК с креплением к внешним несущим элементам (с шагом 50...60 см), применяемая на опорах линий связи, идентична технике подвески медно-жильных кабелей. Если масса ОК относительно велика, в качестве подвесов используют оцинкованные хомуты или же хомуты из стойкой к воздействию солнечного излучения пластмассы.

Диэлектрический ОК в ряде случаев (например, на экстремально больших пролетах ЛЭП при переходах через водные преграды) навивают на грозозащитный трос или фазный провод линии электропередачи с помощью специальной навивочной машины.

При подвеске ОК на опорах линий электропередачи применяют также оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос. Такой кабель подвешивается взамен демонтируемого грозозащитного троса, с применением типовой арматуры его крепления и заземления [4].

2.3 Прокладка оптического кабеля в грунт

Перед прокладкой ОК проводятся изыскания трассы с целью выбора оптимальной конструкции прокладываемого ОК и технологии прокладки (кабелеукладчиком, в траншею, с использованием горизонтально-наклонного бурения, взрывных работ и др.). Учитывается также наличие имеющихся подземных сооружений (других кабелей связи, силовых кабелей, трубопроводов и т.д.) и наземных препятствий (шоссейные и железные дороги, реки, болота, леса, овраги, пересечения с линиями электропередачи и др.), определяются места размещения необслуживаемых регенерационных пунктов, пунктов доступа к ОК, оптических муфт и т.д. Основным, наиболее экономичным методом прокладки ОК непосредственно в грунт, обеспечивающим наиболее высокую степень механизации и скорость прокладки, является прокладка кабелеукладчиком. На определенных участках трассы могут применяться и другие технологии - в частности, при пересечениях автомобильных и железных дорог, глубоких оврагов и болот, рек, скальных участков. Для ОК с металлическими бронепокровами необходимо соблюдение мер по защите ОК от грозовых повреждений и от влияний электрифицированных железных дорог и линий электропередачи на участках сближений с этими объектами. На особо опасных с точки зрения электромагнитных воздействий участках трассы предусматривается прокладка диэлектрических ОК. Прокладка ОК с помощью кабелеукладчика предусматривает обеспечение плавного прохода ОК через кассету кабельного ножа с соблюдением допустимого радиуса его изгиба, а также нормируемой (1,2 м) глубины прокладки. Кабелеукладчики используют на спрямленных и протяженных участках трассы, при отсутствии частых пересечений с подземными коммуникациями. Перед прокладкой ОК в грунт предварительно прорезают (пропарывают) грунт кабельным ножом в холостую, без ОК, или же с применением специального рыхлителя грунта (пропорщика). Пропорка в тяжелых и каменистых грунтах производится за несколько проходов, до полной глубины трассы. Основные технические характеристики современных кабелеукладчиков и пропорщиков грунта производства "Межгорсвязьстрой" приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Основные технические характеристики кабелеукладчиков и пропорщиков грунта.

Технические характеристики	Ед. изм.	Тип
		кабелеукладчика	пропорщика
		КВГ-1 / КВГ-2	РВГ-1
Категория разрабатываемого грунта	--	1...4	1...4
Глубина прокладки кабеля или же пропорки грунта	мм	до 1500	до 1500
Диаметр прокладываемого кабеля	мм	до 80	--
Диаметр прокладываемых ЗПТ	мм	32, 40, 50, 63	--
Скорость прокладки кабеля или пропорки грунта	км/ч	0,4... 1,5	0,5...1,5
Диаметр размещаемых барабанов	мм	2250 (2 шт.) или 2500 (1шт.)	--
Полная масса барабанов	кг	4000	--
Величина смещения рабочего органа	мм	-- / 1140	--
Ширина прокладываемой сигнальной ленты	мм	до 75	--
Ширина габаритная (в сборе с навесным оборудованием)	мм	3760	3154
Глубина преодолеваемого брода	м	1,1	1Д
Базовый трактор		Т- 170, Т-170Б

Прокладка ОК ведется без увеличения или снижения скорости, кабельный нож должен ровно заглаживать дно прорези во избежание повреждения ОК выступающими камнями и исключения резких изгибов ОК. Нельзя превышать допустимое усилие растяжения ОК. Наклон ножа кабелеукладчика должен быть постоянным, в ходе прокладки ведется контроль глубины прокладки ОК,

Допустимый радиус изгиба ОК должен оставаться постоянным, при повороте трассы с радиусом более крутым, чем допускает кабелеукладочная техника, должна отрываться траншея для выполнения маневра. Выглубление и заглубление ножа кабелеукладчика производятся только в предварительно отрытом котловане, размер которого должен быть больше наибольшей ширины ножа. Выше уровня прокладки ОК на 10...15 см рекомендуется одновременно с ОК прокладывать сигнальную ленту, а на поворотах трассы и участках пересечений с подземными сооружениями устанавливать электронные маркеры.

При пересечении трассы ОК с другими подземными сооружениями (трубопроводами, кабелями) должны быть приняты меры, исключающие повреждение этих сооружений.

В местах стыка строительных длин ОК предусматривается технологический запас длины ОК, обеспечивающий последующий монтаж ОК в специально оснащенной монтажной автомашине (длиной не менее 10 м). По окончании монтажа ОК смонтированную муфту и технологический запас длины ОК, свернутый в бухту с допустимым радиусом изгиба ОК, укладывают в грунт на глубине прокладки ОК и защищают от механических воздействий. Для этого муфты и технологические запасы длины ОК перед засыпкой грунтом накрывают механически прочными материалами или же размещают в малогабаритном пункте доступа.

Прокладка ОК в траншею выполняется при множественных пересечениях с подземными коммуникациями или другими препятствиями, а также при возможных повреждениях кабелеукладчиком дренажных устройств. Траншеи разрабатываются траншеекопателями, цепными или одноковшовыми экскаваторами, а при небольших объемах работ и в стесненных условиях - вручную. Глубина траншеи должна обеспечивать подсыпку песка или рыхлого грунта слоем 5... 10 см для выравнивания дна траншеи и выполнения плавных переходов через не извлекаемые включения. По окончании укладки ОК в траншею предварительно засыпают слой песка или рыхлого грунта толщиной около 10...15 см (без включений камней), укладывают сигнальную ленту и окончательно засыпают траншею вынутым грунтом, который затем уплотняют.

Прокладка ОК через водную преграду предусматривает сооружение двух участков перехода (створов), разнесенных друг от друга на расстояние около 300 м. При наличии моста на участке организации речного перехода нижний створ ОК прокладывается по мосту. На береговых участках ОК речного перехода соединяются муфтовым соединением с ОК, проложенным в грунт. Для удобства доступа к муфтам стыка грунтового ОК и ОК речного перехода целесообразно размещать их и технологические запасы длин ОК внутри пункта доступа типа ПОД.

На участке пересечения с автомобильными и железными дорогами ОК укладывают в защитные трубы, прокладываемые преимущественно закрытым способом (методом горизонтального прокола или методом управляемого бурения) [4].

2.4 Монтаж кабеля

Процесс монтажа ОК в целом состоит из следующих операций. С обоих концов сращиваемого кабеля создается запас (несколько метров кабеля, сматываемого в виде бухты диаметров не менее 60 см). концы сращиваемых кабелей располагаются внахлест в пролете между двумя консолями. Затем надвигаются полиэтиленовые конусы, цилиндры, термоусаживаемые трубки и разделываются концы кабелей (рис. 2.1.). С концов кабеля снимается защитная оболочка длиной около 0,8м. Упрочняющие силовые элементы соединяются и прочно обжимаются с помощью металлической трубки.

Оптические волокна выкладываются с запасом. В четырехволоконном кабеле пластмассовые стержни обрезаются у края концов. Далее удаляются защитные покрытия волокон с помощью обжига или механическим, химическим методами и подготовляются торцы волокна к сварке. С помощью сварочного аппарата осуществляется юстировка, обжим и сварка ОВ. Сростки волокон изолируются с помощью термоусаживаемых гильз с герметизирующим заполнителем и располагаются в соединительной муфте. Затем восстанавливается наружная оболочка кабеля.

Рисунок 2.1. Подготовка к сращиванию: 1--сращиваемые кабели; 2--отрезки термоусаживаемых трубок; 3-- полиэтиленовые цилиндры; 4--полиэтиленовые конусы с опорными стальными кольцами; 5--приварка конусов к оболочке методом наплавления полиэтиленовой ленты под стеклолентой; 6--нижняя половина металлического желобка; 7--кабельные консоли

Междугородние кабели магистральной и зоновой связи прокладываются непосредственно в грунт; они испытывают воздействие влаги, механических усилий и других факторов. В этом случае кабель, как правило, имеет усиленные металлические покровы и сросток должен иметь надежную защиту от механических и атмосферно-климатических воздействий.

Отличием муфты междугородних кабелей является размещение сращиваемых волокон на специальных кассетах, применение устройств для закрепления армирующих бронепроволок, а также двух полиэтиленовых муфт (внутренней и внешней). Волокна располагаются на пластмассовых кассетах с фиксаторами (рис. 2.2). Кассета рассчитана на четыре сростка. Запас волокон в кассете должен составлять 0,8--1 м с каждой стороны кабеля. Внизу кассеты располагаются металлические элементы кабеля и силовые стержни.

оптический кабель связь муфта

Рисунок 2.2 Выкладка оптического волокна (1) в кассете (2)

Кассета размещается во внутренней полиэтиленовой муфте. Снаружи располагается внешняя защитная полиэтиленовая муфта, и зазор между ними заливается гидрофобным заполнителем (рис. 2.3). Все стыки, места соединений муфт, конусов герметизируются с помощью термоусаживаемых трубок. Готовая муфта выкладывается и закрепляется на консолях. Общий вид муфты показан на рис. 2.4.

Рисунок. 2.3 Установка внешней полиэтиленовой муфты: 1-внутренняя муфта; 2-внешняя муфта



Рисунок 2.4 Общий вид соединительной муфты: 1--кабель; 2--металлические, силовые элементы; 3--кассета (пластмасса); 4 --волокно; 5--сросток волокон, 6--соединение силовых элементов, 7--внутренняя муфта; 8 -- внешняя муфта; 9--гидрофобное заполнение

В процессе монтажа осуществляются оперативные и контрольные измерения. Основными измерительными приборами служат оптические тестеры и рефлектометры, которыми контролируется затухание световодного потока в сростке соединяемых волокон [4].

2.5 Выбор оборудования

2.5.1 Выбор муфт

Оптические муфты Fujikura предназначены для проходного и разветвительного сращивания любых типов оптических кабелей при прокладке в грунте, кабельной канализации, коллекторах, тоннелях, а также для подвески на опорах воздушных линий связи и электропередач. Модельный ряд оптических муфт Fujikura содержит полный спектр современных конструкций и типов муфт для самых разнообразных применений. Муфты обеспечивают надежную защиту и герметизацию места соединения оптических кабелей и отвечают самым высоким требованиям качества и надежности. Муфты Fujikura поставляются с руководством по монтажу на русском языке и имеют сертификат соответствия в системе сертификации "Связь" [6].

Основные характеристики муфт Fujikura:

· Емкость от 48 до 180 волокон;

· Конструкция обеспечивает полную водо- и воздухонепроницаемость, позволяет осуществлять разборку и повторный монтаж муфты;

· Корпуса муфт изготовлены из высокопрочного пластика, стойкого к воздействию солнечной радиации;

· Металлические конструкции и крепежные элементы муфт имеют антикоррозионное покрытие;

· Температурный диапазон эксплуатации от -60 до +60° С.

Таблица 2.2

Таблица 2.3



Рисунок 2.5 муфты Fujikura. Слева направо: 1. FSCO-CB; FSCO-12BW4; 3. FSCO-B56; 4. FSCO-B76; 5. FSCO-HHS

2.5.2 Выбор ПРОМ и ПОМ

Для построения ВОСП на участке А-В, где организована передача потока STM-16 в качестве приемно-передающего устройства будем использовать LambdaDriver 1600. LambdaDriver 1600 -- это платформа волнового мультиплексирования (WDM, Wavelength Division Multiplexing), которая обеспечивает передачу до 32 независимых потоков информации в полнодуплексном режиме по одной паре оптических волокон. Каждый из этих потоков может иметь скорость от 10 Мбит/с до 2,5 Гбит/с, таким образом, максимальная пропускная способность системы достигает 80 Гбит/с. Система LambdaDriver 1600 -- это шасси, монтируемое в стандартную стойку 19'', имеющее модульную архитектуру. В него устанавливаются различные модули мультиплексоров/демультиплексоров для работы на 4, 8, 16 или 32 длинах волн. Такая гибкость дает операторам возможность снизить начальные вложения, приобретая систему, работающую с меньшим числом длин волн, а затем модернизируя ее по мере необходимости. Типичной конфигурацией сети при использовании LambdaDriver 1600 является топология "точка-точка". Реализация кольцевой топологии требует использования модулей мультиплексоров ввода/вывода в каждом из узлов кольца [6].

2.5.3 Выбор оптических усилителей

Многоканальные системы передачи с частотным и временным разделением каналов - это сложный комплекс технических средств, включающий в себя оконечную аппаратуру, устанавливаемую на оконечных пунктах (ОП), промежуточную аппаратуру, размещаемую в обслуживаемых (ОУП) или необслуживаемых (НУП) усилительных пунктах, а также линий связи (Рис. 2.6).

Рисунок. 2.6 Структурная схема построения систем передачи

В отличие от аналоговых систем во временных (цифровых) системах на обслуживаемых и необслуживаемых пунктах устанавливается аппаратура для восстановления (регенерации) импульсных сигналов линейного тракта. Отсюда обслуживаемые и необслуживаемые пункты в этих системах принято называть регенерационными (ОРП, НРП).

Поясним, для чего нужны усилительные и регенерационные пункты. Дальность передачи сигналов по физическим цепям (средам) определяется, прежде всего, затуханием (ослаблением) сигнала из-за того, что в цепи теряется часть энергии передаваемого сигнала. Конкретные электрические параметры цепи и чувствительность приемного устройства определяют допустимую дальность связи. Например, при передаче речи мощность сигнала на выходе микрофона телефонного аппарата PПЕР = 1 мВт, а чувствительность телефона приемного аппарата PПР = 0,001 мВт. Таким образом, максимально допустимое затухание цепи не должно быть больше . Зная затухание a_max и километрический коэффициент затухания ?, можно определить дальности передачи l=a_max/?.

В системах передачи применяется способ компенсации затухания сигналов повышением мощности сигнала в нескольких равномерно расположенных точках тракта. Часть канала связи между соседними промежуточными усилителями называется усилительным участком. Изменение уровней сигнала вдоль магистрали описывается диаграммой уровней, приведенной на рис. 2.7.

Рисунок 2.7 Диаграмма уровней. РПЕР, РПР - уровни сигнала на передаче и приеме, РПОМ - уровень помехи

Аппаратура ОУП и НУП служит не только для усиления аналогового сигнала, но и для коррекции (выравнивания) амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик линейного тракта. Аппаратура НРП и ОРП предназначена для восстановления амплитуды, длительности и временного интервала между импульсами сигнала цифровых систем.

Расстояние между НУП (НРП) меняется в широких пределах для различных систем передачи и может составлять от единиц до десятков (иногда сотни) километров. Как правило, НУП (НРП) представляет собой металлическую камеру, имеющую подземную и наземную части. В камере размещаются вводно-коммутационное и усилительное (регенерационное) оборудование. Аппаратура ОП и ОУП (ОРП) размещается в зданиях, где постоянно находится технический персонал для ее обслуживания [4].

Модули оптических усилителей для платформы Fiber Driver (EM316OAC24AS и EM316OAL24AS) компании MRV Communications обеспечивают доступное и гибкое средство увеличения дальности оптических линий с помощью компенсации потерь оптического бюджета. Эти модули являются эрбиевыми оптическими усилителями (EDFA), которые усиливают оптический сигнал на величину до 24 дБ без преобразования оптического сигнала в электрический (как происходит в обычных повторителях). Оптические усилители Fiber Driver являются независимыми от протокола и длины волны и могут усиливать один или несколько каналов в диапазонах C (1529-1565 нм) или L (1565-1605 нм). Эти модули могут быть использованы как бустеры, линейные усилители или как предусилители, снижая тем самым количество сетевых элементов и упрощая дизайн сети.

Они могут быть использованы в различных сетевых топологиях, включая кольцевую, "точка-точка" и топологию с промежуточными мультиплексорами ввода/вывода [6].

Рисунок 2.8

2.6 Осуществление выделение потока

Выделения примерно потока на участке линии будем снимать с двух портов STM - 4; будет ответвляться поток общей емкостью 1.25 Ггц. На приемном же конце с помощью программ пропишем, чтобы из переданного сигнала выделилось 0.83 Ггц, то есть .

3. Поиск и анализ повреждений

Традиционные методы поиска повреждений оболочки кабеля хорошо известны: это бесконтактный амплитудный метод и контактный метод (штыри или рамка). Преимущество бесконтактного метода перед контактным заключается в удобстве и высокой скорости поиска. Повреждение ищут по резкому спаду сигнала в антенне.

Недостатки метода:

· низкая чувствительность (повреждения близкие к КЗ);

· сигнал постоянно спадает при движении вдоль кабеля, поэтому необходимо непрерывно обследовать кабель, чтобы не пропустить место резкого падения сигнала;

· показания зависят от глубины залегания и геометрии трассы, которые у городских кабелей могут сильно изменяться;

· кабель может проходить рядом с другими коммуникациями, которые также ослабляют сигнал (по ним текут возвратные токи в противофазе с полезным сигналом).

Контактный метод основан на том, что при протекании тока через поврежденную оболочку на земле возникает разность потенциалов. Эту разность потенциалов снимают штырями, которые подключают к приемнику вместо антенны. Контактный метод на несколько порядков чувствительнее амплитудного метода. Вместе с тем он обладает двумя основными недостатками:

· Трудоемкость. Метод хорош, если место дефекта известно хотя бы приблизительно. В противном случае требуется обследовать весь кабель. Для высокоомных дефектов зона чувствительности резко снижается - уже для повреждений с сопротивлением около 100 кОм зона обнаружения находится в радиусе немногим более 1 м от повреждения. Найти такое повреждение проблематично.

· Для городов с развитым асфальтным покрытием широкое применение контактного метода невозможно. В сельской местности трудности связаны с особенностями ландшафта, почвы и погодных условий.

Недавно были изобретены инновационные двухчастотные методы поиска повреждений.

4. Паспортизация ВОЛС

Приемка от генерального подрядчика смонтированного и настроенного оборудования ВОСП производится в соответствии с требованиями, изложенными в строительных нормах и правилах. Приемку осуществляет рабочая комиссия, в которую входят заказчик (председатель комиссии), генеральный подрядчик, субподрядные организации, представители других заинтересованных организаций (по решению заказчика).

Рабочая комиссия проверяет и оценивает качество произведенных работ в натуре, а также протоколы электрических измерений, испытаний и настройки оборудования, оформленные подрядчиком по результатам дополнительных испытаний и измерений, выполненных выборочно в объеме 20% от общего количества.

Объем выборочных измерений может изменяться приемной комиссией. Если при выборочных измерениях хотя бы один из параметров не соответствует норме, производится 100%-ная проверка.

Генеральный подрядчик обязан представить рабочей комиссии следующую документацию:

- комплект рабочих чертежей в объеме, полученном от заказчика, с подписями о соответствии выполненных в натуре работ этим чертежам или о внесении в них изменений, сделанных лицами, ответственными за производство строительно-монтажных работ;

- акты на скрытые работы, подписанные представителями заказчика;

- приемо-сдаточную ведомость на смонтированное оборудование;

- протоколы электрической проверки оборудования.

Результаты осмотров, проверок и испытаний на выполненные работы оформляются протоколами, которые рассматриваются и утверждаются организацией, назначившей рабочую комиссию. Повреждения, обнаруженные на отдельных частях оборудования, должны быть устранены сдатчиком за время работы комиссии без нарушения плана ее работы. После этого оборудование вновь предъявляется для проверки. Вышедшие из строя в процессе приемки электрорадиоэлементы не являются дефектом строительства. После работы составляются акты. После утверждения акта, сданные сооружения считаются переданными на ответственное хранение и техническое обслуживание.

Исполнительная документация о законченных линейных сооружениях. На каждую магистральную и внутризоновую линию передачи, находящуюся в эксплуатации или принимаемую в эксплуатацию, должны быть составлены линейные паспорта в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

Линейный паспорт является техническим документом, характеризующим состав и конструкцию линейных сооружений.

Наличие качественных паспортов линейных трактов во многом способствует их нормальной технической эксплуатации.

Линейные паспорта кабельных линий дают полное представление о линейных сооружениях. Линейный паспорт составляет организация, осуществляющая строительство или реконструкцию линии. Если при этом паспорт не был составлен или был составлен некачественно, его составляет эксплуатационный персонал, в чьем ведении находится линия.

Во время очередного ремонта линии, а также при каждом изменении в устройстве линии в линейный паспорт вносят соответствующие исправления. Все изменения в документах линейного паспорта заверяются подписями лиц, внесших изменения, с указанием даты.

Паспорта на ЛТ составляют при вводе тракта в эксплуатацию для реконструкции линии, связанной с заменой устаревшей аппаратуры. Паспорта подлежат уточнению и переутверждению в процессе эксплуатации при: изменении трассы линии, включении кабельных вставок, изменении типа линейного кабеля, устранении отступления от норм, а также изменении схемы организации трактов.

Уточнение или составление новых паспортов должно осуществляться во время очередных профилактических измерений или в специально отведенное время.

Паспорта на вновь строящиеся ЛТ составляет строительная организация; на действующие тракты при необходимости проведения повторной паспортизации паспорта составляют работники эксплуатации.

5. Индивидуальная часть

Оптическое волокно с обратной дисперсией.

Во всем мире растет применение DWDM (Dense Wavelength-division multiplexing)-сетей предназначенных для экономичной передачи больших объемов информации. Так, например, сообщается об экспериментальной передаче данных со скоростью 3 Терабит/с (160 Гбит/с х 19 каналов).

По мере того как скорость передачи будет увеличиваться с 25 Гбит/с до 10 Гбит/с а потом и до 40 Гбит/с а в наземных линиях - до 80 Гбит/с роль волокна с обратной дисперсией в таких передачах будет постоянно возрастать.

Чтобы предотвратить искажение сигналов на линиях дальней связи нужно использовать волокна с небольшой дисперсией и небольшими нелинейными эффектами.

Для обеспечения этой потребности разработан новый вид кабеля, с компенсацией дисперсии использующий волокно с обратной дисперсией (ВОД) которое компенсирует не только хроматическую дисперсию, но и уровень наклона дисперсионной кривой в области 1550 нм и характеризуется небольшими нелинейными эффектами.

Характеристики ВОД и систем передачи использующих ВОД следующие:

1. Не требуется ни модуль компенсации дисперсии, ни волокно компенсирующее дисперсию.

Что касается ВОД, то оно не является еще одним компонентом системы (как например модуль компенсации дисперсии или волокно компенсирующее дисперсию) а представляет собой само передающее волокно, дисперсионные характеристики которого обратны аналогичным характеристикам одномодового волокна (по значению и по наклону дисперсионной кривой).

Таким образом, система, использующая ВОД, может иметь меньше дополнительных компонентов (таких как модуль компенсации дисперсии) но характеризоваться низкой остаточной дисперсией.

2. Возможно применение усилителя EDFA высокой мощности

В области 1550 нм у ВОД имеется нормальная (отрицательная) дисперсия (в отличие от одномодового волокна с аномальной - положительной - дисперсией). Поэтому дисперсию легко можно компенсировать посредством последовательного соединения ВОД и одномодового волокна. Когда световые импульсы подаются из EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier) в одномодовое волокно (см. Рис.1) то искажение импульсов по сравнению с системой использующей волокно со смещенной дисперсией ослабевает. Это вызывается тем, что у одномодового волокна больше эффективная площадь и слабее нелинейные явления.

3. Возможна широкополосная передача

Наклон дисперсионной кривой у ВОД является отрицательным, в то время как у одномодового волокна он положительный. Поэтому путем сочетания отрезков ВОД и одномодового волокна соответствующей длины можно получить в широком диапазоне длин волн между 1530 и 1570 нм дисперсионную кривую с малым наклоном.

Механические характеристики:

Были проведены различные механические испытания, в ходе которых были получены хорошие результаты для обоих видов кабелей (см. Таблицу 1).

Таблица 5.1. Механические характеристики.

На данный момент изготовлены два вида кабелей с использованием ВОД - ленточный кабель с профильным стержнем и ленточный кабель в полой оболочке (со свободной укладкой волокон).

Эти экспериментальные кабели продемонстрировали хорошие оптические и механические характеристики; таким образом, была подтверждена возможность их практического использования. Эти новые кабели, несомненно, внесут свой вклад в рост пропускной способности DWDM-систем.

Заключение

Выполнено проектирование ВОСП длиной L=1070 км на участке между двумя пунктами. Была выбрана соответствующая аппаратура, использовались два вида кабеля, что было вызвано тем, что путь прокладки кабеля пересекал природные препятствия, такие как железная дорога, автомагистраль и река.

Из данной работы можно сделать следующие выводы:

· 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.

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

Несмотря на многочисленные преимущества перед другими способами передачи информации волоконно-оптические системы имеют также и недостатки, главным образом из-за дороговизны прецизионного монтажного оборудования и надежности лазерных источников излучения.

Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке волоконно-оптических линий связи также остается высокой. Если же повреждается ВОК, то необходимо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды. Производители тем временем поставляют на рынок все более совершенные инструменты для монтажных работ с ВОК, снижая цену на них.

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

Список использованной литературы

1. В.В. Виноградов "Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи" Москва 2002г.

2. И.И. Гроднев "Оптические кабели" Москва 1991г.

3. В.В. Виноградов "Волоконно-оптические линии связи" Москва 2002г.

А так же материалы, размещенные в сети Интернет:

4. www.ruskabel.ru

5. www.rusoptika.ru

6. www.kunegin.narod.ru

7. http://www.optictelecom.ru/000000/lib/htm/foc02.htm

8. http://ru.wikipedia.org/wiki

Размещено на Allbest.ru