Дипломная работа - Реконструкции участка зоновой сети Аулиеколь-Костанай на базе ВОЛС - файл n16.doc

Дипломная работа - Реконструкции участка зоновой сети Аулиеколь-Костанай на базе ВОЛС
скачать (389.2 kb.)
Доступные файлы (17):
n2.doc26kb.27.03.2009 08:47скачать
n3.doc38kb.23.03.2009 01:40скачать
n4.doc26kb.23.03.2009 05:13скачать
n5.doc85kb.27.03.2009 09:28скачать
n6.doc34kb.23.03.2009 04:41скачать
n7.doc38kb.23.03.2009 04:51скачать
n8.doc31kb.23.03.2009 05:08скачать
n9.doc102kb.27.03.2009 08:17скачать
n10.doc77kb.23.03.2009 04:11скачать
n11.doc47kb.23.03.2009 04:11скачать
n12.doc76kb.27.03.2009 08:34скачать
n13.doc48kb.22.03.2009 23:07скачать
n14.doc114kb.27.03.2009 09:31скачать
n15.doc606kb.27.03.2009 09:37скачать
n16.doc432kb.27.03.2009 08:09скачать
n17.doc62kb.27.03.2009 08:15скачать
n18.doc133kb.27.03.2009 09:43скачать

n16.doc

3 Рабочая документация
3.1 Линейный тракт ВОСП
3.1.1 Структура и параметры линейного тракта цифровой ВОСП
Волоконно-оптические системы передачи занимают особое место в ряду существующих систем передачи информации. Область рабочих частот ВОСП лежит выше радиочастотного диапазона, в котором применение электрических кабелей уже невозможно. При этом ВОСП остается кабельной системой, в которой средой распространения сигналов служит оптическое волокно. Принципиальные отличия многоканальных ВОСП от многоканальных радиосистем или многоканальных систем передачи по электрическим кабелям связаны с особенностями их линейных трактов.

Линейным трактом любой цифровой системы передачи называется совокупность комплекса технических средств и среды распространения сигналов электросвязи, обеспечивающих передачу цифрового сигнала со скоростью, принятой для данной системы передачи с Рош  Pош зад.

В настоящее время ВОСП создаются в виде оборудования волоконно-оптических линейных трактов, предназначенных для совместной работы с унифицированной каналообразующей аппаратурой с временным или частотным разделением каналов. При этом предусмотрена и унификация параметров стыка, что позволяет применять одну и ту же каналообразующую аппаратуру для организации связи по линиям передачи с использованием других сред распространения сигналов электросвязи.
4.1.2 Состав и назначение основных элементов цифрового волоконно-оптического линейного тракта
Цифровые линейные тракты кабельных систем передачи строятся по единой структуре и состоят из оконечных пунктов ОП, промежуточных пунктов (обслуживаемых или необслуживаемых регенераторов) ПП и участков регенерации.

В состав технических средств ЦВОЛТ входят следующие основные элементы (рисунок 3.1):

1. Линейная информационная аппаратура, к которой относятся:

а) оконечная аппаратура линейного тракта (ОАЛТ);

б) промежуточная аппаратура линейного тракта (ПАЛТ)  линейные регенераторы, размещенные в обслуживаемых (ОРП) или необслуживаемых (НРП) пунктах.

2. Сервисная аппаратура, к которой относятся:

а) аппаратура телемеханики (АТМ);

б) аппаратура служебной связи (АСС).

3. Контрольно-измерительная аппаратура.

4. Аппаратура вторичного электропитания.

5. Оборудование ввода и стыка.



Рисунок 3.1- Структура цифрового волоконно-оптического линейного тракта
Средой распространения для ЦВОСП является непрерывная направляющая система, состоящая из последовательно соединенных оптических компонентов: волокон станционных и линейных кабелей, оптических соединителей, оптических разветвителей, оптических вентилей.

Линейная информационная аппаратура (ОАЛТ и ПАЛТ) обеспечивает передачу непосредственно информационного сигнала по линейному тракту и предназначена:

 для преобразования электрических сигналов в оптические и обратно;

 обработки (усиления, коррекции, регенерации) электрических сигналов;

 преобразования кода цифрового сигнала;

 детектирования ошибок.

Сервисная аппаратура (АТМ и АСС), а также контрольно-измерительная аппаратура предназначены для организации технической эксплуатации и обслуживания ЦВОЛТ.

Аппаратура вторичного электропитания предназначена для бесперебойного энергоснабжения аппаратуры оконечных и промежуточных пунктов как дистанционно, так и от автономных источников: термоэлектрогенераторов (ТЭГ) и радиоизотопных термоэлектрогенераторов (РИТЭГ).

Оборудование ввода и стыка обеспечивает кабельные соединения станционных и линейных элементов ЦВОЛТ.
4.1.3Прохождение информационного сигнала в линейном тракте ЦВОСП
Многоканальный цифровой сигнал из передающей части каналообразущей аппаратуры ЦСП (рисунок 3.2) оконечного пункта А (ОП А) поступает в ОАЛТпер на преобразователь кода ПКпер, который осуществляет преобразование цифрового сигнала, представленного в виде кода стыка КС, в линейный код КЛ.

Цифровой сигнал в линейном коде поступает на передающий оптический модуль ПОМ, где этим сигналом осуществляется модуляция интенсивности излучения лазерного диода или светодиода.

Через разъемный оптический соединитель, устанавливаемый на корпусе ПОМ, цифровой сигнал в оптическом диапазоне частот поступает в одноволоконный станционный кабель и далее в линейный кабель ОК.

Принимаемый из линии оптический цифровой сигнал через станционный оптический кабель и разъемный оптический соединитель, установленный на корпусе приемного оптического модуля ПРОМ, поступает в приемное оборудование линейного тракта промежуточного или оконечного пункта, где осуществляется регенерация цифрового сигнала. В настоящее время экономически целесообразней осуществлять регенерацию электрического цифрового сигнала. Применение оптических ретрансляторов на основе полупроводниковых квантовых и волоконных усилителей находится в стадии исследования, а их реализация достаточно сложна, поэтому промежуточная информационная аппаратура строится с двойным преобразованием: оптический сигнал в электрический  регенерация  электрический сигнал в оптический. На промежуточном пункте преобразований кода цифрового сигнала не происходит.

В ПРОМ осуществляются преобразование оптического сигнала в электрический сигнал и обработка электрического сигнала (усиление, фильтрация, коррекция). С выхода ПРОМ электрический сигнал поступает на вход электронного регенератора ЭР, где восстанавливаются амплитуда, форма и временные соотношения импульсов цифрового сигнала. Восстановленный цифровой сигнал с выхода ЭР поступает:



Рисунок 3.2 -Обобщенная структурная схема линейного тракта ЦВОСП

-на промежуточном пункте  на вход ПОМ, где осуществляются операции, аналогичные ПОМ ОАЛТ пер и далее в линию;

 на оконечном пункте  на вход преобразователя кода ПКпр, который преобразует цифровой электрический сигнал, представленный линейным кодом, в код стыка, и далее в приемную часть каналообразующей аппаратуры ЦСП оконечного пункта Б.

В ПАЛТ и ОАЛТпр осуществляется контроль качества прохождения информации по линейному тракту ЦВОСП при помощи детекторов ошибок ДО, а также из принятого цифрового сигнала выделяется тактовая частота fт, необходимая для работы ДО и ПКпр.

Параметры ЦВОЛТ условно можно разделить на оперативно-технические и электрические.

К оперативно-техническим параметрам относятся:

 максимальная дальность связи, L;

 скорость передачи, B;

 достоверность, pош ;

 надежность.

К электрическим параметрам относятся:

 вид линейного кода;

 тактовая частота, fт;

 вероятность ошибки одиночного регенератора, pош1;

 средняя мощность оптического излучения, Рпер;

 энергетический потенциал, Э.

Перечисленные параметры являются общими для большинства МСПИ, применяющихся на первичных сетях связи, поэтому их сравнительный анализ позволяет сделать вывод о преимуществах или недостатках той или иной системы передачи.
4.1.4 Схемы организации двухсторонней связи
Важной особенностью ЦВОСП является то, что практическое отсутствие переходных влияний между волокнами параллельно работающих систем позволяет размещать их в одном кабеле. Поэтому ЦВОСП, как правило, являются однокабельными системами передачи.

Каждая система передачи имеет линейный тракт, осуществляющий передачу сигналов в двух встречных направлениях, что обеспечивает организацию двусторонней связи. В линейных трактах большинства ЦСП, построенных на основе электрических кабелей, это достигается применением четырехпроводной схемы. В линейном тракте ЦВОСП за каждым




направлением передачи закрепляется волокно оптического кабеля, являющееся эквивалентом двухпроводной физической цепи (рисунок 3.3).
электрический кабель оптический кабель

Рисунок 3.3-Оптоволоконный эквивалент электрического кабеля
При этом допускается возможность использования одного и того же волокна для передачи "прямого" и "обратного" сигналов, посколь­ку встречные световые потоки в оптическом волокне электрически развязаны и не влияют друг на друга. Это обстоятельство позволяет обеспечивать двустороннюю связь в ЦВОЛТ как по двухволоконной, так и по одноволоконной схемам.

Двухволоконная (однополосная однокабельная) схема организации двухсторонней связи.

П
ри организации двусторонней связи по двухволоконной схеме за каждым направлением передачи закрепляется отдельное волокно. Структура линейного тракта в этом случае имеет вид, показанный на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 -Двухволоконная схема организации двухсторонней связи
Передача оптических сигналов в каждом из противоположных направлений осуществляется на одной и той же длине волны . По аналогии с традиционными системами передачи, двухволоконная схема ЦВОЛТ является эквивалентом четырехпроводной схемы ЛТ на основе электрического кабеля. По двухволоконной схеме построено большинство современных отечественных и зарубежных ВОСП.

Достоинства схемы:

 простота технической реализации;

 отсутствие ограничений на выбор длины волны.

Недостатки схемы:

 большой расход ОК;

 высокая стоимость линейных сооружений.

Одноволоконные схемы организации двухсторонней связи (рисунок 3.5).

При организации двусторонней связи по одноволоконной схеме передача оптических сигналов во встречных направлениях осуществляется по одному и тому же волокну. В настоящее время применяются одноволоконные схемы с оптическими развязывающими устройствами ОРУ, которые в рабочих направлениях передачи вносят небольшое затухание, а между встречными направлениями  значительное. ОРУ в ВОСП по назначению аналогично РУ (например дифференциальной системе) в АСП.

Различают два типа ОРУ:

 ОРУ на основе направленнных оптических ответвителей (не чувствительные к длине волны);


ОРУ на основе спектрально-селективных разветвителей (чувствительные к длине волны).


Рисунок 3.5-Одноволоконная схема организации двусторонней связи
В схеме с ОРУ на основе направленнных оптических ответвителей передача оптического сигнала во встречных направлениях осуществляется на одной и той же длине волны . На оконечном пункте ОП А сигнал от ПОМ поступает в боковое плечо разветвителя Y-типа, проходит точку разветвления и попадает в общее плечо, а оттуда в волокно линейного оптического кабеля. На ОП Б приходящий сигнал попадает в общее плечо разветвителя, а затем подается в боковые плечи. Оптический сигнал, поступивший в ПРОМ, обрабатывается, а сигнал, поступивший в ПОМ, затухает. Аналогично проходит оптический сигнал от ОП Б к ОП А. При переходе из бокового плеча разветвителя в общее плечо, как и при переходе из общего  в боковое, мощность оптического сигнала снижается вдвое (примерно на 3 дБ). Таким образом, при использовании оптических разветвителей в ЦВОЛТ вносятся дополнительные потери порядка 6 дБ на каждом участке регенерации.

В схеме с ОРУ на основе спектрально-селективных разветвителей передача оптических сигналов во встречных направлениях осуществляется на разных длинах волн в пределах заданного "окна прозрачности" (от ОП А к ОП Б 1, от ОП Б к ОП А  2).

Проводя аналогию с линейными трактами систем передачи, работающих по электрическим кабелям связи, можно отметить, что построение линейного тракта ЦВОСП по одноволоконной схеме на основе направленных ответвителей эквивалентно однополосной двухпроводной схеме, а построение тракта на основе спектрально-селективных разветвителей  двухполосной двухпроводной схеме.

Достоинства схем:

 повышение эффективности использования оптического волокна;

 снижение стоимости линейных сооружений.

Недостатки схем:

 усложнение технической реализации по сравнению с двухволоконной схемой;

 потери мощности оптического сигнала в ОРУ.


3.1.5 Кодирование линейного сигнала в цифровых ВОСП
Необходимость кодирования исходного цифрового сигнала, подлежащего передаче по линии связи, обусловлена требованиями, которые предъявляются к линейному сигналу со стороны линейного тракта.

Код в линии выбирается с учетом среды распространения цифрового сигнала и компонентов линейного тракта, обеспечивающих передачу этого сигнала вдоль тракта. Под кодом в линии понимается вид цифрового сигнала, используемого для передачи информации по линейному тракту.

Оптическое волокно как среда передачи сигналов, а также источник излучения в передающем и фотодетектор в приемном оптических модулях предъявляют специфические требования к свойствам цифрового сигнала:

  1. Энергетический спектр линейного сигнала должен иметь ограничение как сверху, так и снизу.

  2. Код в линии должен обеспечивать возможность выделения колебаний тактовой частоты.

  3. Код в линии должен обладать избыточностью, которая обеспечивает возможность контроля качества передачи информации в процессе эксплуатации без перерыва связи, а также возможность передачи сервисных сигналов (телеконтроля и служебной связи).

  4. Код в линии должен быть достаточно простым для практической реализации преобразователей кода.

Перечисленные требования относятся в большинстве и к ЦСП, работающим по электрическим кабелям, поэтому более подробно рассмотрим те, которые имеют место только в ЦВОЛТ.

Требование по ограничению энергетического спектра

Ограничение спектра в области НЧ вызвано требованиями безыскаженной передачи в усилителе фотоприемника, имеющего цепи развязки по постоянному току. Другой причиной ограничения спектра снизу является необходимость стабилизации выходной мощности лазерного диода ПОМ (оптическая мощность лазерного диода, зависящая от температуры окружающей среды, может быть стабилизирована введением ООС по среднему значению излучаемой мощности только в том случае, если подавлена НЧ часть спектра, изменяющаяся во времени под действием информационного сигнала). Ограничение спектра в области ВЧ снижает мощность помех, а также уровень межсимвольной помехи.

Не обязательным, но весьма желательным является требование по ограничению числа уровней в линейном сигнале. При реализации цифровых систем передачи в общем случае устанавливается mу возможных значений уровня цифрового сигнала. Так, в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.703, для первой (2,048 Мбит/с), второй (8,448 Мбит/с) и третей (34,368 Мбит/с) ступеней иерархии ЦСП установлен трехуровневый (mу = 3) код HDB-3 (МЧПИ) с чередующейся полярностью импульсов. В ЦВОЛС импульсные посылки излучаемой оптической мощности могут быть только положительными или нулевыми, поскольку интенсивность оптического излучения по самой природе является положительной величиной. Поэтому непосредственное использование биполярных кодов типа HDB-3 невозможно.

Кроме того, применение многоуровневых кодов (даже положительной полярности) сопряжено с определенными техническими трудностями: во-первых, нелинейность модуляционной характеристики и температурная зависимость мощности излучателя; во-вторых, в трехуровневом коде мощность сравниваемых символов при принятии решения оказывается в 2 раза меньше, что эквивалентно уменьшению мощности передатчика в 2 раза.

Анализируя все перечисленные требования, можно сделать вывод о том, что в ЦВОСП с прямым детектированием и применением модуляции по интенсивности света линейный сигнал должен представлять собой дискретноесообщение, выраженное в двоичном коде (mу = 2, символы кода "1" и "0"), представляющее случайную последовательность импульсов одинаковой формы, следующих друг за другом через постоянные интервалы времени длительностью Т (тактовые интервалы).

Классификация линейных кодов ЦВОСП.

Применяемые для ВОСП линейные коды условно можно разделить на две группы: коды со случайной последовательностью символов и коды с квазислучайной последовательностью символов (скремблированные бинарные коды).

В свою очередь, первую группу можно разделить на несколько подгрупп (рисунок 3.6). Диаграммы нормированных спектров линейных кодов показаны на рисунке 3.7.

Наиболее простые безызбыточные коды класса NRZ или RZ не повышают скорости передачи в линии. Общим недостатком этих кодов является то, что они не удовлетворяют большинству перечисленных выше требований (спектр сигнала сосредоточен в области НЧ, имеются значительная постоянная составляющая и т. д.). Такие коды могут применяться на коротких участках без промежуточных регенераторов

Для снижения в спектре НЧ составляющих применяют бифазный BIF (манчестерский) код, в котором "0" передается сочетанием 0I, а "1"  сочетанием I0, причем длительность импульса в 2 раза меньше длительности "1" исходного сигнала. При этом отсутствует более чем два следующих подряд идентичных символа, что и позволяет снизить содержание в спектре НЧ составляющих. Основные недостатки подобных кодов: низкая помехозащищенность, сложности с выделением тактовой частоты и детектированием ошибок.

Р
исунок 3.6 -Классификация линейных кодов ЦВОСП
Простыми и в то же время достаточно эффективными являются блочные коды класса 1В2В. В относительно низкоскоростных ЦВОСП (до второй ступени иерархии, а также в военно-полевых ЦВОСП П-336 и П-337) применяется

Р
исунок 3.7 -Нормированные спектры линейных кодов ВОСП
код CMI (Coded Mark Inversion) или код с обращением, принадлежащий к классу 1В2В. В этом коде каждому двоичному символу исходного сигнала сопоставляется два двоичных символа кода в линии (символу "0" исходного сигнала ставится в соответствие последовательность символов "10", а символу "1" - попеременно последовательности "11" и "00"). Алгоритм формирова­ния кода CMI (временные диаграммы), а также энергетический спектр кода показаны на рисунках 3.8 и 3.7 соответственно.

В ВОСП более высоких ступеней иерархии применяется код Миллера. В этом коде "0" исходной последовательности ставятся в соответствие чередующиеся кодовые слова 11 или 00, а "1"  01 или 10. При этом соседние переходы вида 10 и 01 в линейном сигнале будут отстоять друг от друга не ближе, чем на тактовый интервал Т, и не дальше, чем на 2Т. Поэтому основная часть




Рисунок 3.8 -Линейные коды ВОСП
энергетического спектра сосредоточена в области ниже тактовой частоты, а НЧ составляющая оказывается частично подавленной (30 % от НЧ составляющей NRZ). Контроль ошибок ведется по появлению переходов с частотой большей 1/Т.

Для высокоскоростных ЦВОСП применение блочных кодов класса 1В2В нецелесообразно ввиду двукратного увеличения тактовой частоты. Для третичной и четверичной систем используется коды класса mВnВ (m  2), имеющие меньшую избыточность. В кодах этого класса последовательность исходного сигнала разбивается на блоки из m бит, и каждый из них преобразуется в блок из n символов в соответствии с определенным алфавитом. Алфавит выбирается с таким расчетом, чтобы уменьшить максимальное число последовательных одинаковых символов и спектральную плотность сигнала в области НЧ. Например код 5B6B применяется в ВОСП "Сопка-2, Сопка-3".

В отдельную группу выделяются коды со вставками. При формировании таких кодов к информационным символам добавляется один дополнительный символ-вставка C (mB1C), формируемый в зависимости от значения последнего информационного символа в блоке из m импульсов или Р (mB1P), формируемый в зависимости от количества "1" в блоке из m импульсов. Например 3B1C, 8B1C, 10B1P. К этому же классу относятся коды mB1P1R. В этих кодах помимо вставки Р к блоку из m символов добавляется один бит R для служебной связи. Например код 10B1P1R применяется в ВОСП "Сопка-4".

Коды класса 1Т2В применяются при сопряжении ВОСП с существующим оконечным оборудованием проводного линейного тракта (по рекомендациям МСЭ-Т не разрешается внесение изменений в ОЛТ). При этом осуществляется перекодирование трехуровневых сигналов в двухуровневые.

При формировании линейных сигналов с ПИМ группе из m символов ставится в соответствие один импульс с изменяющимся временным положением. Такие коды не нашли практического применения ввиду сложности реализации.

Применение многоуровневых кодов позволяет повысить пропускную способность системы передачи, однако повышает требования к линейности характеристик передающих оптических модулей.

Таким образом, выбор кода в линии является достаточно сложной и важной проблемой, правильное решение которой во многом определяет технико-экономические показатели ВОСП в целом.
3.2 Оборудование СЦИ
Параметры оптических стыков. Параметры оптических стыков определяются в точках Пд (S) и Пр (R) в соответствии с рисунком 3.9.





Рисунок 3.9 – Параметры оптических стыков
Параметры оптических стыков определяются для линейного сигнала в бинарном коде без возврата к нулю.

Основными параметрами оптических стыков являются: рабочий диапазон длин волн источника излучения; тип источника излучения; спектральные характеристики; уровень излучаемой мощности; коэффициент гашения; характеристики оптического сигнала на передаче; диапазон перекрываемого затухания; суммарная дисперсия; затухание отражения кабельного оборудования; коэффициент дискретного отражения между точками Пд и Пр; уровень чувствительности приемника; уровень перегрузки приемного устройства; дополнительные потери оптического тракта; коэффициент отражения приемника; фазовое дрожание оптического сигнала на передаче; допустимое фазовое дрожание оптического сигнала на входе приемника; коэффициент передачи фазового дрожания.

Параметры оптических стыков для SТМ-1 приведены в таблице 1[П.Е.].

Передача линейных сигналов STM-N (N = 1,4,16) для всех типов оптических стыков (для всех кодов применения) осуществляется в ко­де NRZ (без возвращения к нулю) со скремблированием в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.709.

Величина дополнительных потерь составляет 2 дБ для кода при­менения Д-16.2 и 1дБ для всех остальных кодов применения.

Фазовое дрожание оптического сигнала на передаче опре­деляется как величина фазового дрожания оптического сигнала на вы­ходе регенератора в точке Пд при отсутствии фазового дрожания на входе регенератора, а также на выходе передатчика в точке Пд.

Допустимое фазовое дрожание оптического сигнала на вхо­де регенератора определяется как максимальное значение фазового дрожания на входе регенератора в точке Пр, допустимое для данного типа регенератора.

Расчет чувствительности приемного оптоэлектронного модуля, а также выбор источника излучения и фотоприёмника приведен в конце пояснительной записки [П.Е.].

Мультиплексоры и их технические характеристики. Основным Функциональным модулем сетей СЦИ является мультиплексор. Термин мультиплексор используется как собственно для мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков.

Мультиплексоры СЦИ в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях ПЦИ, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключить низкоскоростные каналы ПЦИ непосредственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими устройствами, кроме задачи мультиплексирования выполняют ещё и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции СЦИ мультиплексоров – SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода – вывода.

Терминальный мультиплексор (ТМ) является мультиплексором и оконечным устройством СЦИ сети с каналами доступа, соответствующими трибами ПЦИ и СЦИ. ТМ может или вводить каналы, то есть коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный вход, или выводить каналы, то есть коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса. Как правило, эта коммутация ограничена трибами 1,5 и 2 Мбит/с.

Другой важной особенностью мультиплексора является наличие двух оптических линейных выходов (каналов приёма/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения надёжности.

Мультиплексор ввода/вывода (ADM) имеет на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор. Он позволяет вводить и выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, а также осуществлять замыкание канала приёма на канал передачи на обоих сторонах в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Всё это даёт возможность использования ADM в топологиях типа кольцо.

В данном дипломном проекте предлагается применение оборудование SMА-1/4 R2.3 серии SMA компании «SIEMENS», данное оборудование уже применяются на других участках зоновой сети.

Мультиплексор SMА 1/4 R2.3 выполняет все базовые функции мультиплексора СЦИ – ввода-вывода, терминального мультиплексора и функции кросс-коммутатора. линейного и станционного оборудования.

Функциональная схема синхронного мультиплексора SMА 1/4 R2.3 (рисунок 3), а также его функциональные группы приведены в конце пояснительной записки [П.Е.].
3.3 Технология строительства, монтажных работ и измерения ВОЛС
Основные этапы строительства ВОЛС и линий связи с традиционными кабелями совпадают. Отличия в организации, технологии строительства, монтажных работах и эксплуатации ВОЛС в значительной степени обуславливаются тем, что у оптического кабеля в отличие от электрических кабелей нет параметров, характеризующих состояние элементов кабельного сердечника и его защитных покровов (сопротивление изоляции, пробивное напряжение изоляции и герметичность оболочки). Отсутствие таких параметров в оптическом кабеле (ОК) требует изменений в порядке проведения приемосдаточных испытаний, а также в процессе дальнейшей эксплуатации ВОЛС.

Ряд существенных отличий в проведении линейных работ на ВОЛС обусловлен также следующим своеобразием конструкции оптического кабеля: критичностью к растягивающим усилиям, малыми поперечными размерами и массой ОК; большими строительными длинами ОК; сравнительно большими величинами затухания сростков оптических волокон; невозможностью содержания ОК под избыточным воздушным давлением; трудностями при организации служебной связи при строительстве ВОЛС с ОК без металлических элементов.

Эти особенности оптического кабеля, обусловленные в известной мере недостаточным опытом их производства и прокладки, сказываются практически на всех этапах строительства и вызывают необходимость введения существенных изменений в практику строительства и эксплуатацию ВОЛС. Анализ этих особенностей позволяет сделать вывод о значительном перераспределении трудозатрат на отдельных этапах строительства ВОЛС по сравнению со строительством традиционных линий. Следует отметить качественный сдвиг трудозатрат на первые этапы, вызванные необходимостью специальной подготовки персонала, большим объемом подготовительных работ при входном контроле, контроле при прокладке и монтаже.

Объем измерительных работ составляет не менее 35-40% общего объема работ по строительству ВОЛС, в отличие от 12-15% при строительстве обычных кабельных линий связи. Значительно больший объем времени занимают операции по сращиванию ОВ и монтажу муфт ОК, требующие к тому же значительно более квалифицированной подготовки монтажников.

На первых этапах подготовки строительства ВОЛС, необходимо выполнить следующие работы: составить проект производства работ; решить организационные вопросы взаимодействия строительной организации с представителями заказчика; провести подготовку персонала к выполнению основных строительно-монтажных операций; провести входной контроль; решить задачи материально-технического снабжения будущего строительства.

Неустоявшаяся технология производства оптического кабеля определяет необходимость проведения стопроцентного входного контроля ОК, поступающего на строительство ВОЛС.

В состав работ при входном контроле входят: внешний осмотр кабельных барабанов и концов оптического кабеля; проверка документации и вскрытие барабанов; испытание элементов кабельного сердечника; оформление протоколов входного контроля ОК; при необходимости – мелкий ремонт ОК и барабанов, их перемотка, соединение шлейфом оптических волокон при механизированной прокладке, обшивка барабанов и заделка концов кабеля.

Для оценки пригодности кабеля к прокладке и влияния строительных операций на качество ОК измеряют все оптические волокна и сравнивают с паспортными значениями. Следует учитывать, что возникающие в некоторых случаях отклонения от паспортных данных объясняются применением различных методик измерения и приборов.

В процессе строительства контроль за целостностью ОВ и их затуханием удобно осуществлять методом обратного рассеяния с помощью рефлектометра. На входном контроле рефлектограммы снимают с обоих концов строительных длин, в случае заметных расхождений измеренных величин затухания с паспортными данными измерения перепроверяют «методом обрыва» оптического волокна.

Входной контроль ОК занимает гораздо больше времени, чем контроль электрических кабелей, так как при его проведении требуются особая чистота на рабочем месте и отсутствие влияний атмосферных условий, поэтому входной контроль ОК следует проводить в специально оборудованном помещении.

Одним из основных критериев применения различных типов труб для прокладки подземной кабельной канализации является вертикальная нагрузка, которую они могут выдержать, не разрушаясь и не деформируясь, на глубине 0,4 – 2,0 м. На проложенные трубы действуют постоянные и временные нагрузки. Постоянной нагрузкой является давление грунта засыпки траншеи и массы самих труб с затянутыми в них кабелями, а временной – наезд на трассу транспортных средств.

Трубопровод кабельной канализации должен прокладываться с уклоном не менее 3-4 мм на 1 м. Длины от середины пролета в сторону колодцев для обеспечения стока попадающей в каналы воды (из трубопровода в колодцы).

На местности с достаточным естественным уклоном трубопровод может одинаково заглубляться по всей длине пролета и лишь на подходах к колодцам ему должен придаваться уклон, обеспечивающий ввод в колодцы на заданных вертикальных отметках.

На местности без достаточного снижения, трубопровод должен прокладываться с уклоном в одну сторону, когда у одного колодца задается минимальное, а у другого – завышенное заглубление, или с уклоном в обе стороны от места пролета с минимальным заглублением.

В процессе прокладки трубопровода установленная величина уклона должна контролироваться специальной рейкой с отвесом или уклономером.

Перед прокладкой, трубы должны быть вывезены на трассу и разложены вдоль траншеи, по возможности, на свободной от грунта бровке, в пределах 1м от ее края. Трубы следует укладывать под некоторым углом к оси траншеи, в устойчивом положении, исключающем произвольное их сползание и падение в раскопку. Этим обеспечивается свободная и быстрая перекладка труб с бровки в траншею при прокладке трубопровода. Прокладка полиэтиленовой трубы производится строительными длинами, согласно укладочной ведомости.

По получению полиэтиленовой трубы производится ее входной контроль, регистрируемый в журналах: визуальный контроль упаковки. При разбитом барабане труба перематывается, на хороший при t і 15оС, только с козлов или с кабельной тележки с визуальным контролем за полиэтиленовыми трубами; производятся замеры овальностей торцов. Овальность допускается не более 5%, (для трубы d = 40мм, d овальность трубы = 39ё41 мм). Полиэтиленовая труба превышающая нормы на овальность отбраковывается; при подозрениях проводится калибровка трубы (пластмассовый или деревянный шарик диаметром на 3-4 мм меньше внутреннего диаметра трубы прогоняется давлением 0,5-1,0 атм.); при подозрениях проверяется герметичность трубы (накачка до 1 атм. И через 2 часа выдержки давление не должно упасть более чем на 0,005 атм. (0,5%).

Допустимые температуры:

-при транспортировке и хранении в заводской упаковке:

-60оС - +65оС;

-при эксплуатации:

-50оС - +60оС;

-при прокладке и манипуляциях:

-10оС - +35оС.

При прокладке при t до -20 0С производится предварительный прогрев барабана с трубой не менее 24 часов при температуре не ниже -5оС.

Транспортировка полиэтиленовой трубы (ПЭТ) производится в барабанах, вертикально. Труба не должна касаться пола.

Допускается транспортировка в бухтах, но разгружать полиэтиленовую трубу только за обвязку вертикально. Концы труб должны быть закрыты заглушками.

Глубина прокладки полиэтиленовой трубы (кабеля):

-0.7- 1.2 м;

-сигнальная лента (маркер) не менее 0,5 глубины прокладки ПЭТ.

Минимальный радиус изгиба (поворота) полиэтиленовой трубы должен быть не менее 10 кратного наружного диаметра полиэтиленовой трубы.

Амплитуда волнистости трубы при ручной прокладке не более 15 см от оси ПЭТ на длине 6 м.

Количество муфт на трубе (соединений) должно быть минимальным. Все соединения наносятся на карту маршрута - схему с привязками. На муфтах устанавливаются маркер и столбик.

При прокладке полиэтиленовой трубы вручную глубина траншеи должна быть на 5-10 см глубже проектной и дно выровнено песком (или мягким грунтом) до проектной отметки.

Сбрасывание ПЭТ в траншею не допускается, должна применяться последовательная укладка, если в траншее вода, чтобы труба не всплыла она пригружается грузом (чугунки, мешки с песком, смазанный маслом трос и так далее).

Полиэтиленовая труба после прокладки обрезается не раньше, чем через 1 час, для восстановления исходной длины после натяжения при прокладке и выравнивания температуры трубы с грунтом (укорочение трубы может доходить до 1%).

Фиксация трассы (коррекция рабочих чертежей с привязками) производится по ходу строительства (прокладки ПЭТ).

Выполнение земляных работ может производиться только при наличии утвержденной проектной документации.

Разработку грунта предполагается осуществлять как механизированным способом, используя одноковшовый экскаватор ЭО-3322Б1, так и вручную. При прокладке кабеля рассмотреть максимально механизированный способ ( рисунок 3.10).


Рисунок 3.10 -Прокладка механизированным способом
При разработке в отвал грунт следует складывать у траншеи с одной стороны, на расстоянии не менее 0,5 м от бровки.

Засыпку траншеи, как правило, следует производить с помощью бульдозеров. Засыпка грунта должна производиться слоями толщиной не свыше 20 см с их тщательным послойным уплотнением с помощью электрических, пневматических или ручных трамбовок. Над траншеей должен быть образован валик из грунта для компенсации его последующей усадки. Грунт, оставшийся после прокладки трубопровода и строительный мусор должны быть вывезены с места работ на свалку.

Для обеспечения прямолинейности прокладываемого трубопровода на дне траншеи необходимо натянуть шнур, закрепляемый на колышках.

Каналы начальных концов труб должны быть сразу плотно закрыты полиэтиленовыми, бетонными или деревянными пробками. По окончании прокладки пролета трубопровода все каналы конечной стороны следует также закрыть пробками во избежание попадания в них воды и мусора.

Перед стыкованием труб внутренняя и наружная поверхности каналов должны быть очищены от загрязнений и концы их сведены вплотную.

Стыковка осуществляется при помощи полиэтиленовых манжет, предварительно нагретых в горячей воде (90-100), с выдержкой не менее 10 мин.

Горячую муфту надевают одним концом на ранее проложенную трубу до упора во внутреннюю перегородку, очищенный конец второй трубы вставляют в муфту с противоположной стороны также до упора во внутреннюю перегородку. Плотность стыковки достигается легкими ударами молотком или кувалдой по торцу трубы через приложенную доску.

Наличие на реальных трассах многочисленных отклонений от прямолинейности приводит к тому, что протяжка строительной длины ОК за один конец без превышения допустимого растягивающего усилия становится невозможной. Поэтому необходимо рассредоточивать тяговые усилия по длине ОК, что позволит уменьшить значение тяговых усилий для каждого участка кабеля. Для этого при механизированной прокладке по трассе расставляют специальные промежуточные лебедки с автономными двигателями и системой слежения за тяговым усилием оптического кабеля. При определенной величине растягивающего усилия на ОК включается двигатель лебедки, приводящий в действие механизм затягивания кабеля.

Для прокладки ОК в разработан ряд механизмов и приспособлений, повышающих производительность работ и обеспечивающих бездефектную затяжку кабеля.

Некоторые из них: различные направляющие приспособления люкоогибочные ролики (РЛО), блок поворотный кабельный (БПК), горизонтальная внутренняя распорка (РГВ), воронка канальная направляющая (ВКН-100); кабельные наконечники; устройства для заготовки каналов (УЗК), пневмоустройство для заготовки каналов (КПЗК-25), лебедка ручная проволочная - ЛПР; чулок кабельный съемный (ЧСК-12); компенсатор кручения (ККР) для исключения передачи на кабель скручивающих усилий; опорные устройства (УРКР) для размотки кабеля с барабанов; труба направляющая для ввода через горловину колодца кабеля от барабана до канала кабельной канализации (ТНГ); устройство для плавного изменения направления затягивания ОК.

Устройство для размотки ОК с кабельного барабана устанавливают в начале трассы, у люка входного колодца со стороны входа в канал кабельной канализации. Барабан ставят таким образом, чтобы размотка кабеля шла с верхней его части.

На трассе во всех местах, где происходит изменение ее направления от прямолинейного, расставляют направляющие устройства.

Перед прокладкой ОК верхний на барабане конец строительной длины, с которой начнется протяжка, должен быть оснащен специальным наконечником. Заготовочную проволоку или трос присоединяют к наконечнику, укрепленного на конце кабеля.

При затягивании ОК вручную скорость прокладки может составлять 5-7 м/мин.

При использовании лебедки, ее устанавливают на расстоянии примерно 2 м от люка выходного колодца с противоположной стороны от выходного канала. Затягивание ОК осуществляют двое рабочих, вращающих штурвалы лебедки.

Прокладка должна осуществляться плавно, без рывков и без допущения слабины заготовки или кабеля, при которой они могут соскочить с направляющих устройств. При превышении допустимого тягового усилия, установленного на ограничителе лебедки, ее штурвалы прокручиваются вхолостую без передачи тягового усилия. В этом случае необходимо подтянуть кабель в транзитных колодцах, используя служебную радиосвязь.

При прокладке кабеля его подбирают по укладочной ведомости так, чтобы по возможности: места муфт на кабеле, желательно, совпадали с муфтами на трубе; должен быть доступ к муфте на специальном автотранспорте; не устанавливать муфты на землях повышенной деятельности, и других территориях, в которых затруднено проведение аварийно-восстановительных работ.

Запас кабеля, оставляемый в колодце для монтажа муфты, не менее 10-15 метров. После монтажа запас должен быть не менее 6 м (с каждой стороны).

Температура окружающей среды:

-при хранении и эксплуатации кабеля - -30°С ё 70°С;

-при прокладке -5°С ё +50°С.

Радиус изгиба кабеля:

-в спокойном состоянии - 12 диаметров;

-при натяжении (прокладке) - 25 диаметров.

Не допускается наличие сростков волокна (заводских) на строительной длине (не должно быть неоднородностей при входном контроле).

При затяжке кабеля в полиэтиленовую трубу применяется для смазки трубы только специальное масло ("Софтеноль-3108 "или аналогичное).

При высокой температуре окружающей среды применяются охладители кабеля, так как температура при затяжке повышается на 25-30°С, а при температуре +50°С кабель размягчается и может быть поврежден. Радиус изгиба волокна в муфте должен быть 40 мм (допускается 37,5 мм).

После прокладки ОК выкладывают по форме колодцев и Укладывают на консоли. Как правило, ОК укладывают в ближайшем по вертикали ряду консолей, в ближнем к кронштейну ручье консолей. В точках поворота кабель можно закрепить с помощью липкой ленты или мягкой проволоки.

После прокладки ОК и выкладке его в смотровых устройствах, оптические волокна в кабеле просвечивают и, убедившись в их целостности, концы кабеля герметично заделывают до проведения монтажных работ.

После прокладки ОК в месте окончания одной строительной длины кабеля к ней присоединяют следующую строительную длину. Для этого непосредственно на трассе в ходе строительства оборудуют рабочее место, на котором и производится монтаж промежуточных муфт, соединяющих концы смежных строительных длин ОК, а также осуществляется контроль за качеством выполнения монтажных работ.

Надежность соединительной муфты определяется состоянием сварных швов, соединяющих отдельные части пластмассовых муфт, швов между муфтой и оболочкой кабеля, а также сростков ОВ и их запаса в муфте.

Надежная работа соединительных муфт в большой степени зависит от субъективных факторов, определяемых квалификацией монтажников, технологией строительно-монтажных работ, свойствами применяемых полуфабрикатов, системой контроля за качеством и так далее.

При монтаже ОК необходимо выполнять следующие операции: нахождение на трассе сращиваемых концов кабеля; осмотр защитных оболочек на доступных участках, а также концов ОК, защищенных от попадания влаги в сердечник кабеля; установление служебной связи, оборудование рабочего места, предварительная выкладка запаса строительных длин, закрепление сращиваемых концов ОК, удаление защитного покрытия, проверка целостности ОВ; сварка оптического волокна с проведением контроля качества сростков; восстановление элементов сердечника; паспортизация; восстановление защитных покровов; выкладка запаса ОК и муфты в котловане или колодце, маркировка муфт.

Монтаж соединительных муфт в данном проекте предполагается проводить в специально оборудованной монтажно-измерительной лаборатории (ЛИОК), организованной на базе автомашины ГАЗ-3307 с кузовом марки КУНГ-1-мд.

Для соединения оптических волокон предполагается использовать сварочный аппарат *Fujikura FSM-16S , а для измерений ОВ – оптический рефлектометр ANDO AQ7250. Внутри кузова установлен монтажный стол, оборудованный приспособлениями для закрепления концов монтируемых ОК, сварочный аппарат, а также монтажные инструменты.

Машину устанавливают по возможности ближе к месту прокладки кабеля. Концы ОК подают в монтажно-измерительную машину, где их разделывают и сваривают ОВ в соответствии с технологией монтажа.

Целью сварки является создание постоянного соединения оптических волокон с низкими потерями передачи оптического излучения через место соединения. Этот процесс состоит из трёх этапов:

1)подготовка волокон - удаление оболочки, удаление загрязнения с очищенных поверхностей и скола очищенных волокон;

2)непосредственно процесс сварки и оценки качества сварного соединения;

3)защита оголённого участка волокна от механического давления и влияния окружающей среды посредством герметичной оболочки – термоусадочной гильзы.

Затухание места сварки многомодовых ОВ должно быть не более 0,5 дБ.

После сварки ОВ на место сростка устанавливают комплект деталей защиты сростка, производят окончательную выкладку запаса ОВ и закрепление защищенного сростка. После выкладки всех сваренных волокон производят окончательную проверку затухания оптического сигнала во всех волокнах. В случае положительного результата заполняют и вкладывают паспорт муфты, производят восстановление элементов кабельного сердечника и защитных покровов ОК.

Устройства ввода и крепления брони кабеля обеспечивают надежную механическую фиксацию оптического кабеля. Герметизация основания и корпуса муфты, а также кабельных вводов осуществляется с применением термоусаживающихся материалов и герметизирующих лент.

Приемосдаточные испытания производятся представителями строительной организации и организации, принимающей построенную ВОЛС в эксплуатацию. Приемка осуществляется путем соответствующих измерений параметров передачи ОВ на полностью смонтированных регенерационных участках (РУ) между оконечными разъемами ОК.

Нормы и объекты обязательных измерений определяются техническими требованиями и зависят от конструкции ОК, назначения ВОЛС и организуемой по ВОЛС системы передач.

На ВОЛС с большой пропускной способностью, ОК которых состоят из градиентных или одномодовых ОВ, измеряются вносимое затухание и дисперсия всех волокон РУ. Измерения должны проводиться при условиях, наиболее близких к рабочим по спектру измеряемых сигналов и ширине полосы источников излучения методом ввода и вывода оптических сигналов.

Затухание группового времени прохождения (ГВП) и дисперсия ОВ измеряются в обоих направлениях передачи РУ от пункта «А» к «Б» и от «Б» к «А», что позволяет учитывать различия значений измеряемых параметров обусловленные неоднородностью ВОЛС, а также выбрать оптимальный вариант использования ОВ на данном РУ.

Таким образом, для проведения приемочных испытаний необходимо на обоих концах РУ иметь полные комплекты измерительной аппаратуры (передающую и приемную части).

Данные измерений в обоих направлениях передачи заносятся в соответствующие таблицы паспорта ВОЛС.

По полученным данным определяют статические характеристики ОК на измеряемом РУ (средние значения затухания, ГВП и дисперсии).

Кроме параметров передачи ОВ, часто особенно для магистральных ВОЛС, осуществляют измерения функции распределения неоднородностей ОВ по длине линии.

Измерения производят с помощью оптических рефлектометров с обоих концов РУ ВОЛС в режиме измерения обратного рассеяния. Данные измерений наносят на кальку и включают в паспорт РУ. В ряде случаев они фиксируются с помощью принтера или записываются в память ЭВМ.

При наличии в ОК проводников, размещаемых в ОК для организации дистанционного питания, производятся измерение их сопротивления и проверка электрической прочности изоляции между проводами и каждым проводом и землей. В случае нахождения ОК под избыточным газовым давлением при приемке РУ проверяют герметичность защитных покровов ОВ. В паспорт РУ включается схема соединения ОВ в каждой соединительной муфте, где производилось группирование ОВ.

Существенной особенностью паспорта ВОЛС, особенно при отсутствии в конструкции ОК металлических проводников, являются повышенные требования к точности карты трассы прокладки ВОЛС. Если трасса обычных кабельных линий может быть определена с помощью кабелеискателей, то в ОК без металлических проводников подобный принцип отыскания трассы неприемлем.

Поэтому трасса прохождения ОК и сведения о расстоянии между НРП и данной точкой ОК , определенные с помощью рефлектометра , а также между реберными точками трассы ОК (обычно НРП , замерными столбиками ОК или километрическими столбами близко расположенной дороги, отдельными ориентирами на местности и другое) должны быть нанесены на карту трассы ВОЛС с погрешностью не более ( 0,3...0,4 ) м . Такая точность нанесения трассы ОК обеспечивается путем использования геодезических приборов или с помощью лазерных дальномеров, а также путем измерения значений ГПВ на каждой строительной длине ОК.

Все потери оптической мощности можно разделить на несколько групп: собственные потери, связанные с поглощением и рассеянием; потери, возникающие при изготовлении, транспортировке и эксплуатации световодов; потери из-за отражений; потери при вводе излучения в световод.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) нуждаются в поддержании технических параметров, а, следовательно, и в периодических измерениях своих характеристик, на основании которых и делаются выводы о состоянии о тех или иных ее участков и в магистрали в целом. Необходимо измерять в процессе строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи:

Во-первых, это общие потери оптической мощности в волокне, во-вторых, это дисперсия (изменение формы оптического сигнала, проявляющееся в виде уширения импульса), в-третьих, это распределение потерь по длине оптической магистрали.

Потери оптической мощности есть отношение мощностей переданного и принятого сигналов, определяемое затуханием в световоде и различными потерями в устройствах ввода, местах сращивания, ответвителях и других элементов линии. Основные причины потерь мощности в световоде – это поглощение и рассеяние энергии. Затухания за счет поглощения определяется собственным поглощением материала световода, а также поглощением на примесях и атомных дефектах. Наличие примесей ионов металлов, таких, как Fe, Cu, V, Cr и примесей гидроксильной группы ОН, может приводить к резкому увеличению затухания в отдельных участках спектрального диапазона. Атомные дефекты и вызванное ими поглощения возникают под действие тепловой обработки световода или его интенсивным облучением. Собственное поглощение в материале относительно сильно проявляется на длинах волн свыше 1,6 мкм. Основной резонанс поглощения из-за наличия примесей наблюдается на длине волны около 2,7 мкм и (принимая во внимание гармоники) является причиной значительного ослабления на длинах волн:1,35; 0,95; 0,75 мкм.

Затухание за счет рассеяния бывает двух видов: линейное рассеяние и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии потери пропорциональны мощности падающей волны. К линейным относятся собственное (рэлеевское) рассеяние и рассеяние Ми. Рэлеевское рассеяние обусловлено малыми по сравнению с длиной волны флуктуациями концентрации атомов стекла. Затухание за счет рэлеевского рассеяния не зависит от интенсивности света и уменьшается обратно пропорционально четвертой степени ее длины волны. Рассеяние Ми обусловлено рассеянием на неоднородностях, размеры которых соизмеримы с длиной падающей волны.

К нелинейным относятся спонтанное рамановское и мандельштам-бриллюзновское рассеяние, которые проявляются в виде возникновения излучения с другими длинами волн. При передачи сигналов по одномодовому волокну на большие расстояние эти явления определяют верхний предел передаваемого уровня мощности.

Кроме приведенных выше основных причин потерь оптической мощности, существуют еще и дополнительные потери вызванные соединением световодов друг с другом. Вообще, создание надежного оптического контакта, до сих пор является одной из наиболее сложных задач ВОЛС. Когда свет выходит из торца волокна образуется световой пучок, соответствующий апертурному углу приблизительно +12. Это соответствует числовой апертуре 0,2. Если к торцу волокна присоединить другое волокно с такими же размерами, то свет должен был бы передаваться без потерь из одного волокно в другое. Однако существует несколько причин, вследствие которых происходят потери световой энергии.

Во-первых, это качество торцевых поверхностей волокна. Если торцы не идеальны и не перпендикулярны оси волокна, то появляются линзовый и (или) призматический эффекты, которые приводят к изменению траектории лучей, вышедших с торца первого световода (для многомодовых систем). Часть из них изменяется настолько сильно, что сразу после поподания в другой световод они покидают сердечник и поглощаются в оболочке. Другие становятся более пологими. Такие потери называются потерями из-за преобразования мод.

Кроме этих потерь необходимо учитывать и потери от неидеальной юстировки осей волокон: потери от поперечного смещения (зависят от отношения величины смещения осей к диаметру волокна); потери от продольного смещения (зависят от отношения величины продольного смещения к диаметру волокна).

На практике встречаются иногда и потери, связанные с частицами пыли, попадающими между соединяемыми концами волокон.

В местах соединения волокон могут присутствовать потери на отражения, достигающие 4% на каждое соединение. Они возникают в местах, где свет переходит из плотной оптической среды в воздух и обратно.

Существуют еще дополнительные потери мощности из-за изменений размеров поперечного сечения волокна, микроизгибов, присутствия неоднородностей на границе раздела «сердечник-оболочка», достигающие в совокупности 0,5 дБ/км. При прокладке волокна проявляются потери из-за преобразования мод, связанные с изгибами световода, а при эксплуатации ОВ происходит постепенное ухудшение передаточных характеристик из-за помутнения волокна и образования микротрещин.

Изменение потерь в световоде представляет собой достаточно сложную задачу. Полное затухание в световоде определяется коэффициентом затухания по формуле:
а=10 lg (P0/P1), дБ
Таким образом, измерив мощность на входе и выходе оптического световода, можно однозначно определить затухания в нем. Надо только не забыть учесть инструментальные погрешности средств измерения и внешние (а также внутренние) факторы, влияющие на значение затухания световода. Для многомодовых световодов необходимо, кроме того, обеспечить режим равновесия мод (энергетическое равновесие между отдельными модами).

Работа по проведению измерения затухания проводится в два этапа. Сначала к оптическому разъему источника подключается короткий отрезок волокна, другой конец которого подключается к оптическому разъему измерителя уровня оптической мощности, и измеряется уровень опорного сигнала РО. Затем этот кусок волокна отключается от измерителя и подключается к измеряемому волокну. К другому концу измеряемого волокна подключается тот же самый измеритель и производится замер уровня Р1. После этого по разности уровней рассчитывается коэффициент затухания. Это так называемый двухточечный метод измерения, наиболее широко распространенный на практике ВОЛС. Иногда применяется и метод замещения, когда измеряемое затухание сравнивается с затуханием образцового аттенюатора, а также метод обратного рэлеевского рассеяния.

В погрешность измерений основной вклад вносят нестабильность источника излучения и нелинейность логарифмического преобразования измерителя. Полупроводниковые лазеры имеют ограниченный срок службы, обусловленный постепенной деградацией, зависящей от плотности тока и скважности импульсов. Часто встречается перегрев лазерного диода, приводящий к разрушению торцов и выходу его из строя. Рабочие параметры лазера необходимо выдерживать с высокой точностью: при увеличении порогового уровня возрастает лазерный шум и снижается срок службы. Порог генерации возрастает с температурой и со временем; кроме того, он меняется от лазера к лазеру. Поэтому в практических схемах вводят обратную связь по излучению и регулируют с ее помощью величину смещения и уровень модулирующего сигнала.

Оптические рефлектометры. В последние годы на казахстанском рынке измерительной техники появилось немало приборов западных фирм. Среди них имеются добротные и надежные приборы, обладающие высокой точностью измерений, но встречается и техника, параметры которой не соответствуют продекламированным в документации на нее.

В качестве источников оптического излучения применяются светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры. Рабочие длины волн этих приборов соответствуют окнам прозрачности оптических волокон, находящимся на 0,85 мкм, 1,3 мкм и 1,55 мкм.

Отклонение рабочей длины волны у большинства приборов не превышает 30 нм при ширине спектра излучения 5-10нм у лазеров и 50-200 нм у светодиодов при стабильности от 0,01 до 0,05 дБ/час. В качестве фотоприемников применяют фотодиоды на основе S1,Ge, InGaAs b InGaAsP. Динамический диапазон измеряемого излучения находится в промежутке от +3 до –70 дБ. Точность изменений – 0,15-0,25 дБ.

В процессе развития волоконно-оптической связи постоянно увеличивается длина волоконных линейных участков, при этом оптические рефлектометры должны обеспечивать возможность измерений свойств наиболее удаленных частей трассы. Количественной мерой такой способности является динамический диапазон рефлектометра. Он характеризует максимальное затухание в оптической линии, которая может быть протестирована.

Динамический диапазон рефлектометра определяется по шкале прибора как разница между сигналом в начале рефлектограммы и среднеквадратичным значением шумов в ее конце. Наиболее простым способом определения этого является оценка по абсолютному максимуму шумов, с учетом превышения уровня максимума над среднеквадратичным значением шумов.

Существует две принципиально различных ситуаций. В том случае, если запас по динамическому диапазону превышает 10 дБ, вклад шумов рефлектометра составляет менее 0,05 дБ. При этом фактические искажение рефлектограммы определяются уже не шумами фотоприемного тракта, а поляризационные или когерентными эффектами. Наоборот, если запас по динамическому диапазону составляет менее 5 дБ, то искажения рефлектограммы, вызваны шумом и прерывают 0,5 дБ. Часто это является практической границей целесообразности рефлектрометрических измерений затухания в линии.

Фирма Bellcore в своих рекомендациях GR-196-CORE ввела новую характеристику рефлектометра – измеряемый диапазон. Эта характеристика предназначена для определения способности прибора к обнаружению локального дефекта вблизи конца линии. Дефект в 0,5 дБ считается обнаруженным, если результаты измерений с вероятностью 80% укладываются в интервал 0,1 дБ. Такие измерения требуют специальных образцовых линий со многими встроенными неоднородностями и по причине их сложности пока не повсеместно распространены, особенно у нас в стране. Ориентировочно величина измеряемого диапазона оказывается на 4-6 дБ величины динамического диапазона рефлектометра.

История развития волоконно-оптической связи демонстрирует немало примеров, когда под воздействием практических потребностей появлялись новые поколения приборов. Например, для определения затухания в первых образцах волокон применялись измерители мощности оптического излучения, однако их возможностей оказалось недостаточно при массовом строительстве оптических линий. Поэтому, появились оптические рефлектометры – приборы, позволяющие определять затухание по длине волокна путем анализа рассеянного излучения.

Для решения этой задачи были разработаны бриллюэновские рефлектометры (Brillouin Optical Time Domain Rflectometer), которые не только измеряют оптические свойства, но и на их основе позволяют прогнозировать обрыв волокна. Важным достоинством волоконно-оптических линий связи является их потенциальная долговечность – изделия из стекла сохраняются столетиями. Для обеспечения долголетней работы необходимы соответствующие условия и главное из них – отсутствие механических напряжений. Дело в том, что срок службы оптических волокон определяется процессом роста в них микроскопических трещин. Можно выделить три диапазона напряжений: безопасные – до 0,3%, недопустимые – более 0,6% и промежуточные, требующие дополнительного анализа. При распространении излучения вдоль оптического волокна оно рассеивается на оптических неоднородностях. Большая часть света рассеивается на микроскопических изменениях плотности плавленого кварцевого стекло – это рассеяние называется рэлеевским рассеянием. На этом основан принцип действия обычных рефлектометров, нашедших широкое применение.

Требования к надежности связи постоянно возрастают, что является одним из аргументов в пользу волоконной оптики. Оптическими линиями связаны уже не только центры деловой активности общества, но и органы государственного управления; растет ответственность поставщиков услуг связи за бесперебойность.

В последнее время возрос интерес к программным продуктам, позволяющим с помощью персональных компьютеров работать с файлами рефлектограмм, чтобы проводить обработку результатов измерений.

Обрабатывать результаты измерений волокон оптических кабелей с помощью персонального компьютера значительно удобнее, чем непосредственно на рефлектометре, из-за превосходящих вычислительной мощности, значительно большего размера экрана с лучшей разрешающей способностью и удобного интерфейса операционной среды Windows.

Существующие программы позволяют автоматизировать задачу по созданию отчетов, сведя ее выбору стандартных форм и таблиц. Немаловажно также, что в этом случае дорогостоящие рефлектометры будут использоваться только для измерений на трассах, а обработка результатов проводится в удобных домашних условиях.

АQ7931В для персонального компьютера – предназначено для отображения, анализа и составления отчетов по результатам рефлектометрических измерений трасс при работе в операционной среде Windows. Программа работает с файлами рефлектограмм, полученными в процессе работы на рефлектометрах всех моделей фирмы ANDO АQ7250, АQ7210/20, АQ-7140С/D, АQ-7140А/В, АQ-7150 вне зависимости от того, в каком формате они были записаны, а также с файлами в формате Bellcore GR-196-CORE.

Работа пользователя с АQ7931В осуществляется через экранный интерфейс со встроенной функцией HELP, позволяющий упростить работу пользователя и облегчить обучение работе с программой. Интерфейс состоит из нескольких окон, часть из которых аналогична соответствующим картинкам экрана рефлектометра, а часть присутствует только в АQ7931В.

После загрузки программы на экране компьютера появляется Главное окно, в верхней части которого расположена панель управления, состоящая из заголовков основных меню и инструктивно понятных кнопок-кнопок, стандартных для Windows программ, а большую часть экрана занимают четыре рабочих окна: окно просмотра трассы; окно маркеров; окно предварительного просмотра трассы; окно списка локальных неоднородностей.

Настройка программы, загрузка исходных файлов и работа с рефлектограммами осуществляется стандартными средствами Windows с помощью манипулятора мышь или клавиатуры. Требуемые параметры вводятся в появляющиеся на экране диалоговые окна настройки. С помощью панели управления осуществляется также работа в каждом из четырех рабочих окон программы. В окне просмотра трассы одновременно могут отображаться до восьми рефлектограмм, что удобно при обработке результатов измерений нескольких волокон из одного кабеля, а также при сравнении результатов измерений одного и того же волокна, полученных в разное время.

В окне маркеров помимо результатов измерений для установленных в предыдущем окне маркеров, отображаются также значения параметров рефлектометра, при которых проводились измерения, такие как длина волны излучения, ширина зондирующего импульса, величина предварительного затухания и число усреднений при обработке сигнала.

Измерение потерь может проводиться для всей трассы, отображаемой на рефлектограмме, а также на отдельных участках, при этом предусмотрен ввод индивидуальных показателей преломления для конкретных строительных длин.

Аппроксимация рефлектометрической кривой возможна двумя методами: по методу наименьших квадратов (LSA) или по двухточечному методу (TPA).

Измерение потерь на локальных неоднородностях может проводиться по методам 2-х, 4-х или 6-ти маркеров.

Обратное френелевское отражение может измеряться как от локальных неоднородностей, так и от конца линии. Однако эти измерения возможны, только если страженный сигнал находиться в линейной области рефлектограммы.

В программе предусмотрен режим автопоиска локальных неоднородностей по таким предварительно заданным параметрам поиска, как минимальный уровень потерь и минимальное значение обратного отражения в местах локальных неоднородностей.Предусмотрен также вод комментариев к локальным неоднородностям.

При обработки результатов измерений имеется возможность произвести сложение двух рефлектограмм одной и той же трассы, снятых с двух сторон. При этом на итоговой рефлектограмме происходит минимизация систематических ошибок измерений, например таких, как отрицательные потери в местах стыков волокон с различным диаметром модового пятна.

В математическом обеспечении АQ7931В заложена функция композитного анализа двух рефлектометрических трасс – разностный (сравнительный) анализ, при котором осуществляется наложение двух рефлектограмм, как правило одной и той же трассы, но снятых в разное время, что дает информацию о произошедших изменениях.

При создание отчетов в настоящей версии АQ7931В введена новая функция – генерация отчетов. Отчет представляет собой настраиваемые формы в виде таблиц и списков рефлектограмм.

Отчет в форме таблицы показывает распределение локальных неоднородностей по трассе, при этом он может охватывать результаты измерений до 1000 волокон и до 100 локальных неоднородностей в каждом из них. Поиск локальных неоднородностей возможен как в режиме автопоиска, так и в режиме ручного выставления маркеров. Причем, так как поиск осуществляется одновременно для всех волокон кабеля, места локальных неоднородностей определяются с большой достоверностью, несмотря на то, что на некоторых волокнах затухание в местах стыка может стремиться к нулю. Кроме того, существует возможность экспортировать данные из табличного отчета, генерируемого АQ7931В, в формат Excel.

Отчет в форме списка рефлектограмм позволяет на одном листе разместить от одной до восьми рефлектограмм с краткими комментариями к ним.

Динамический диапазон рефлектометра. В процессе развития волоконно-оптической связи постоянно увеличивается длина волоконных линейных участков, при этом оптические рефлектометры должны обеспечивать возможность измерений свойств наиболее удаленных частей трассы. Количественной мерой такой способности является динамический диапазон рефлектометра. Он характеризует максимальное затухание в оптической линии, которая может быть протестирована.

Динамический диапазон рефлектометра определяется по шкале прибора как разница между сигналом в начале рефлектограммы и среднеквадратичным значением шумов в ее конце. Наиболее простым способом определения этого является оценка по абсолютному максимуму шумов, с учетом превышения уровня максимума над среднеквадратичным значением шумов.

Существует две принципиально различных ситуаций. В том случае, если запас по динамическому диапазону превышает 10 дБ, вклад шумов рефлектометра составляет менее 0,05 дБ. При этом фактические искажение рефлектограммы определяются уже не шумами фотоприемного тракта, а поляризационные или когерентными эффектами. Наоборот, если запас по динамическому диапазону составляет менее 5 дБ, то искажения рефлектограммы, вызваны шумом и прерывают 0,5 дБ. Часто это является практической границей целесообразности рефлектрометрических измерений затухания в линии.

Фирма Bellcore в своих рекомендациях GR-196-CORE ввела новую характеристику рефлектометра – измеряемый диапазон. Эта характеристика предназначена для определения способности прибора к обнаружению локального дефекта вблизи конца линии. Дефект в 0,5 дБ считается обнаруженным, если результаты измерений с вероятностью 80% укладываются в интервал 0,1 дБ. Такие измерения требуют специальных образцовых линий со многими встроенными неоднородностями и по причине их сложности пока не повсеместно распространены, особенно у нас в стране. Ориентировочно величина измеряемого диапазона оказывается на 4-6 дБ величины динамического диапазона рефлектометра.

Контроль надежности оптических кабелей с помощью бриллюэновской рефлектометрии. История развития волоконно-оптической связи демонстрирует немало примеров, когда под воздействием практических потребностей появлялись новые поколения приборов. Например, для определения затухания в первых образцах волокон применялись измерители мощности оптического излучения, однако их возможностей оказалось недостаточно при массовом строительстве оптических линий. Поэтому, появились оптические рефлектометры – приборы, позволяющие определять затухание по длине волокна путем анализа рассеянного излучения.

Для решения этой задачи были разработаны бриллюэновские рефлектометры (Brillouin Optical Time Domain Rflectometer), которые не только измеряют оптические свойства, но и на их основе позволяют прогнозировать обрыв волокна. Важным достоинством волоконно-оптических линий связи является их потенциальная долговечность – изделия из стекла сохраняются столетиями. Для обеспечения долголетней работы необходимы соответствующие условия и главное из них – отсутствие механических напряжений. Дело в том, что срок службы оптических волокон определяется процессом роста в них микроскопических трещин. Можно выделить три диапазона напряжений: безопасные – до 0,3%, недопустимые – более 0,6% и промежуточные, требующие дополнительного анализа. При распространении излучения вдоль оптического волокна оно рассеивается на оптических неоднородностях. Большая часть света рассеивается на микроскопических изменениях плотности плавленого кварцевого стекло – это рассеяние называется рэлеевским рассеянием. На этом основан принцип действия обычных рефлектометров, нашедших широкое применение.

Требования к надежности связи постоянно возрастают, что является одним из аргументов в пользу волоконной оптики. Оптическими линиями связаны уже не только центры деловой активности общества, но и органы государственного управления; растет ответственность поставщиков услуг связи за бесперебойность.

Компьютерная обработка результатов рефлектометрических измерений. В последнее время возрос интерес к программным продуктам, позволяющим с помощью персональных компьютеров работать с файлами рефлектограмм, чтобы проводить обработку результатов измерений.

Обрабатывать результаты измерений волокон оптических кабелей с помощью персонального компьютера значительно удобнее, чем непосредственно на рефлектометре, из-за превосходящих вычислительной мощности, значительно большего размера экрана с лучшей разрешающей способностью и удобного интерфейса операционной среды Windows.

Существующие программы позволяют автоматизировать задачу по созданию отчетов, сведя ее выбору стандартных форм и таблиц. Немаловажно также, что в этом случае дорогостоящие рефлектометры будут использоваться только для измерений на трассах, а обработка результатов проводится в удобных домашних условиях.

Описание и основные характеристики эмуляционного математического обеспечения АQ7931В. АQ7931В для персонального компьютера – предназначено для отображения, анализа и составления отчетов по результатам рефлектометрических измерений трасс при работе в операционной среде Windows. Программа работает с файлами рефлектограмм, полученными в процессе работы на рефлектометрах всех моделей фирмы ANDO АQ7250, АQ7210/20, АQ-7140С/D, АQ-7140А/В, АQ-7150 вне зависимости от того, в каком формате они были записаны, а также с файлами в формате Bellcore GR-196-CORE.

Работа пользователя с АQ7931В осуществляется через экранный интерфейс со встроенной функцией HELP, позволяющий упростить работу пользователя и облегчить обучение работе с программой. Интерфейс состоит из нескольких окон, часть из которых аналогична соответствующим картинкам экрана рефлектометра, а часть присутствует только в АQ7931В.

После загрузки программы на экране компьютера появляется Главное окно, в верхней части которого расположена панель управления, состоящая из заголовков основных меню и инструктивно понятных кнопок-кнопок, стандартных для Windows программ, а большую часть экрана занимают четыре рабочих окна: окно просмотра трассы; окно маркеров; окно предварительного просмотра трассы; окно списка локальных неоднородностей.

Настройка программы, загрузка исходных файлов и работа с рефлектограммами осуществляется стандартными средствами Windows с помощью манипулятора мышь или клавиатуры. Требуемые параметры вводятся в появляющиеся на экране диалоговые окна настройки. С помощью панели управления осуществляется также работа в каждом из четырех рабочих окон программы. В окне просмотра трассы одновременно могут отображаться до восьми рефлектограмм, что удобно при обработке результатов измерений нескольких волокон из одного кабеля, а также при сравнении результатов измерений одного и того же волокна, полученных в разное время.

В окне маркеров помимо результатов измерений для установленных в предыдущем окне маркеров, отображаются также значения параметров рефлектометра, при которых проводились измерения, такие как длина волны излучения, ширина зондирующего импульса, величина предварительного затухания и число усреднений при обработке сигнала.

Обработка данных рефлектометрических измерений. Измерение потерь может проводиться для всей трассы, отображаемой на рефлектограмме, а также на отдельных участках, при этом предусмотрен ввод индивидуальных показателей преломления для конкретных строительных длин.

Аппроксимация рефлектометрической кривой возможна двумя методами: по методу наименьших квадратов (LSA) или по двухточечному методу (TPA).

Измерение потерь на локальных неоднородностях может проводиться по методам 2-х, 4-х или 6-ти маркеров.

Обратное френелевское отражение может измеряться как от локальных неоднородностей, так и от конца линии. Однако эти измерения возможны, только если страженный сигнал находиться в линейной области рефлектограммы.

В программе предусмотрен режим автопоиска локальных неоднородностей по таким предварительно заданным параметрам поиска, как минимальный уровень потерь и минимальное значение обратного отражения в местах локальных неоднородностей. Предусмотрен также вод комментариев к локальным неоднородностям.

При обработки результатов измерений имеется возможность произвести сложение двух рефлектограмм одной и той же трассы, снятых с двух сторон. При этом на итоговой рефлектограмме происходит минимизация систематических ошибок измерений, например таких, как отрицательные потери в местах стыков волокон с различным диаметром модового пятна.

В математическом обеспечении АQ7931В заложена функция композитного анализа двух рефлектометрических трасс – разностный (сравнительный) анализ, при котором осуществляется наложение двух рефлектограмм, как правило одной и той же трассы, но снятых в разное время, что дает информацию о произошедших изменениях.

При создание отчетов в настоящей версии АQ7931В введена новая функция – генерация отчетов. Отчет представляет собой настраиваемые формы в виде таблиц и списков рефлектограмм.( рисунок 3.11.).





а)Обрыв волокна с отражением на дальнем конце.


б)Обрыв волокна без отражения на дальнем конце.
Рисунок 3.11- Рефлектограммы показывающие повреждение волокна

Отчет в форме таблицы показывает распределение локальных неоднородностей по трассе, при этом он может охватывать результаты измерений до 1000 волокон и до 100 локальных неоднородностей в каждом из них. Поиск локальных неоднородностей возможен как в режиме автопоиска, так и в режиме ручного выставления маркеров. Причем, так как поиск осуществляется одновременно для всех волокон кабеля, места локальных неоднородностей определяются с большой достоверностью, несмотря на то, что на некоторых волокнах затухание в местах стыка может стремиться к нулю. Кроме того, существует возможность экспортировать данные из табличного отчета, генерируемого АQ7931В, в формат Excel.

3 Рабочая документация
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации