ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Линии связи» посвящена изучению основных принципов построения различных проводных линий связи (магистральной, зоновой и местной сетей связи); конструкций направ­ляющих систем (симметричных, коаксиальных, оптических, и сверхпрово­дящих, волноводных и воздушных линий и т.д.); теории передачи энергии по направляющим системам, теории взаимных и внешних влияний и мерам за­щиты от них; проектирования, строительства и эксплуатации линейных со­оружений связи.

Темпы роста производства волоконной оптики и оптических кабелей за рубежом опережают темпы производства электрических кабелей и составляют 40% в год. Ряд стран уже сейчас отказался от традиционных металлических кабелей и строительство новых линий связи переводит на оптические кабели. В мире идет интенсивный процесс совершенствования как оптических кабелей, так и оптоэлектронной аппаратуры. Получают широкое развитие оптические кабели с одномодовыми волокнами, осваиваются новые диапазоны инфракрасного диапазона (2 ... 6 мкм) и новые материалы с малыми потерями (фторкомпозиции и др.).

В настоящее время ведется строительство волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) магистрального, зонового и городского назначения. Намечается строительство транссибирской оптической линии (ТСЛ), связывающей Японию, Россию, Казахстан и Европу, которая завершит создание глобального волоконно-оптического кольца цифровой связи, охватывающего страны Европы, Америки, Азии и Австралии.

Для успешного сооружения и эксплуатации оптических линий нужны высококвалифицированные кадры и соответствующая литература для их подготовки. Крайне необходимы также для новой развивающейся отрасли техники и справочники. В настоящем справочнике приводятся данные о системах передачи, современных оптических кабелях, оптоэлектронных компонентах, оконечной и промежуточной аппаратуре, а также об измерительной технике. Существенное внимание уделяется вопросам проектирования, строительства ВОЛС и оценке их надежности.

1 Системы передачи, тип линии связи, марка кабеля

В данной курсовой работе рассматривается оптическая зоновая сеть. Количество каналов по варианту – 270. В следствии этого, выбрана аппаратура уплотнения «Сопка-2». Также выбран кабель марки ОКБ-М8П-10-0,22-32.

1.1 Параметры оптических кабелей

Критическая длина волны волоконного световода:

, (1.1)

где n₁ и n₂ - показатель преломления сердцевины и оболочки; d - диа­метр сердцевины. Режим световода характеризуется обобщенным параметром V, этот па­раметр называется нормированной частотой и определяется по формуле (1.2):

, (1.2)

где а - радиус сердцевины, λ - длина волны.

Число мод в световоде определяется:

- для ступенчатого профиля; (1.3)

- для градиентного профиля. (1.4)

Расчет потерь в световоде на поглощение а_П, дБ/км

, (1.5)

где n = - показатель преломления, λ - длина волны, tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

Потери на расстояния а_Р, дБ/км,

α_Р=К_Р /λ⁴, (1.6)

α_Р=1,12 /1,554⁴ =0,19 дБ/км

где К_Р - коэффициент рассеяния, равный (1… 1,15) (дБ/км) × мкм⁴ для кварца. Общие потери α = α_П+α_Р.

Главной характеристикой оптических кабелей является дисперсия. Дис­персия τ - это рассеяние во времени спектральных или модовых состав­ляющих оптического сигнала, приводящего к уширению импульса на прие­ме, и рассчитывается по формулам:

для ступенчатого световода, (1.7)

для градиентного световода, (1.8)

где = - числовая апертура; ∆ = (n₁² - n₂² )/2n₁² ≈ (n₁ - n₂)/n₁; n₁ - показатель преломления сердцевины; n₂ - показатель преломления обо­лочки; l - длина световода; с - скорость света.

2 ВЫБОР МАРКИ КАБЕЛЯ

2.1 Общие сведения

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, как правило, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.

2.2 Марка, основные элементы и описание кабеля

ОКБ-М8П-10-0,22-32 показан на рисунке 2.1.

Кабель оптический магистральный. Предназначен для прокладки в грунтах всех категорий, кроме грунтов, подверженных мерзлотными деформациями, в воде для прокладки через водные преграды и судоходные реки глубиной более 2-х метров, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, на мостах и в кабельной шахте. Температура эксплуатации +50 …-40 С.

Центральный силовой элемент: стальной трос или стеклопластиковый пруток.

ОК	Б	-	М8	П	-	10	-	0,22	-	32
											Количество оптических волокон (4 - 48)
									Предельное значение затухания на рабочей длине волны света
							Тип оптического волокна (NZDS, SM, ММ)
					Тип центрального силового элемента
				Количество оптических модулей
		Броня из стальной проволоки
	Оптический кабель с полиэтиленовой оболочкой

 

Оптическое волокно Внутримодульный гидрофобный заполнитель Центральный силовой элемент: стальной трос (Т) стеклопластиковый пруток (П) Межмодульный гидрофобный заполнитель Промежуточная оболочка из полиэтилена Броня из стальной оцинкованной проволоки диаметром 1,6 - 2,0 мм Гидрофобный заполнитель Защитная оболочка из полиэтилена (ОКБ-М) или полиэтилена, не распространяющего горение (ОКНБ-М) Таблица 2.1 - Основные характеристики

Тип оптического волокна	NZDS (8/125)	SM (10/125)	MM (50/125)	MM (62,5/125)
Коэффициент затухания, дБ/км
на  = 0,85 мкм	—	—	2,5	3,0
на  = 1,3 мкм	—	—	0,7	0,7
на  = 1,31 мкм	0,4	0,35	—	—
на  = 1,55 мкм	0,25	0,22	—	—
Хроматическая дисперсия, пс/км·нм
на  = 1,31 мкм	—	3,5	—	—
на  = 1,55 мкм	от 1,3 до 5,8	18	—	—
	от -5,8 до -1,3
Полоса пропускания, МГц·км
на  = 0,85 мкм не менее			400	160
на  = 1,3 мкм не менее			600	500
Количество модулей	6/8
Количество волокон в модуле	от 1 до 6
Внешний диаметр модуля, мм	2,0 или 2,9
Максимальный внешний диаметр кабеля (Dкaб), мм
6 модулей	15
8 модулей	18
Минимальный радиус изгиба (при t не ниже -10 °С)	20 x Dкaб
Температурный диапазон, °С	от -40 до +50
Допустимое растягивающее усилие, кН	от 10 до 20
Допустимое раздавливающее усилие, Н/см	1000
Масса кабеля, кг/км	от 436 до 560
Максимальная строительная длина, м, не менее	4000

3 Электрические измерения и измерительные приборы

3.1 Основные параметры волоконно-оптических кабелей

При проведении измерений оптического волокна для волоконно-оптических кабелей (ВОК) основными характеристиками являются геометрические и механические характеристики оптических волокон, а также затухание, размер модового пятна, длина волны отсечки, хроматическая дисперсия (для одномодовых волокон), затухание, диаметр сердцевины, цифровая апертура, хроматическая дисперсия, многомодовая дисперсия (для многомодовых волокон). При построении ВОЛ С важнейшими параметрами ВОК являются целостность волокна и расстояние до места повреждения. Кроме того, любые пассивные и активные компоненты, включенные в ВОЛС, обладают как своими собственными параметрами, так и параметрами, связанными с подключением к ВОК. Так, например, сращивание волокон, подключение конвекторов и т.п. приводит к появлению необходимости измерений таких параметров, как возвратные и вносимые потери, коэффициент отражения, повторяемость компонентов. Подключение источников и приемников оптической мощности, оптических усилителей к ВОК требует измерения мощности и коэффициента усиления, чувствительности, спектральных характеристик и т.д. В настоящее время ВОК с одномодовым оптическим волокном, обладая широкими полосами пропускания, малыми линейными потерями и большой дальностью передачи, являются наиболее распространенными в ВОЛС. Далее остановимся на основных измерительных приборах для измерения характеристик одномодовых ВОК.

3.2 Основные измерительные приборы

Измерительные приборы для ВОК подразделяются на следующие классы: •  многофункциональные, измеряющие несколько параметров, и приборы, измеряющие только один параметр, тестеры; •  переносные и стационарные; • используемые для измерений в уже проложенных ВОК и для измерений в ВОК, в которых есть доступ к обоим концам кабеля; •  для эксплуатационных измерений при различных условиях внешней среды и измерений при проектировании или для исследовательских целей; • применяемые самостоятельно или в системах мониторинга и управления. Выбор конкретного прибора определяется, в первую очередь, измерительной задачей и конкретными характеристиками кабеля и ВОЛС в целом, затем соотношением цена/качество (надежность, функциональность), условиями эксплуатации, ценовыми, массогабаритными характеристиками и другими критериями. В настоящем техническом обозрении мы рассмотрим сравнительные характеристики двух групп основных измерительных приборов для ВОК: рефлектометров и оптических тестеров.

3.3 Измерения оптоволоконных линий оптическими тестерами

Собственно с оптоволокном производят два вида измерений. Первый это оценка общего затухания сигнала от одного оконечного устройства до другого. Суть его в том, что с одной стороны к волокну подключается инфракрасный лазер с длиной волны соответствующей требуемому окну прозрачности. С другой включают фотодиод и по изменению тока через него определяются потери в волокне. Этот класс приборов называют оптическими тестерами. В настоящее время имеют карманные размеры. Различаются составом отдельного блока, то есть в каждом блоке могут содержать и излучатель и приёмник или излучатель отдельно приёмник тоже. Не способны определить расстояние до повреждения и применяются только для контроля целостности или для приёмо-сдаточных измерений. Выдают значение в децибелах.