2 Выбор типа системы передачи и марки оптического кабеля

Синхронная цифровая иерархия (СЦИ или Synchronous Digital Hierarchy - SDH) является наиболее современной технологией, используемой в настоящее время для построения сетей связи, и обладает существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений. Она позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических линий, создавать гибкие, надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих ЦСП, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура СЦИ управляется с помощью программного обеспечения и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

При создании СЦИ удалось существенно сократить объем и удельную стоимость аппаратуры, сократить сроки монтажа и настройки оборудования. В то же время значительно повышается надежность сетей, их гибкость, качество связи.

Линейные сигналы СЦИ организованы в, так называемые, синхронные транспортные модули STM.

Первый из них (STM-1) соответствует скорости 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в четыре раза большую, чем предыдущий и образуется побайтным синхронным мультиплексированием (STM-4, STM-16).

Сектором стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи стандартизированы скорости передачи: STM-1 – 155,52 Мбит/с, STM-4 – 622,08 Мбит/с, STM-16 – 2488,32 Мбит/с, STM-64 – 9953,28 Мбит/с, STM-256 – 39813,12 Мбит/с.

В системе СЦИ используется принцип «контейнерных перемещений», т.е. подлежащие передаче сигналы предварительно размещаются в стандартные контейнеры-переносчики. Все операции над контейнерами не зависят от их содержания, что позволяет достигнуть прозрачности сети СЦИ, т.е. возможность перемещать разные сигналы.

В настоящее время различная аппаратура СЦИ выпускается ведущими фирмами: Alcatel, Siemens, NEC, GPT, Nokia и др.

Важнейшей особенностью аппаратуры СЦИ является отсутствие жесткого разделения на аппаратуру линейного тракта, преобразовательную, аппаратуру оперативного переключения, контроля и управления. Аппаратура СЦИ управляется с помощью программного обеспечения, что обеспечивает гибкость, упрощает эксплуатацию и развитие сетей. Для обеспече­ния высокой надежности в аппаратуре СЦИ используются различные виды резер­вирования. В результате коэффициент простоя аппаратуры СЦИ в расчете на одно соединение составляет величину порядка 10^­5, что позволяет строить на­дежные и живучие сети, организуя резервирование на сетевом уровне.

Реализуется аппаратура СЦИ на базе синхронных мультиплексоров. Они осуществляют как мультиплексирование всех уровней, так и выполняют функ­ции оперативного переключения и оборудования линейного тракта.

На вход синхронного мультиплексора поступают любые сигналы – электри­ческие или оптические. Для курсового проекта выбираем аппаратуру SDH.

Оптические кабели связи (ОК), в отличие от электрических кабелей, нет необходимости классифицировать по принципу их принадлежности на магистральные, внутризоновые, городские и сельские. Объясняется это тем, что в современных ОК, вне зависимости от их принадлежности к тем или иным сетям, используется одинаковое оптическое волокно, в большинстве случаев – одномодовое.

В связи с этим ОК классифицируются по назначению на две основные группы:

- линейные – для прокладки вне зданий (для наружной прокладки и эксплуатации);

- внутриобъектовые – для прокладки внутри зданий (для внутренней прокладки и эксплуатации).

Определяющим фактором применения линейных ОК на сетях связи являются условия их прокладки и эксплуатации. Линейные оптические кабели позволяют создавать сети во всех средах: на суше, в воде и воздухе. С учетом этого линейные ОК можно классифицировать на три группы: подземные; подвесные; подводные. Унификация выпускаемых ОК заключается прежде всего в унификации оптического сердечника ОК. На оптических линиях связи применяются две конструкции:

- ОК с оптическим сердечником, в центре которого расположен силовой элемент (ЦСЭ) и несколько элементов повива – оптических модулей (ОМ) и корделей заполнения;

- ОК с оптическим сердечником, в центре которого расположена полимерная трубка с ОВ, выполняющая роль центрального оптического модуля.

Всеми отечественными кабельными заводами освоены конструкции ОК с многомодульным оптическим сердечником повивного типа, т.е. несколько ОМ и корделей заполнения располагаются вокруг центрального силового элемента.

В многомодульном оптическом сердечнике может быть от 2 до 18 ОМ, а в каждом ОМ от 2 до 24 ОВ. Оптические кабели могут выпускаться емкостью до 288 ОВ. Ряд кабельных заводов освоили конструкции ОК с одномодульным оптическим сердечником в виде полимерной трубки с ОВ, выполняющей роль центрального оптического модуля, внутри которой могут свободно размещаться от 2 до 48 ОВ.

Выбор марки оптического кабеля

Если вариант задания четное число, то выбирается оптический кабель типа ОКСТМ или типа Alpha Mile, если нечетное, то выбирается кабель типа ОКМТ или SNR-FOCB-UT. Количество оптических волокон выбирается из таблицы 18 согласно своему варианту.

Определяющими параметрами при выборе конструкции волоконно-оптического кабеля являются условия эксплуатации и пропускная способность линии связи. В настоящее время в различных странах, применительно к своим требованиям, разрабатывается и изготавливается большое количество различных марок кабелей.

В оптических кабелях местной связи используется оптическое волокно в соответствии с рекомендацией ITU-Т G.652B/D (таблица 1).

Характеристики оптического волокна Таблица 1

Характеристика	G.652.B	G.652.D
Длина волны, нм	1310	1310
Диаметр оболочки, мкм	125,0±1	125,0±1
Диаметр защитного покрытия, мкм	250,0±15	250,0±15
Длина волны отсечки кабеля, нм	1260 максимум	1260 максимум
Длина волны нулевой дисперсии, нм	от 1300 до 1324	от 1300 до 1324
Коэффициент хроматической дисперсии, пс/нм км, (1285-1330 нм)	3,5	3,5
Коэффициент затухания, дБ/км; на длине волны, нм	0,31 | 1310	0,31 | all
Коэффициент PMD, пс/√км	0,2	0,2

Возможные марки оптических кабелей, которые могут быть использованы на проектируемой сети:

ОКСТМ-10-01-0,31-24-(2,7)

Кабель предназначен для прокладки в кабельной канализации, в пластмассовых трубах, по мостам и эстакадам. Расшифровка маркировки: ОК - оптический кабель, СТ - стальная гофрированная броня, М -многомодульный, 10-диаметр модового поля (диаметр области, занимаемой модой света при его распространении в одномодовом волокне), 01 –центральный силовой элемент из стеклопластика, 0.31 –коэффициент затухания в дБ/км на длине 1310 нм, 24 – количество волокон, 2,7 –допустимое растягивающее усилие в кН (рис 2).

Рис. 2 Конструкция кабеля: 1 – армирующий элемент, 2 – буферный слой, 3 – оптическое волокно, 4 – защитная трубка ОМ, 5 – гидрофобный заполнитель, 6 – защитная лента, 7 –  демпфирующий слой, 8 – стальная гофрированная броня, 9 – внешняя оболочка.

В таблице 2 приведены характеристики кабеля ОКСТМ

Характеристики кабеля ОКСТМ Таблица 2

Стойкость к растягивающим усилиям	2.7 кН
Коэффициент затухания на длине волны 1310 нм	0.31 дБ/км
Срок службы кабелей, не менее	25 лет
Цена	35170 руб.
Преимущества	малый радиус изгиба для прокладки в сложных коллекторах;  высокая надёжность в эксплуатации, хорошая влагозащищенность;  высокая стабильность при критических колебаниях климатических факторов;  стойкий к воздействию плесневых грибов, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного излучения и к повреждению грызунами.

SNR-FOCB-UT-0-24

 Кабель для прокладки в грунтах 1-3 категории (без мерзлотных деформаций), в кабельной канализации и трубопроводах на мостах и в эстакадах, в тоннелях, коллекторах при вводе в здание, в том числе в местах зараженных грызунами, а также по наружным стенам зданий и сооружений. В данной конструкции в центральном модуле 24 волокна (рис 3).

Рис. 3 Конструкция кабеля: 1 – оптическое волокно, 2 – гидрофобный заполнитель, 3 – стальная проволока, 4 – внутренний модуль, 5 – стальная гофрированная лента, 6 – оболочка

В таблице 3 приведены характеристики данной марки кабеля.

Характеристики кабеля SNR-FOCB-UT Таблица 3

Стойкость к растягивающим усилиям	2.5 кН
Коэффициент затухания на длине волны 1310 нм	0.35 дБ/км
Срок службы кабелей, не менее	25 лет
Цена	32210 руб.
Преимущества	Слой брони выполнен из стальной гофрированной ленты для механической защиты и защиты от проникновения влаги через полимерные оболочки; между броней и оптическим модулем расположена водоблокирующая лента. Для придания дополнительной прочности конструкции в наружной оболочке размещены два силовых элемента.

Alpha Mile-24

Легкий кабель для прокладки в кабельной канализации обеспечивает надежную защиту от грызунов и механических повреждений. В данной конструкции в центральном модуле 24 волокна (рис 4).

Рис. 4 Конструкция кабеля: 1 – оптическое волокно, 2 – гидрофобный заполнитель, 3 – центральный модуль, 4 – броня из стальных проволок, 5 – внешняя оболочка из полиэтилена средней плотности

В таблице 4 приведены характеристики данной марки кабеля.

Характеристики кабеля Alpha Mile Таблица 4

Стойкость к растягивающим усилиям	2 кН
Коэффициент затухания на длине волны 1310 нм	0.36 дБ/км
Срок службы кабелей, не менее	25 лет
Цена	42584 руб.
Преимущества	Легкий кабель; Внешняя броня из полиэтилена средней плотности для обеспечения стандартной защиты кабеля.

ОКМТ

Волоконно-оптический кабель связи для прокладки в пластмассовый трубопровод (рис 5).

Рис. 5 Конструкция кабеля: 1 – центральный силовой элемент, 2 – оптическое волокно, 3 – оптический модуль, 4 – бандажная лента, 5 – внутренняя оболочка, 6 – гидрофобный заполнитель, 7 – заполняющий кордель,

8 –арамидные упрочняющие нити, 9 – внешняя оболочка

В таблице 5 приведены характеристики кабеля ОКМТ.

Характеристики кабеля ОКМТ Таблица 5

Стойкость к растягивающим усилиям	2.5 кН
Коэффициент затухания на длине волны 1310 нм	0.31 дБ/км
Срок службы кабелей, не менее	25 лет
Цена	36923 руб.
Преимущества	Полностью выполнен из диэлектрических материалов; Стоек к вибрационным нагрузкам.