Учебное пособие 2147

приводит к необходимости использования для анализа таких ВОСП оптических анализаторов спектра. В настоящий момент такие анализаторы используются для разработки и промышленного анализа оптических мультиплексоров, однако в связи с перспективой широкого внедрения мультиплексирования с частотным разделением каналов, оптический спектральный анализ становится существенным для тестов эксплуатационного уровня, и уже сейчас некоторые фирмы анонсировали функции анализа спектра для рефлектометров дальнего действия. В этом случае в принципиальную схему рефлектометра на рис. 4.16 помимо осциллографа для снятия рефлектограммы добавляется анализатор спектра.

Развитие технологии SDH/SONET. Измерение параметров дисперсии

В настоящее время в связи с интенсивным развитием технологии SDH/SONETс использованием волоконнооптических систем для передачи широкополосных цифровых сигналов особое значение приобретают измерения параметра дисперсии одномодовых оптических кабелей. До последнего времени измерения дисперсии в оптических кабелях относились к производственным измерениям кабелей, как это было описано выше. В последнее время в связи с необходимостью передачи больших потоков информации по волоконно-оптическим линиям встала задача анализа максимальной возможной частоты модуляции оптического сигнала, которая ограничивается уровнем дисперсии в одномодовых кабелях. Напомним, что переход от многомодовых кабелей к одномодовым кабелям на этапе увеличения пропускной способности ВОСП во многом определялся тем, что дисперсия в одномодовых кабелях значительно ниже. На данном этапе развития технологии цифровых систем передачи вопрос измерения дисперсии вновь возник в связи с необходимостью передачи широкополосных сигналов.

201

Зависимость уровня дисперсии от длины волны представлена схематически на рис. 4.28.

Рис.4.28. Зависимость дисперсии в одномодовом кабеле от длины волны

Как видно из графика, дисперсия одномодового кабеля на длине волны 1550 нм равна 15 пс/нм»км, что ограничивает максимальную частоту модуляции оптического сигнала, передаваемого по кабелю длиной 100 км от лазерного источника Фабри-Перо с шириной полосы 3 нм величиной 44 МГц.

В настоящее время для ограничения влияния дисперсии на передачу широкополосных цифровых сигналов используют более узкополосные лазерные источники с шириной полосы до 0,01 нм, а также волокна с дисперсионным сдвигом. И в том, и

вдругом случаях, необходимость измерения дисперсии в кабеле возникает непосредственно на этапе его инсталляции и приемо-сдаточных испытаний.

Таким образом, измерения дисперсии в волоконнооптических кабелях выходят за рамки системных измерений и

вбудущем будут выполняться как эксплуатационные измерения.

202

5. ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ 5.1. Концепция измерений электрических кабелей

Вопросы методов измерений электрических кабелей наиболее освещены в технологии измерений современных телекоммуникаций.

Обычно при рассмотрении вопросов организации измерений электрических кабелей исходят из следующих задач организации измерений:

•проверка соответствия электрических характеристик кабельных линий связи, принимаемых в эксплуатацию, нормам;

•проверка соответствия электрических характеристик действующих кабельных линий связи нормам и выявление участков линий, не удовлетворяющих нормам, с целью предупреждения и предотвращения повреждений;

•определение характера и места повреждения кабеля

связи;

•проверка качества произведенного ремонта.

В соответствии с этими задачами электрические измерения кабелей связи подразделяются на:приемосдаточные; периодические (профилактические); измерения, определяющие характер и место повреждения; измерения по проверке качества ремонтных работ.

Отдельной группой измерений являются заводские испытания кабелей (выходной контроль) и измерения, связанные с определением значения параметров кабелей

(входной контроль).

Такое разделение измерений является вполне оправданным и нашло широкое применение в отечественной технической литературе.

Существует определенная специфика измерений электрических подземных и воздушных кабелей. Измерения кабельных линий связи несколько отличаются от аналогичных измерений на воздушных линиях связи, так как подземный

203

кабель недоступен для осмотра. Поэтому неточности в определении места повреждения затягивают работы по исправлению повреждения, в связи с чем в последнем случае расстояние до места повреждения необходимо определять значительно более точно, чем на воздушных линиях. Способы измерения воздушных и кабельных линий также отличаются друг от друга и определяются параметрами линии, например, сопротивлением изоляции.

Помимо упомянутого разделения по группам задач широкое распространение получила классификация технологий измерений на электрических кабелях по методикам измерений. Такая классификация выделяет группы параметров, измеряемые постоянным током и группы параметров, измеряемые переменным током. К группе параметров,

измеряемых постоянным током относятся различные параметры сопротивления (сопротивление изоляции, омическая асимметрия цепи, электрическая прочность изоляции и т.д.). Группа параметров, измеряемых переменным током более широкая и включает в себя такие параметры как собственное затухание цепи, затухание несогласованности, защищенность цепи на дальнем конце, емкостная связь и асимметрия, параметры волнового сопротивления и т.д. Следует отметить, что современные приборы оснащены необходимыми средствами для измерения параметров обеих групп, поэтому такое разделение не имеет практического применения.

Существует еще один вариант разделения групп измерений электрических кабелей - по группам измеряемых кабелей. С этой точки зрения резонно рассмотреть отдельно технологию измерений магистральных электрических кабелей и абонентских кабелей. Такое разделение вполне оправдано, поскольку в настоящее время наметилась тенденция к вытеснению на магистральных линиях электрических кабелей оптическими. Место электрических кабелей в телекоммуникациях будущего, вероятно, будет ограничиваться абонентскими кабельными сетями. Однако и в абонентских кабельных сетях в последнее время произошли изменения,

204

связанные с необходимостью расширения их пропускной способности. В настоящее время они строятся на основе концепции структурированных кабельных сетей и используют кабели категории 5 стандарта TIA/EIA568А. Требования, выдвигаемые новыми цифровыми технологиями ISDNи HDSLк абонентским кабелям, приводят к общей тенденции в проведении измерений кабельных сетей - измерения ориентируются на абонентские кабельные сети (АКС).

Это не значит, что измерения на магистральных электрических кабелях теряют свое значение, они остаются актуальными особенно для России, где оптические технологии передачи только начинают внедряться. Однако общая тенденция такова, и это особенно заметно при анализе зарубежного рынка измерительной техники, с которого постепенно уходят измерительные приборы для анализа магистральных кабелей. Вместе с тем измерительная техника для анализа структурированных абонентских кабельных сетей переживает второе рождение и развивается в последнее время очень динамично.

В настоящей главе измерения магистральных кабелей рассмотрены кратко потому, что эта технология отражена в отечественной технической литературе. Подробно описана только технология измерений магистральных электрических кабелей с использованием рефлектометров, практические аспекты которой широко не обсуждались.

Более подробно рассмотрены технологии измерений абонентских кабельных сетей, в том числе их эксплуатационных измерений, которые практически не освещены в отечественной технической прессе, а также специфические измерения, связанные с развитием технологии цифрового абонентского доступа (xDSL).

5.2. Измерения магистральных кабелей

Как было упомянуто выше, измерения магистральных кабелей разделяются по этапам прокладки магистральных

205

кабелей: перед прокладкой кабеля, связанные с процедурами входного и выходного контроля; в процессе прокладки и в процессе приемосдаточных испытаний; на этапе эксплуатации, обычно связанные с необходимостью локализации повреждения кабеля, ее устранения и тестирования.

Измерения перед прокладкой кабеля сводятся к анализу характеристик кабеля в бухтах с целью проверки соответствия кабеля заданным характеристикам. Обычно эти измерения проводятся на заводе-производителе, но могут также проводиться и операторами сетей связи для проверки заданных технических характеристик.

В последнее время в связи с процессами приватизации производства эта группа измерений представляется наиболее существенной среди задач системных измерений кабелей. В настоящее время актуальной задачей производственных измерений становится не только организация систем контроля качества, но и создание центров входного контроля кабельной продукции на предприятиях. Основной движущей силой этого процесса выступает конкуренция и необходимость контроля качества.

Компании-производители кабельной продукции анализируют параметры качества кабеля средствами выходного контроля. Следующим шагом развития технологии контроля параметров качества кабельной продукции является разворачивание систем входного контроля на стороне пользователей кабельной продукции - компаний, непосредственно занимающихся прокладкой кабелей. В настоящее время такая практика не нашла развития, однако развитие измерительной технологии в этом направлении с необходимостью приведет к росту интереса к системным измерениям кабелей.

Задача анализа кабеля в бухтах относится к разряду стандартной задачи анализа параметров четырехполюсников и решается при помощи анализаторов цепей (NetworkAnalyzers). Эти приборы содержат генератор и анализатор спектра, синхронизированные друг с другом. Различают скалярные и век-

206

торные анализаторы цепей. Векторные анализаторы цепей обеспечивают анализ амплитуды и фазы принимаемого сигнала и могут использоваться для анализа не только АЧХ кабеля, но и комплексного импеданса и погонной емкости кабеля.

При измерениях кабеля в бухтаханализируют следующие параметры кабелей: погонное сопротивление и импеданс кабеля, сопротивление изоляции, зависимость затухания в кабеле от частоты, параметры отражения сигнала(уровень возвратных потерь, коэффициент отражения и т.д.).

Анализ погонного сопротивления и импеданса кабеля, а также зависимости затухания в кабеле от частоты выполняется анализаторами цепей общего применения. Для анализа сопротивления изоляции используют специализированные приборы, работающие по принципу анализаторов цепей, но с учетом специфики измерений: анализатор цепей подает в цепь изоляции высокое напряжение, затем измеряется ток утечки. Специфика измерений состоит в том, что генератор должен быть в этом случае мощным, а анализатор - высокочувствительным.

Измерения на этапе эксплуатации обычно связаны с локализацией точки повреждения кабеля. Для этого исполь-

зуются кабелеискатели.

При их помощи легко обнаруживаются точки обрывов кабелей и соединительные муфты, что актуально при поиске и устранении неисправностей и обрывов.

При анализе магистральных кабелей с одного конца используют металлические рефлектометры дальнего действия, принципы работы которых аналогичны принципам работы оптических рефлектометров, описанных в предыдущей главе. Диапазон измерений металлических рефлектометров дальнего действия достигает 15-20 км, разрешающая способность - до 10 см, что обеспечивает локализацию точек обрыва даже без использования на местности кабельных локаторов. Основные принципы эксплуатационных измерений магистральных кабелей и характеристики измерительных приборов этого класса приводятся ниже.

207

5.3.Измерения магистральных кабелей, связанные

слокацией точки повреждения кабеля

Локация точки повреждения кабеля является существенным эксплуатационным измерением. Существует несколько основных методов локации этой точки. Наиболее простым способом измерения является подача тестового сигнала в кабель и определение точки повреждения кабеля индуктивным датчиком. Частота и мощность тестового сигнала, подаваемого в кабель, выбирается в соответствии с типом кабеля, глубиной его залегания и чувствительностью приемника.

Приборы, осуществляющие такие измерения,

называются кабелеискателями.

Как правило, кабелеискателями выполняются следующие измерения:

•трассировка пути залегания кабеля,

•определение глубины залегания кабеля,

•измерение величины тока в кабеле,

•определение характера повреждения: короткое замыкание или обрыв,

•определение степени повреждения: легкое повреждение или сильное повреждение,

•индикация силовых кабелей и кабелей питания,

•определение точек намокания кабеля.

Кабелеискатели могут выполнять измерения не только кабелей, уложенных в грунт, но также кабелей на столбах и подвесах.

В состав кабелеискателя входит передатчик, обеспечивающий генерацию тестового сигнала в измеряемом кабеле, и приемник-локатор с набором антенн (индуктивных, активных, пробников близкого действия и т.д.). Передатчик может подключаться к тестируемому кабелю напрямую или через индуктивный переходник. В табл. 5.1 в качестве примера приведены характеристики кабельных локаторов фирмы

Dynatel[18] и VesalaОу.

208

209

Продолжение табл. 5.1

210