2.4.5 Разработка схемы кабельных секций на участке железной дороги
С учетом выбранного типа кабеля и оборудования для ВОЛС разработаем схему кабельных секций на участках железной дороги Слуцк – Солигорск и Калий-3 – Калий-4.
Строительная длина выбранного кабеля КСО-КСЦЗПБ 1×12Е-7 принята 3 км. Для соединения строительных длин используются оптические муфты. С учетом этого на трассе прокладки волоконно-оптической линии связи расставим соединительные муфты FOSC-400A4-S16-1-NNN.
На всех станциях проектируемой ВОЛС необходимое количество розеток в кроссе составляет 16. Таким образом, на каждой станции будет установлены кроссовые шкафы типа ШКОС-ПУ-10/2-16FC-16FC/SM.
Схема кабельных секций участка Слуцк – Солигорск изображена на рисунке 2.13, а схема кабельных секций участка Калий 3 – Калий 4 – на рисунке 2.14.
В схемах приняты условные обозначения, представленные в таблице 2.6.
Рисунок 2.13 – Схема кабельных секций участка Слуцк – Солигорск
Рисунок 2.14 – Схема кабельных секций участка Калий-3 – Калий-4
Из рисунка 2.13 видно, что при проектировании ВОЛС на участке Слуцк – Солигорск было использовано 17 соединительных муфт. Кабель заводится в связевые помещения всех станций. На всех промежуточных станциях оптоволоконный кабель не разветвляется, а кроссируется непосредственно в связевом помещении.
На рисунке 2.14, отражающем кабельные секции участка Калий-3 – Калий-4, видно, что в проекте этого участка было использовано 7 соединительных муфт. Необходимое количество розеток в кроссе на обеих оконечных станциях составляет 16. Следовательно на каждой из них будет установлен кроссовый шкаф ШКОС-ПУ-10/2-16FC-16FC/SM.
Таблица 2.6 – Условные обозначения в схемах кабельных секций
Волоконно-оптическая линия связи представляет собой волоконно-оптический кабель, муфты и оконечные устройства (волоконно-оптические кроссы, мультиплексоры). Таким образом, разработанные схемы организации волоконно-оптической линии связи на участках Бобруйск – Осиповичи-1 и Бобруйск – Шинная, приведенные на рисунках 2.9 и 2.10 отражают использованное активное оборудование ВОЛС. Схемы же, представленные на рисунках 2.13 и 2.14 принципиально отражают оконечные точки, протяженность линии, тип применяемого кабеля, соединительные и разветвительные муфты.
3 Исследовательская часть
3.1 Параметры оптических волокон
3.1.1 Распространение световых лучей в оптических волокнах
Оптические волокна производятся разными способами, обеспечивают передачу оптического излучения на нескольких длинах волн, имеют различные характеристики и выполняют многообразные задачи.
Оптические волокна делятся на две основные группы: многомодовые MMF (multi mode fiber) и одномодовые SMF (single mode fiber).
Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые (step index multi mode fiber) и градиентные (graded index multi mode fiber).
Одномодовые волокна подразделяются на ступенчатые одномодовые волокна (step index single mode fiber) или стандартные волокна SF (standard fiber), на волокна со смещенной с дисперсией DSF (dispersion-shifted single mode fiber), и на волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (non-zero dispersion-shifted single mode fiber)
Каждое волокно состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. При обозначении волокна указываются через дробь значения диаметров сердцевины и оболочки. Волокна отличаются диаметром сердцевины и оболочки, а также профилем показателя преломления сердцевины. Сердцевина, по которой происходит распространение светового сигнала, изготавливается из оптически более плотного материала. У многомодового градиентного волокна и одномодового волокна со смещенной дисперсией показатель преломления сердцевины зависит от радиуса. Такой более сложный профиль делается для улучшения технических характеристик или для достижения специальных характеристик волокна.
В многомодовых ступенчатых волокнах (рисунок 3.1, а) моды света распространяются по различным путям, но, из-за постоянного коэффициента преломления сердцевины, с одинаковой скоростью. Те моды, которые вынуждены идти по ломанной линии приходят позже, чем моды, идущие по прямой. Искажения, обусловленные дисперсией времени задержки отдельных мод называется межмодовой дисперсией. Она обуславливает тот факт, что исходный сигнал растягивается во времени. Это является недостатком для оптических систем передачи информации, так как уменьшает скорость передачи и полосу пропускания.
В оптических волокнах с градиентным профилем преломления (рисунок 3.1, б) лучи света проходят по винтообразным спиральным траекториям. Т.е. те моды которые раньше шли по центру — замедляются, а моды, которые шли по ломанному пути, наоборот, ускоряются. Это произошло оттого, что коэффициент преломления сердечника теперь непостоянен. Он увеличивается параболически от краев к центру. Это позволяет увеличить скорость передачи и получить распознаваемый сигнал на приеме.
В ступенчатом одномодовом волокне (рисунок 3.1, в) диаметр сердцевины значительно меньше, по сравнению с многомодовыми волокнами. Распространение только одной моды устраняет межмодовую дисперсию и обеспечивает очень высокую пропускную способность. Однако оно требует использования более дорогих лазерных передатчиков.
d1 – диаметр сердцевины, d2 – диаметр оболочки
Рисунок 3.1 – Распространение света в волокне: а) многомодовом ступенчатом; б) многомодовом градиентном; в) одномодовом ступенчатом
В ВОЛС наиболее широко используются следующие стандарты волокон:
многомодовое градиентное волокно 50/125;
многомодовое градиентное волокно 62,5/125;
одномодовое ступенчатое волокно SF (волокно с несмещенной дисперсией или стандартное волокно) 8-10/125;
одномодовое волокно со смещенной дисперсией DSF 8-10/125;
одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF (по профилю показателя преломления это волокно схоже с предыдущим типом волокна).