1. Конструкции волоконно-оптических кабелей

Все существующие волоконно-оптические кабели можно разделить на кабели внешней прокладки, кабели внутренней прокладки и кабели специального назначения.

Кабель внешней прокладки в зависимости от условий их применения можно разделить на кабели для прокладки в трубах, кабельной канализации, коллекторах, непосредственно в грунт, подвесные и подводные. Кабели этой категории подвержены значительным механическим нагрузкам, возникающим в процессе их прокладки и эксплуатации. Температурные отклонения окружающей среды, в которой находится кабель, также приводят к дополнительным механическим нагрузкам. Вредное влияние оказывают различные химически агрессивные вещества и влага. Воздействие грызунов на кабель может привести к ухудшению рабочих характеристик или полному выходу из строя.

Все эти факторы определяют основные конструктивные элементы, характерные для этой категории кабелей. К таким элементам относятся трубки со свободной укладкой оптических волокон, скрученные вокруг металлического или диэлектрического центрального силового элемента (ЦСЭ) или одна центральная трубка для укладки большого числа оптического волокна (ОВ); заполнение свободного пространства оптического кабеля (ОК) ГЗ или водоблокирующие ленты для обеспечения продольной водонепроницаемости; силовые элементы в виде слоев арамидных нитей, стеклопластиковых стержней или стальной проволоки; защитная броня в виде стальной (чаще гофрированной) ленты для защиты от механических повреждений и грызунов, либо в виде крученых стальных нержавеющих или оцинкованных проволок, наложенных слоями для придания нужных механических защитных свойств; защитный шланг из полиэтилена черного цвета.

Кабели для наружной прокладки. Кабели для прокладки в земле эксплуатируются, в основном, при изменении температурного режима от — 60°С до + 55°С, при воздействии на них воды, льда, гидростатического давления воды, агрессивных жидкостей, ударов твердых пород и пр. ОК данного типа прокладывают с помощью обычного оборудования, используемого для прокладки магистральных кабелей связи. Примеры конструкции ОК для прокладки в земле представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Конструкция ОК для прокладки в земле

1.  ОВ;
2.  заполнитель ОМ;
3.  трубка ОМ;
4.  ЦСЭ;
5.  кордель;
6.  ГЗ сердечника;
7.  скрепляющая обмотка;
8.  армирующий слой;
9.  оболочка;
10. (1) – гофрированная броня; 10(2) – подушка под броню;
11.   ГЗ брони;
12.  ленточная броня;
13.  шланг.

Оболочка из полиэтилена служит защитой от проникновения влаги. Гофрированная стальная оболочка защищает кабель от повреждения при прокладке и грызунов. Наружный слой из полиэтилена уменьшает трение кабеля при его прокладке. Гидрофобный заполнитель кабеля препятствует проникновению внутрь влаги. При этом оптические характеристики ОВ при эксплуатации не ухудшаются. Общий диаметр кабеля (Дн) составляет 14…25 мм. Минимальный радиус изгиба кабеля 20 D, максимально допустимое усилие растяжения от 2,5 до 4,0 кН.

Кабели для прокладки в каналах кабельной канализации, трубах и коллекторах должны иметь высокую механическую стойкость к растягивающим и изгибающим нагрузкам, продавливанию, кручению, влаге. Прокладку этих кабелей осуществляют протяжкой строительной длины в трубы, выполненные из полиэтилена, асбестоцемента или бетона. Длина участков для прокладки ОК может составлять от 100 до 500 м.

Конструкция кабеля (Рис. 2. а) содержит сердечник с армирующим элементом в виде стального троса или стеклопластикового стержня, вокруг которого скручены ОВ в полимерной оболочке, наложенной в виде трубки.

Герметизация ОВ достигается через заполнение трубок желеобразным составом. Количество ОВ может достигать от 2 до 72 и более.

Рисунок 2 – Конструкция ОК для прокладки в трубах и коллекторах а – модульная, б – с профильным сердечником, в – с центрально расположенным модулем:

1.  ОВ;
2.  трубка модуля;
3.  силовой элемент;
4.  заполняющий компаунд;
5.  пластиковая пленка;
6.  защитный шланг из ПЭ;
7.  профилированный сердечник;
8.  водоблокирующая лента;
9.  ленты с волокнами.

На рисунке 2.б в качестве примера приведена многопрофильная конструкция ОК с большим числом ОВ фирмы Alcatel. В пазах профильного модуля применяется как укладка одного ОВ, так и многоволоконная укладка. Причем в последнем случае укладка ОВ может быть ленточной.

На рисунке 2. в приведена конструкция так называемых легких ОК фирмы Lucent Technologies (США). Эти ОК имеют сердечник в виде пластмассовой трубки с ленточной укладкой (до 96) ОВ. Трубка заполнена гидрофобным заполнителем. В качестве силового элемента используются две группы периферийно расположенных стеклопластиковых стержней. Для прокладки этих кабелей в кабельную канализацию нашел достойное место метод вдувания.

Кабели для воздушной подвески делятся на самонесущие диэлектрические, самонесущие c несущим тросом, навивные и встроенные в грозозащитный трос или провод высоковольтных линий электропередачи.

Самонесущие кабели используются при подвеске на опорах воздушных линий связи и высоковольтных ЛЭП, контактной сети железнодорожного транспорта, на стойках воздушных линий городской телефонной сети.

Диэлектрическая конструкция таких ОК имеет круглую форму, что снижает нагрузки, создаваемые ветром и льдом, и позволяет использовать кабель при больших расстояниях между опорами (до 100 метров и более). В качестве силового элемента таких ОК используется ЦСЭ из стеклопластика и пряжа из арамидных нитей, заключенная между полиэтиленовой оболочкой и полиэтиленовым защитным шлангом (Рис. 3.а).

Рисунок 3 – Конструкция подвесных кабелей а – диэлектрический самонесущий кабель, б – самонесущий кабель с тросом:

1.  ОВ;
2.  трубка модуля;
3.  центральный силовой элемент;
4.  оболочка ЦСЭ;
5.  гидрофобный заполнитель;
6.  ПЭ оболочка;
7.  стальная гофрированная лента;
8.  защитный шланг;
9.  стальной трос;
10.  арамидная пряжа.

Для прокладки в сельских районах, а также для устройства переходов от одного здания к другому могут применяться ОК с несущим тросом (Рис. 3.б). Конструкция самонесущих кабелей с металлическим тросом имеет форму восьмерки; несущий трос вынесен отдельно от оптического сердечника и скрепляется с ним в единую конструкцию ПЭ оболочкой.

В обоих видах кабелей свободное пространство заполнено ГЗ, но возможно использование водоблокирующих нитей и лент для уменьшения веса и ускорения процесса монтажа.

Кабели для подводной прокладки имеют конструкцию, зависящую от места их прокладки.

Для защиты ОК от воздействия морской воды, которая под высоким давлением легко проникает через пластмассу, сердечник кабеля обычно защищается одной алюминиевой или свинцовой трубкой, а свободное пространство заполняется гидрофобом. Для необходимой механической прочности используется, как правило, двухслойная проволочная броня из гальванизированной стали. Слои проволоки скручиваются в противоположных направлениях для исключения возможности образования петель.

Одна из возможных конструкций ОК для прокладки через водоемы представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Оптический кабель для прокладки через озера и реки

1.  ОВ в первичном покрытии;
2.  трубка модуля;
3.  ЦСЭ;
4.  внутренняя оболочка из ПЭ, наложенная сверх скрепляющей пластиковой пленки;
5.  стальная гофрированная лента;
6.  внутренняя оболочка из ПЭ;
7.  подушка под броню;
8.  броня из стальной проволоки;
9.  защитный шланг из ПЭ.

Морские ОК разделяют на кабели с регенераторами и без них. (Рис.5) Морской ОК без регенераторов предназначен для прокладки между островами для преодоления небольших водных преград (рек, озер, каналов и пр.). предполагаемая длина такого ОК не превышает 50 км. В его конструкцию входит броня, поскольку он предназначен для прокладки по мелководью, а ОВ имеет трехслойное покрытие (первичное, буферное, вторичное, защитное).

Рисунок 5 – Конструкция морского ОК без регенераторов

1.  внешний слой армирующих проволок;
2.  внутренний слой армирующих проволок;
3.  оболочка;
4.  медная трубка;
5.  полиэтилен;
6.  ОВ;
7.  внутренний проводник.

Подводный ОК с регенераторами используется для больших расстояний и может прокладываться как на глубине, так и на мелководье (Рис. 6).

Рисунок 6 – Конструкция морского ОК с регенераторами а – ОВ скручены и помещены в общую силиконовую оболочку; б – ОВ в профилированном сердечнике:

1.  оболочка;
2.  полиэтиленовая оболочка;
3.  армирующие элементы, скрученные в разные стороны;
4.  медная трубка;
5.  нейлоновая оболочка;
6.  ОВ;
7.  внутренний проводник;
8.  медный профилированный сердечник;
9.  полиэтиленовая лента.

Оптический морской кабель связи должен обеспечивать постоянство своих характеристик при воздействии значительных гидростатических давлений; перемещении по дну моря под влиянием течений и волн, взаимодействии с тралами, якорями, сетями и пр. предметами.

2. Волоконно-оптические линии связи и компоненты. Преимущества и недостатки.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) – это система передачи данных, при которой информация передается по оптически прозрачным диэлектрическим волноводам, называемым “оптическое волокно”.

Волоконно-оптическая сеть — это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю.

Стремительное внедрение в информационные сети оптических линий связи является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

Рассмотрим преимущества ВОЛС. Эта линия связи имеет широкую полосу пропускания, что обусловлено чрезвычайно высокой частотой несущей. Так как средой передачи является свет, такая полоса позволяет передовать по одному оптическому волокну поток информации несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания — это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.

Малое затухание светового сигнала в волокне. Оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,5 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляторов протяженностью до 100 км и более. Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно не восприимчиво к электромагнитным помехам, т.е. ВОЛС обладает высокой помехозащищенностью.

Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют малый вес и объем по сравнению с медными проводами в расчете на одну и ту же пропускную способность. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. ВОЛС имеют также, гальваническую развязку элементов, что позволяет без проблем соединять здания подключенные к разным подсистемам.

Волокно позволяет избежать электрических “земельных петель”, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземление в разных точках здания. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна такой проблемы просто нет. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а поэтому не дорогого материала.

В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает.

Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемно-передающих систем.

Несмотря на преимущества волоконно-оптические сети имеют и недостатки. Например, высокую стоимость интерфейсного оборудования. Цена на оптические приемники и передатчики остается довольно высокой. При создании оптической линии связи требуется высоконадежное специализированное пассивное коммутационное оборудование, оптические соединители с малыми потерями, оптические разветвители, аттенюаторы. Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке волоконнооптических линий связи также остается высокой. При повреждениях ВОК необходимо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды. Правда, в противовес необходимо сказать, что производители поставляют на рынок все более совершенные инструменты для монтажных работ.

Теоретически предел прочности оптического волокна на разрыв выше 1 ГПа (109Н/м2), но в действительности оно имеет микротрещины, что уменьшает его прочность. Для повышения надежности оптическое волокно покрывается специальным лаком на основе эпоксиакрилата, а сам кабель упрочняется нитями на основе кевлара, либо стальным тросом или стеклопластиковыми стержнями, а иногда и тем и другим одновременно.

Основные компоненты ВОЛС

Оптический передатчик обеспечивает преобразование входного электрического (цифрового или аналогового) сигнала в выходной оптический сигнал. При цифровой передаче оптический излучатель передатчика “включается” и “выключается” в соответствии с поступающим на него битовым потоком электрического сигнала. Для этих целей используются инфракрасные светоизлучающие диоды LED или лазерные диоды ILD. Эти устройства способны поддерживать модуляцию излучаемого света с мегагерцовыми и даже гигагерцовыми частотами. При построении сетей кабельного телевидения оптический передатчик осуществляет преобразование широкополосного аналогового электрического сигнала в аналоговый оптический. В последнем случае оптический передатчик должен иметь высокую линейность.

Оптический приемник осуществляет обратное преобразование входных оптических сигналов в выходные импульсы электрического тока. В качестве основного элемента оптического приемника используется p-i-n и лавинные фотодиоды, имеющие очень малую инерционность. Если приемная и передающая станции удалены на большое расстояние друг от друга (~100 и более км), могут потребоваться дополнительно одно или несколько регенерационных устройств для усиления оптического сигнала, ослабевающего в процессе его распространения.

В качестве таких устройств используются повторители и оптические усилители.

Повторитель состоит из оптического приемника, электрического усилителя и оптического передатчика. При передаче дискретного сигнала электрическое усиление, как правило, также может сопровождаться восстановлением фронтов и длительностей передаваемых импульсов. Для этого повторитель принимает оптический сигнал в синхронном или асинхронном режиме, в зависимости от стандарта передачи.

При синхронном режиме приемное устройство повторителя регулярно принимает синхроимпульсы, на основании которых настраивает свой таймер, задающий частоту для последующей передачи. Существует непрерывный битовый поток в линии. И даже если нет передачи данных, синхроимпульсы продолжают поступать. В передающую последовательность повторитель добавляет синхроимпульсы, предназначенные для синхронизации следующего каскада.

При асинхронном режиме передаваемая информация организуется в специальные пакеты данных — кадры. Каждому пакету предшествует последовательность однотипных групп битов — преамбула. Именно преамбула обеспечивает синхронизацию приемного устройства, которое до начала приема находится в ждущем режиме.

Повторитель, который восстанавливает форму оптического сигнала до первоначальной, называется регенератором.

Оптический усилитель не осуществляет оптоэлектронного преобразования, как это делает повторитель или регенератор. Он, используя специальные активные среды и лазеры накачки, усиливает приходящий оптический сигнал, благодаря индуцированному излучению. Таким образом, усилитель не наделен функциями восстановления скважности, в чем уступает повторителю. Однако, есть две основные причины, которые делают применение усилителя более предпочтительным:

• следует иметь в виду, что качество сигналов, передаваемых по оптическому волокну, даже если сегмент протяженный, остается очень высоким вследствие малой дисперсии и затухания. Также не велик уровень вносимых шумов из-за неподверженности волокна влиянию электромагнитного излучения. Поэтому ретрансляция передаваемых данных простым усилением без полной регенерации становится весьма эффективной;
• оптический усилитель является более универсальным устройством, поскольку в отличии от регенератора он не привязан к стандарту передающегося сигнала или определенной частоте модуляции.

На практике на один регенератор может приходиться несколько последовательно расположенных оптических усилителей (до 4-8). Таким образом, эффективность использования оптических усилителей при построении волоконно-оптических магистралей большой протяженности очень высока.

Характерная строительная длина оптического кабеля (длина непрерывного участка кабеля, поставляемого на одном барабане) варьируется в зависимости от производителя и типа кабеля в пределах 2-10 км. На протяженных участках между повторителями (репитерами) могут помещаться десятки строительных длин кабелей. В этом случае производится специальное сращивание (как правило, сварка) оптических волокон. На каждом таком участке концы ВОК защищаются специальной герметичной проходной муфтой.

3. Пассивные оптические компоненты ВОЛС

Пассивные оптические компоненты ВОЛС включают в себя оптические соединители, розетки, шнуры, распределительные панели, кроссовые шкафы, соединительные муфты, оптические разветвители, аттеньюаторы, системы спектрального уплотнения и т.д. то есть все, что необходимо для обеспечения передачи оптического сигнала по волоконно-оптическому кабелю от передатчика к приемнику.

По мере роста сложности и увеличения протяженности волоконнооптической кабельной системы роль пассивных компонентов возрастает. Практически все системы волоконно-оптической связи, реализуемые для магистральных информационных сетей, локальных вычислительных сетей, а также для сетей кабельного телевидения, охватывают сразу все многообразие пассивных волоконно-оптических компонентов.

Самой важной проблемой передачи информации по ВОЛС является обеспечение надежного соединения оптических волокон. Оптический соединитель – это устройство, предназначенное для соединения различных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в местах ввода и вывода излучения. Такими местами являются: оптические соединения оптоэлектронных модулей (приемников и передатчиков) с волокном кабеля, соединения отрезков оптических кабелей между собой, а также другими компонентами.

Различают неразъемные и разъемные соединители. Неразъемные соединители используются в местах постоянного монтажа кабельных систем. Основным методом монтажа, обеспечивающим неразъемное соединение, является сварка. Разъемные соединители (коннекторы) допускают многократные соединения/разъединения. Промежуточное положение занимают соединения типа механического сплайса.

Механический сплайс – это простое в использовании устройство для быстрой стыковки обнаженных волокон с покрытием с диаметром 250 мкм-1 мм посредством специальных механических зажимов. Используется как для одноразового, так и для многократного использования. По надежности и по вносимым потерям механический сплайс уступает сварному соединению.

По конструкции соединения бывают симметричными и несимметричными. Упрощенные схемы соединителей показаны на рисунке 7.

При несимметричной конструкции для организации соединения требуется два элемента: соединитель гнездовой и соединитель штекерный, рис. 7. а. Оптическое волокно в капиллярной трубке коннектора-штекера не доходит до торца капилляра, а остается в глубине. Напротив, волокно в гнездовом соединителе выступает наружу. При организации соединения физический контакт волокон происходит внутри наконечника-капилляра, который обеспечивает соосность волокон. Открытое волокно, и капиллярная полость у этих соединителей являются основными недостатками, снижающими надежность несимметричной конструкции. Особенно недостатки сказываются при большом количестве переподключений. Поэтому такой тип конструкции получил меньшее распространение.

При симметричной конструкции для организации соединения требуется три элемента: два соединителя и переходная розетка (coupling) (Рис. 7. б). Главным элементом соединителя является наконечник (ferrule). Переходная розетка служит центрирующим элементом, выполненным в виде трубки с продольным разрезом – должен быть обеспечен контакт между наконечником и центрирующим элементом розетки (Рис. 7. в). Центрирующий элемент плотно охватывает наконечники и обеспечивает их строгую соосность.

Рисунок 7 – Конструкции соединителей а) несимметричная; б) симметричная; в) наконечник и центратор розетки симметричного соединителя.

Обозначения: 1 — соединитель гнездовой; 2 — наконечник-капилляр; 3 — соединитель штекерный; 4 — кевларовые нити; 5 — эпоксидный наполнитель; 6 — соединитель; 7 — переходная соединительная розетка (адаптер); 8 — оптический наконечник; 9 — центрирующий элемент розетки; 10 -оптическое волокно; 11 – миникабель.

К соединителям предъявляют следующие требования:

• малые вносимые потери;
• малое обратное отражение;
• устойчивость к внешним механическим, климатическим воздействиям;
• высокая надежность и простота конструкции;
• незначительное ухудшение характеристик после многочисленных повторных соединений.

Известно, что основными элементами ВОЛС являются волоконнооптический кабель (ВОК), оптический излучатель, оптический приемник и оптический соединитель (ОС).

Практика показала, что параметры этих элементов взаимосвязаны и зависимы друг от друга. Особо сильная зависимость параметров от параметров других элементов наблюдается у ОС. С непрерывным ростом требований к ВОЛС растут требования к ОС. Например, постоянное совершенствование ВОК снижает планку величины оптических потерь в ОС.

Основными лидерами в области производства волоконно-оптических элементов, в том числе кабелей и соединителей, как и прежде, являются известные фирмы Японии, США. Франции, Германии и др.

Следует заметить, что оптический соединитель по массовости применения и разнообразию конструкций постепенно приближается к электрическому разъему. На рисунке 8 представлена классификация ОС с точки зрения структурного участия ОС в ВОЛС. Однако требования, предъявляемые к соединителям, определяются условиями эксплуатации ВОЛС.

Оптические шнуры

Оптический шнур — это оптический миникабель, оконцованный с обеих сторон соединителями. Оптические шнуры бывают одномодовые, многомодовые (с одномодовым и многомодовым волокном, соответственно), одиночные (с одним волокном), двойные (с двумя волокнами). Они также различаются типом соединителей и могут поставляться разной длины под заказ. Пример обозначения оптического шнура: ST – Duplex SC ММ 50/125 5м. Это двойной оптический шнур с многомодовым волокном 50/125 длиной 5 метров, оконцованный с одной стороны соединителем Duplex SC, с другой стороны – двумя соединителями ST.

Основные функции оптического шнура — обеспечение соединения: между разными активными сетевыми устройствами; между сетевым устройством и оптическим распределительным узлом; внутри оптического соединительного узла или кросса (внутренняя кросс-коммутация).

Розетка должна соответствовать типу соединителей. Выпускаются переходные розетки, обеспечивающие сочленение разнородных соединителей. Однако такие розетки получили меньшее распространение изза того, что не составляет большого труда изготовление оптического шнура с разными типами соединителей.

Рисунок 8 – Классификация ОС

Адаптеры быстрого оконцевания.

Изготовление оптических шнуров, т.е. заделка оптического волокна в соединитель, наряду с конструктором соединителя и миникабелем требует приемлемых лабораторных условий для монтажа и специального оборудования, в частности: полировального оборудования (оборудования для ручной полировки и/или специализированной полировальной машины), печки для обеспечения более быстрого затвердевания эпоксидного клея. Иногда для выполнения быстрого соединения проще использовать адаптер быстрого оконцевания обнаженного волокна. Такая заделка волокна является временной процедурой и применяется к волокнам в стандартном 3 мм миникабеле и 900 мкм буфере (tight-buffer). Адаптеры быстрого оконцевания используют стандартные соединители ST, FC, SC и обеспечивают потери при соединении с другими стандартными соединителями менее 1 дБ при одномодовых и многомодовых соединениях.

Механический сплайс.

При разрыве волокон ВОК, например в полевых условиях, можно восстановить повреждение, не прибегая к сварке волокон. МС – прецизионное, простое в использовании, недорогое устройство для быстрой стыковки обнаженных одномодовых и многомодовых волокон в покрытии с диаметром

250 мкм-1мм посредством специальных механических зажимов. МС предназначен для многоразового (организация временных соединений) или одноразового (организация постоянного соединения) использования. Стеклянный капилляр, заполненный иммерсионным гелем, обеспечивает вносимые потери < 0,2 дБ и обратные потери < -50 дБ. По надежности и по вносимым потерям механический сплайс уступает сварному соединению.

Оптические разветвители.

Одним из наиболее важных устройств, относящихся к пассивным компонентам ВОЛС, является оптический разветвитель (couper, другое название splitter). Разветвители используются при построении распределенных волоконно-коаксиальных сетей кабельного телевидения, а также в межгосударственных проектах полностью оптических сетей.

Оптический разветвитель представляет собой в общем случае многополюсное устройство, в котором излучение, подаваемое на часть входных оптических полюсов, распределяется между его остальными оптическими полюсами.

Различают направленные и двунаправленные разветвители, а также разветвители, чувствительные к длине волны и нечувствительные. В двунаправленном разветвители каждый полюс может работать или на прием сигнала, или на передачу, или осуществлять прием и передачу одновременно. Ответвитель – это обобщение древовидного разветвителя, когда выходная мощность распределяется необязательно в равной степени между выходными полюсами.

Оптические изоляторы.

Оптический сигнал, распространяясь по волокну, отражается от различных неоднородностей, в особенности от мест сухого стыка, образуемых оптическими соединителями. В результате такого отражения часть энергии возвращается обратно. Если в качестве источников излучения используются лазерные диоды, то отраженный сигнал, попадая в резонатор лазера, способен индуцировано усиливаться, приводя к паразитному сигналу. Особенно это не желательно, когда источник излучения генерирует цифровой широкополосный сигнал (>100МГц), или аналоговый широкополосный сигнал (в смешанных волоконно-коаксиальных сетях кабельного телевидения до 1ГГц. Наиболее кардинальный способ подавления обратного потока основан на использовании оптических изоляторов. Оптический изолятор обеспечивает пропускание света в одном направлении почти без потерь, а в другом направлении (обратном) с большим затуханием.

Аттенюаторы.

Аттенюаторы используются с целью уменьшения мощности входного оптического сигнала. При цифровой передаче большой уровень способен привести к насыщению приемного оптоэлектронного модуля. При передаче аналогового сигнала чрезмерно высокий уровень приводит к нелинейным искажениям и ухудшению изображения. По принципу действия аттенюаторы бывают переменные и фиксированные.

Соединительные герметичные муфты.

При прокладке протяженной линии связи на один линейный участок между приемо-передающим оборудованием может приходиться от единицы до десятков строительных длин ВОК. В местах сопряжения кусков оптических кабелей обычно производится сварка волокон с последующей надежной защитой мест сварки. Для этой цели используются соединительные муфты, основная задача которых герметично на длительный срок закрыть область сваренных волокон. Муфты могут предназначаться для укладки в грунте, на дне рек, океанов, на подвеске на опоры вдоль линий передач.

4. Преимущества и недостатки использования оптических волокон в системах связи и технические требования к оптическим кабелям связи

Волоконно-оптические коммуникации имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными системами, использующими передающие среды на металлической основе. Среди них можно указать следующие:

• широкая полоса пропускания – обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей – около 1014 Гц, которая обеспечивает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду;
• большая полоса пропускания – одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или другой средой передачи информации;
• малое затухание оптического сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественное и зарубежное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью более 100 км.
• низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания за счет использования различных способов модуляции сигналов при малой избыточности их кодирования;
• высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, то оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередач, электродвигательные установки и т.д.);
• малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность;
• высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучают в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи;
• гальваническая развязка. Это преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве;
• взрыво-пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сетей связи на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска;
• экономичность. Волокно изготовляется из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенная в природе и является, в отличие от меди, недорогим материалом. В настоящее время стоимость оптического волокна и медной пары соотносятся как 2:5.
• длительный срок эксплуатации. В настоящее время срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений стандартов приемо-передающих систем.
• возможность подачи электропитания. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля и используется только для передачи информационных сигналов.

Однако в некоторых случаях требуется подать электропитание на узел информационной волоконно-оптической сети. В этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медными проводниками. Такие кабели нашли широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом.

Указанные выше достоинства оптического волокна как среды для передачи информационных сигналов позволяет сформулировать следующие преимущества волоконно-оптических систем связи.

В волоконно-оптических системах связи передаваемые сигналы не искажаются ни одной из форм внешних электронных, электромагнитных или радиочастотных помех.

Волоконно-оптическая связь более предпочтительна перед другими видами связи, когда одним из основных требований является безопасность ее работы в детонирующих, воспламеняющихся или электронебезопасных средах и условиях.

Волоконно-оптические системы связи идеально подходят для передачи данных в цифровых вычислительных системах, цифровой телефонии и видеовещательных системах, которые требуют использования новых физических явлений и принципов для развития и улучшения характеристик систем передачи.

Волоконно-оптические системы имеют также и недостатки, к которым в основном относятся дороговизна прецизионного монтажного оборудования, относительно высокая стоимость лазерных источников излучения и требования специальной защиты волокна. Однако преимущества от применения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что несмотря на перечисленные недостатки дальнейшие перспективы развития технологий ВОЛС в информационных сетях более чем очевидны.

Оболочки, бронепокровы в соответствии с их функциональными назначениями и областью применения должны обеспечивать:

• герметичность и влагостойкость;
• механическую защиту;
• стойкость к воздействию соляного тумана, солнечного излучения;
• стойкость к избыточному гидростатическому давлению;
• защиту от грызунов;
• нераспространение горения.

Оптические волокна и элементы группирования волокон в кабеле должны иметь цветовую идентификацию.

Номинальная строительная длина кабеля, указанная в технической документации производителя, должна быть не менее 2 км (кроме станционных кабелей). Для морских кабелей строительные длины указываются в конкретных контрактах.

ОКС, содержащие металлические элементы, должны удовлетворять следующим требованиям к электрическим параметрам:

• электрическое сопротивление наружной оболочки кабеля, измеренное между металлическими элементами и землей (водой) должно быть не менее 2000 МОм∙км (при заводских испытаниях);
• внешняя оболочка кабеля должна выдержать напряжение, приложенное между металлическими элементами, соединенными вместе, и водой (землей) 20 кВ постоянного тока или 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц в течение 5 секунд. Для морских кабелей величина испытательного напряжения определяется с учетом величины дистанционного питания (ДП);
• электрическое сопротивление изоляции жил ДП и между металлическими элементами и жилами ДП должно быть не менее 10000 МОм∙км;
• электрическое сопротивление жил ДП, приведенное к температуре 20 0C, должно быть не более 16 Ом/км;
• изоляция жил ДП должна выдерживать испытательное напряжение 2,5 кВ переменного тока или 5 кВ постоянного тока в течение 2 мин;
• оптический кабель с металлическими наружными покровами должен выдерживать испытания импульсным током в четырех поддиапазонах значений: менее 55 кА (I-ая категория молниестойкости); (55-80) кА (II-ая категория); (80-105) кА (III-я категория молниестойкости); 105 кА и выше (IV- я категория);

Оптический кабель связи должен быть стойким к механическим воздействиям. Он должен выдерживать 20 циклов изгибов на угол ±900 по радиусу не более 20-кратного внешнего диаметра при нормальной температуре и при температуре не ниже минус 10 0C окружающей среды (кроме внутри объектовых). Кабели должны выдерживать 10 циклов осевых закручиваний на угол ±360о на длине не более 4 м. при нормальной температуре окружающей среды.

Он должен быть стойким к вибрационным нагрузкам в диапазоне частот (10-200) Гц с ускорением 4g.

Срок службы оптических кабелей должен быть не менее 25 лет.

Срок хранения в полевых условиях под навесом должен быть не менее 10 лет, в отапливаемых помещениях не менее 15 лет.

Срок хранения входит в срок службы кабеля.

Транспортирование кабелей допускается любым видом транспорта на любое расстояние в соответствие с правилами перевозки грузов.

Хранение кабелей должно осуществляться в упакованном виде. Не должно быть воздействия паров кислот, щелочей и других агрессивных сред.

Температура окружающей среды при транспортировании и хранения от – 50 0C до +50 0C, для кабелей с пониженной рабочей температурой окружающей среды от –60 0C до +50 0C.

Условия хранения морских кабелей определяются заводом-производителем.

Кабель должен обеспечивать возможность его прокладки и монтажа при температуре до –10 0C (внутриобъектовые – не ниже –5 0C).

Допустимый статический радиус изгиба кабеля должен быть равен 20- ти номинальным наружным диаметрам кабеля. Для кабелей, прокладываемых в кабельной канализации, допустимый радиус изгиба не должен превышать 250 мм. Допустимый радиус изгиба оптического волокна при монтаже должен быть не более 3 мм (в течение 10 мин). Допустимый статический радиус изгиба оптических модулей должен быть указан в ТУ на конкретный тип кабеля. Изготовитель должен гарантировать соответствие оптического кабеля требованиям Технических условий при соблюдении потребителем условий транспортирования, хранения, эксплуатации и монтажа, установленных в Технических условиях и эксплуатационной документации. Срок гарантии составляет не менее 2 лет со дня ввода в эксплуатацию.

5. Виды работ по монтажу оптического кабеля и муфт

Монтаж является ответственной работой в строительстве кабельных сооружений. Высокое качество монтажа обеспечивает надежность работы кабельной линии.

К спайкам кабеля предъявляют следующие требования:

• омическое сопротивление жил не должно увеличиваться;
• сопротивление изоляции не должно понижаться;
• пары и повивы должны сохраняться;
• разбивать пары и перепутывать их не допускается;
• в месте сростка должна быть обеспечена надежная механическая прочность соединения;
• непрерывность экрана (если таковой имеется) должна быть восстановлена;
• заделка оболочки должна быть прочной и герметичной;
• место спайки не должно быть слишком утолщенным по сравнению с диаметром кабеля.

При сращивании кабелей необходимо:

• сращивать друг с другом жилы в том же порядке, в каком они находятся в соответствующих повивах кабеля;
• контрольные группы одного конца кабеля соединять с контрольными группами другого;
• соединять друг с другом жилы, имеющие изоляцию одного и того же цвета.

До и после монтажа контролируют качество кабеля. Окончательно смонтированную линию подвергают контрольным электрическим измерениям.

Одним из основных элементов линий связи являются соединительные муфты (Рис.9). От их конструкции и надежности во многом зависит бесперебойная и качественная связь. Они предназначены для защиты сростков оптических волокон от атмосферных влияний и механических воздействий при строительстве и эксплуатации волоконно-оптических линий связи. Они также обеспечивают механическую и электрическую непрерывность кабеля независимо от способа прокладки (непосредственно в земле, в кабельной канализации или воздушных линиях).

Механическая непрерывность обеспечивается за счет соединения оболочек кабелей и их центральных элементов.

Электрическая непрерывность достигается путем токопроводящих соединений металлических центральных элементов (если имеются) между собой или с внешними точками заземления. Кроме того, соединительные муфты должны обеспечивать упорядоченное размещение сростков в соединительных кассетах и хранение резервной длины жгутовых модулей с полой оболочкой.

Естественно, следует предотвращать увеличения затухания в световодах из-за малого радиуса изгиба при уплотнении кабеля в кабельных вводах, при хранении резервной длины модулей с полой оболочкой или укладке сростков и резервной длины световодов в кассете.

Ни одна муфта не может удовлетворять всему спектру требований и различных особенностей применения. Поэтому было разработано много типов муфт – семейство универсальных муфт, предлагающие решение всех проблем, встречающихся на практике.

Рисунок 9 – Классификация муфт

При выборке соединительной муфты необходимо учитывать следующие аспекты:

• емкость;
• внешняя конструкция;
• внутренняя конструкция;
• область применения.

Емкость. Необходимо учитывать как емкость по количеству сростков, так и количество вводимых кабелей и их наружный диаметр.

Внешняя конструкция. Здесь важна форма муфты. Различают следующие типы:

• проходные;
• тупиковые;
• универсальные.

Внутренняя конструкция. Для внутренней конструкции муфты важной характеристикой, наряду с адаптацией к различным типам кабелей (кабели с фигурным сердечником, кабели с центральной трубой, жгутовые кабели с модулями с полой оболочкой), каждый из которых может быть в ленточном исполнении или с отдельными световодами, является адаптация к типу доступа к световоду. Различают групповой доступ при пакетном размещении кассет для сростков, доступ к отдельным кассетам, доступ к отдельным пользователям.

Выбор конструкции любой муфты зависит от условий их применения и способов прокладки ВОК. Любая муфта должна иметь:

• детали для закрепления оболочки ВОК;
• узлы для обеспечения электрической непрерывности и механической прочности силовых элементов конструкции ВОК;
• кассеты для хранения и защиты ОК;
• узлы для заземления.

Большое влияние на уточнение конструкций муфт оказывает их назначение и условия эксплуатации. Как известно, соединительные муфты могут размещаться в помещениях, колодцах кабельной канализации, коллекторах, шахтах, грунтах различных категорий, водоемах и на открытом воздухе.

Такое разнообразие установки требует при разработке конструкции муфт обеспечить:

• простоту и надежность монтажа ВОК (заделка бронепокровов и центрального силового элемента ЦСЭ);
• минимально допустимые радиусы изгиба ОВ (не менее 30 мм) и надежное закрепление мест соединения и выкладку ОВ в кассетах;
• выкладку запаса модулей для компенсации изменения длины ОВ в зависимости от изменения температуры в интервале от –60 до +70ºС;
• возможность ввода дополнительного ВОК в действующую муфту;
• возможность ввода кабеля транзитом, а также через ответвительные и разветвительные соединения;
• механическую прочность оболочек и всех пластмассовых деталей;
• возможность установки защитных кожухов, предохраняющих муфту от актов вандализма и ультрафиолетового (солнечного) излучения;
• герметичность в условиях воздействия факторов окружающей среды (температуры, состояния атмосферы, грунтовых вод, дождя);
• сохранения всех параметров надежности на весь период эксплуатации;
• ремонтопригодность;
• стабильность коэффициентов затухания (отсутствие дополнительных затуханий из-за микроизгибов);
• защищенность от ударов молнии.

Чтобы обеспечить эти требования, в муфте применяются высокопрочные светостабилизированные пластмассы и нержавеющие стали, термоусаживаемые материалы с подклеивающей основой, самоотверждающиеся компаунды, вулканизированная резина, мастики, ленты и клеи как отечественного, так и зарубежного производства.

Наибольшей эксплуатационной надежностью должны обладать те части соединительных муфт, которые осуществляют защиту ОК от напряжения изгиба, кручения и произвольного проникновения воды под броней, например, узлы заделки бронепокровов.

В некоторых конструкциях муфт предусматриваются дополнительные меры защиты от действия токов молнии. С этой целью, например, муфта МТОК 96-01, используемая для монтажа магистральных кабелей 1, 2 и 3 типов, снабжена узлом (штуцером) для закрепления стальных круглых проволок брони вводимого в муфту кабеля 1,2-1,5 мм любой жесткости без дополнительного изгиба. Такой узел крепления обеспечивает приложение усилия растяжения до 50-80% от максимально допустимого растягивающего усилия монтируемого ВОК. Канал штуцера на входе и выходе промежуточной оболочки ВОК герметизируется мастиками для защиты от продольного проникновения воды.

Для крепления проводов заземления с целью получения электрических замкнутых изолированных бронепокровов сращиваемых ВОК, используется узел крепления, который допускает прохождение токов молнии до 114 кА. В оголовнике муфты имеются патрубки для вывода проводов заземления наружу и подсоединения их к контейнеру заземления.

Внутри соединительной муфты находятся узлы и детали, предназначенные для размещения и крепления конструктивных элементов ВОК:

• ЦСЭ специальным механическим узлом;
• устройства для размещения и крепления запасов ОВ любых используемых типов кабелей, в том числе с модульными трубками любой жесткости со свободно лежащими в одной трубке ОВ;
• устройство для обеспечения возможности прохождения части волокон транзитом.

Конструкция муфты характеризуется способом герметизации – «холодным» или «горячим» и видом соединения строительных длин: проходным тупиковым и универсальным, (Рис. 10).

«Холодный» способ восстановления оболочек ВОК имеет разновидности, которые базируются на соединении наружных частей муфт с помощью:

• болтов;
• хомутов;
• защелок.

«Горячий» способ восстановления оболочек ВОК предусматривает применение огня или горячего воздуха. При этом способе наружные части муфты соединяются:

• нагревом полиэтиленовых или термоусаживаемых лент;
• нагревом манжет или термоусаживаемых трубок (ТУТ).

Рисунок 10 – Зависимость конструкции муфт от способа герметизации и видов соединения

В состав работ, при организации и технологии монтажного процесса входят:

• организационно-подготовительные работы;
• условия производства монтажных работ;
• подготовка объекта для производства работ;
• монтаж соединительной муфты;
• проверка герметичности смонтированной муфты;
• ремонт соединительной муфты;
• особенности монтажа соединительной муфты на кабеле, прокладываемом в кабельной канализации.

До начала монтажа руководитель работ обязан изучить соответствующую техническую документацию, провести обследование района строительства, сопоставить план расположения соединительных муфт с реальными возможностями и получить необходимые монтажные материалы, инструмент, приспособления и инвентарь, проверить оснастку монтажноизмерительных машин и их работоспособность.

Монтаж соединительных муфт и контрольную измерительную проверку в процессе монтажа производит комплексная бригада в составе 5 человек:

• • старший инженер-измеритель – 1,
  • инженер-измеритель – 1,
  • техник-измеритель – 1,
  • монтажник связи — спайщик 6-го разряда – 1,
  • монтажник связи — спайщик 5-го разряда – 1.

К работе допускаются только лица, прошедшие специальное обучение по монтажу и измерениям оптических кабелей связи. Монтаж соединительных муфт производится в специально оборудованной монтажно-измерительной автомашине. Для измерений на конце стыкуемой строительной длины ОК применяется другая монтажно-измерительная автомашина.

6. Техника безопасности при монтаже оптического кабеля и муфты

При монтаже оптического кабеля и соединительной муфты необходимо руководствоваться «Правилами техники безопасности при работах на кабельных линиях связи и проводного вещания». Необходимо соблюдать те правила техники безопасности, которые включены в руководящую нормативно-техническую документацию.

К работе с ОК допускаются лишь те работники, которые прошли специальный курс обучения, который включает в себя приемы монтажа и технологические правила.

Работы с ОК, которые находятся под напряжением проходят на тех линиях, напряжение которых равняется 110-500 кВ, проходят только в одном случае, когда можно обеспечить большие воздушные расстояния на опорах, которые в свою очередь не мешают выполнять подъем и работу на опоре.

В связи с требованиями техники безопасности должны быть использованы специальные приспособления для защиты при опасной работе в электроустановках. В ППР должны отображать все меры безопасности, которые должны быть соблюдены.

При разделке оптического кабеля для его отходов должен быть специальный ящик. Нельзя допускать, чтобы оптические волокна попадали на пол, монтажный стол и спецодежду монтажников. Это может привести к ранению оптическими волокнами незащищенных участков рук во время исполнения других работ и при уборке рабочего места.

Нужно избегать прикосновений к оптическим волокнам, работая с кабелем при монтаже соединительных муфт. Это нужно для предотвращения попадания частиц волокон в организм и на поверхность кожи.

Если работа проходит на тех участках, что проходят через городские застройки, то нужно выделить опасные зоны, отметить расположение наземных сооружений и подземных коммуникаций.

К спаечным работам допускаются лица не моложе 18 лет. Особое внимание должно быть уделено выполнению требований по безопасному обращению с паяльными лампами и газовыми горелками. Масса для заливки чугунных муфт должна разогреваться на жаровнях без открытого огня, при этом следует пользоваться ведром с носиком и крышкой. Температура массы должна контролироваться термометром. Клеящие составы необходимо хранить в закрывающейся посуде: нельзя допускать попадания клея на кожу или в органы дыхания.

Руководитель работ дает распоряжение приступить к работе только после личной проверки отсутствия напряжения на кабеле. При разрезании кабеля ножовка должна быть заземлена на металлический штырь, вбитый в землю на глубину 0,5 м.

На кабельных линиях, имеющих сближения с электрифицированной железной дорогой переменного тока, необходимо:

• а) выполнять работы только по предварительно выданному наряду, в котором указываются основные меры по безопасности;
• б) проверять наличие и исправность защитных средств, приспособлений и инструмента;
• в) выполнять работы бригадой в составе не менее двух человек, один из которых назначается ответственным за выполнение правил техники безопасности;
• г) все работы по строительству и ремонту вести с применением перчаток, галош, ковриков и инструмента с изолирующими ручками;
• д) контролировать отсутствие напряжения на жилах и оболочках кабеля с помощью указателя напряжения с неоновой лампой или вольтметра.

При работе вблизи от ВЛ, необходимо соблюдать правила защиты работников от поражения электрическим током.

Главные работы по монтажу проводятся с отключением линий, для этого нужно согласовать все с организацией, которая занимается эксплуатацией ВЛ, необходимо сделать наряд-допуск в особом порядке.

7. Монтаж оконечных устройств

Кроссовое оборудование и оконечные кабельные (абонентские) устройства сетей связи — элементы телекоммуникационной инфраструктуры, позволяющие распределять входящие кабельные линии между отдельными потребителями (группами потребителей).

В широком понимании кросс представляет собой ограниченное пространство, в котором осуществляется коммутация и распределение кабелей (проводов) линий телекоммуникационной связи. В более узком (специальном) представлении различают:

Оконечные устройства, в которых помещено кроссовое оборудование для распределения оптических, многопарных магистральных и внутризональных кабелей: кабельные боксы, телефонные распределительные коробки, распределительные шкафы.

Кроссовое оборудование — устройства, в которых непосредственно распределяются телекоммуникационные линии (плинты), и вспомогательный крепеж.

В зависимости от особенностей конструкции оконечные устройства могут быть закрытыми (шкафы, коробки, боксы и т.п.) и открытыми (стойки). С учетом особенностей монтажа различают навесные (настенные) и напольные устройства.

Кроме конструктивных особенностей, шкафы, коробки и боксы отличаются своими функциональными признаками (в первую очередь, емкостью) и уровнем защищенности (наличие сигнализации, замков и др.).

Распределительные коробки и кабельные ящики.

Для соединения распределительного кабеля с абонентскими линиями, устанавливают распределительные телефонные коробки КРТ-10.

Коробка РК состоит из чугунного корпуса с крышкой, внутри которого установлен пластмассовый плинт, укрепленный на боксе. На поверхности плинта имеется десять, пар контактных винтов, соединенных с впрессованными внутри плинта десятью парами контактных перьев. Между верхней поверхностью корпуса бокса и плинтом находится прокладка, пропитанная парафином или прошпарочной массой. Плинт крепят к боксу винтами с металлическими пластинами — плинтодержателями, на которых нанесена цифровая гравировка: на левом плинтодержателе вверху 0, внизу 5, на правом — вверху 4, внизу 9.

Телефонные распределительные коробки устанавливают на стенах лестничных клеток или в специальных нишах, оборудованных шкафами для размещения средств связи.

Рисунок 11 – Распределительные коробки КРТП

В настоящее время промышленностью выпускаются распределительные коробки КРТП в пластмассовом корпусе наклонного типа (Рис. 11), устанавливаемые внутри зданий.

На распределительных сетях, где имеются воздушные линии (при переходе кабельной линии в воздушную), ставят кабельные ящики (Рис. 15), которые размещают на вводных стойках, чердаках или кабельных опорах. Кабельный ящик состоит из металлического корпуса с откидной крышкой, внутри которого установлены фарфоровые плинты.

Плинты имеют угольные грозоразрядники и плавкие предохранители , защищающие кабель и обслуживающий персонал от опасных напряжений и токов, которые могут возникнуть при грозовых разрядах или в результате случайного соприкосновения с проводами высокого напряжения.

Угольные грозоразрядники состоят из угольных пластин, между которыми проложена слюдяная прокладка. Она пробивается при напряжении 500В, и заряд уходит в землю. В кабельных ящиках ЯКГ используют плавкие предохранители СК (спиральный с коническими контактами): СК-47-1 или СК-47-0,5. При токе свыше 0,5 и 1А предохранитель перегорает и линия отключается.

Кабельные ящики (Рис.12) для городских телефонных сетей выпускают двух типов: ЯКГ-10Х2—кабельный городской для включения 10 линий в один десятипарный плинт, и ЯКГ-20Х2—с двумя десяти парными плинтами. В кабельных ящиках емкостью 10X2 плинт расположен вертикально, а емкостью 20×2 плинты размещены горизонтально на одном боксе.

Рисунок 12 – Кабельные ящики

Телефонные шкафы

Шкаф распределительный предназначен для размещения в нем боксов типа БКТ и пакетов кроссировочных проводов, с помощью которых соединяются магистральные и распределительные пары.

Существует два типа шкафов: ШР – шкаф распределительный, предназначенный для установки на улице вне зданий. ШРП – шкаф распределительный , предназначен для установки внутри помещений, зданий.

На рис. 13 показано размещение и нумерация боксов в шкафу.

Соединение магистральных и распределительных пар производят проводом ПКСВ-2. Места установки боксов определены исходя из принципа минимального расхода кроссировочных проводов и обеспечения возможности прокладки их по кратчайшему пути с наименьшим числом пересечений.

При проектировании рекомендуют к применению шкафы ШРП. Эти шкафы по сравнению с ШР проще по конструкции и дешевле. На кабели и арматуру, установленные в них, значительно меньше влияют погодные условия. Емкость шкафа следует выбирать таким образом, чтобы при развитии сети связи на третьем этапе не пришлось производить переразбивку шкафного района.

Рисунок 13 – Размещение и нумерация боксов в распределительном шкафу РШ 1200х2

После расстановки, определения ёмкости и загрузки шкафов производят их нумерацию. Шкафы нумеруют последовательно для каждого магистрального кабеля, начиная со шкафа, ближайшего к АТС. Закончив нумерацию распределительных шкафов одного из магистральных кабелей, переходят по часовой стрелке к нумерации шкафов следующего магистрального кабеля.

Номер шкафа состоит из буквы Р – распределительный, индекса, соответствующего номеру проектируемой АТС, и порядкового номера самого шкафа. Например, 4-й шкаф в районе обслуживания АТС 1 будет иметь номер Р-1-4.

8. Структура и назначение оптических пассивных и активных элементов

Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП), волоконнооптическая линия связи (ВОЛС) — волоконно-оптическая система, состоящая из пассивных и активных элементов, предназначенная для передачи информации в оптическом (как правило — ближнем инфракрасном) диапазоне.

По существу, ВОСП содержат функциональные узлы, присущие любым радиотехническим системам связи. Более того, при формировании сигналов, в принципе, возможно использование тех же разнообразных способов кодирования и видов модуляции, которые известны в радиотехническом диапазоне.

Однако ряд особенностей оптического диапазона и используемого в нем элементного базиса накладывают свои ограничения на реализационные возможности ВОСП или приводят к техническим решениям, отличным от традиционных в технике связи.

Волоконно-оптической системой передачи называется совокупность активных и пассивных устройств, предназначаемых для передачи информации на расстояние по оптическим волокнам (ОВ) с помощью оптических волн и сигналов. Другими словами, ВОСП – это совокупность оптических устройств и оптических линий передачи для создания, обработки и передачи оптических сигналов. При этом оптическим сигналом служит модулированное оптическое излучение лазера или светодиода.

На рисунке 14 представлены основные компоненты такой системы.

Рисунок 14 – Структурная схема волоконно-оптической системы передач

Передатчик преобразует электрические сигналы в световые. Данное преобразование выполняет источник, представляющий собой либо светоизлучающий, либо лазерный диод. Электронная схема управления преобразует входной сигнал в сигнал определенной формы, необходимой для управления источником.

Волоконно-оптический кабель – среда, по которой распространяется световой сигнал. Кабель состоит из оптического волокна и защитных оболочек.

Приемник предназначен для приема светового сигнала и его обратного преобразования в электрические сигналы. Его основными частями являются оптический детектор, непосредственно выполняющий функцию преобразования сигнала.

Соединители (коннекторы) предназначены для подключения волокна к источнику, оптическому детектору и для соединения волокон между собой.

В настоящее время при организации связи по волоконно-оптическим линиям связи предпочтение отдается цифровым системам передачи (ЦСП) с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), что обусловлено помимо общих преимуществ ЦСП по сравнению с аналоговыми системами передачи (АСП) особенностью работы и построения ВОСП. Это связано с высоким уровнем шумов фотодиодов, которые используются в качестве приемников оптического излучения.

Для получения необходимого качества передачи информации с помощью АСП требуются специальные методы приема и обработки аналоговых оптических сигналов. ЦСП обеспечивает требуемое качество передачи информации при отношении сигнал-помеха на 30…40 дБм меньше, чем АСП. Поэтому реализация ВОСП с использованием ЦСП намного проще по сравнению с АСП.

В ВОСП используется приграничный к инфракрасному диапазон длин волн от 800 до 1600 нм, при этом предпочтительными являются длины волн 850, 1300 и 1550 нм.

Активные компоненты ВОСП.

Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.

Усилитель — устройство, усиливающее мощность сигнала. Усилители также могут быть оптическими и электрическими, осуществляющими оптикоэлектронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.

Лазер — источник монохромного когерентного оптического излучения. В системах с прямой модуляцией, которые являются наиболее распространёнными, лазер одновременно является и модулятором, непосредственно преобразующим электрический сигнал в оптический.

Модулятор — устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.

Фотоприёмник (Фотодиод) — устройство, осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

Пассивные компоненты.

Волоконно-оптический кабель, светонесущими элементами которого являются оптические волокна. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, тефлона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).

Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.

Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.

Мультиплексор/Демультиплексор — широкий класс устройств, предназначенных для объединения и разделения информационных каналов. Мультиплексоры и демультиплексоры могут работать как во временной, так и в частотной областях, могут быть электрическими и оптическими (для систем со спектральным уплотнением).

9. Монтаж и демонтаж оптических шкафов и полок

Монтаж шкафа должен производиться с соблюдением правил техники безопасности при выполнении строительных и монтажных работ. Монтаж шкафа должен производиться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и местными эксплуатационными инструкциями, разработанными организацией, эксплуатирующий данный шкаф.

В том случае, если кабели электропитания или телекоммуникационные кабели подведены в зону фундамента, они должны быть удалены из зоны установки фундамента и с кабелей сняты напряжения. Перед началом работ необходимо проверить отсутствие напряжений на кабеле питания.

Подготовка к монтажу. Шкаф распределительный оптический ШРО-600м.

Внешний осмотр ШРО.

Подлежащее установке изделие после его транспортирования или хранения необходимо осмотреть, проверив при этом:

• отсутствие повреждений упаковки и проникновения в упаковку воды, отсутствие конденсата;
• отсутствие повреждений конструктивных элементов шкафа и повреждения лакокрасочных покрытий.

При обнаружении повреждений необходимо выполнить ремонт и восстановление защитных покрытий. При наличии повреждений конструктивных элементов шкафа необходимо внимательно осмотреть установленные в него модули. Модули, имеющие повреждения ЭРИ, печатных плат или монтажа должны быть отремонтированы или заменены. При обнаружении конденсата или следов воды на печатных платах, они должны быть просушены перед установкой в блоки в сухом отапливаемом помещении в течение не менее 2 часов.

Проверка места установки ШРО.

Место установки фундамента ШРО должно быть проверено на соответствие чертежу, на правильность подготовки кабелей сетевого питания и подготовки оптических кабелей, отсутствия в зоне установки мешающих коммуникаций.

Установка фундамента.

Для монтажа шкафа ШРО-600 (далее по тексту – шкаф) необходимо установить бетонное основание (фундамент). Фундамент представляет собой железобетонную конструкцию, которая имеет четыре шпильки М16, для крепления шкафа, а также три отверстия, разветвлённых в три направления и предназначенных для подвода кабелей связи.

Перед установкой шкафа, подключением заземления и подключением кабеля сетевого питания из него должны быть удалены аккумуляторы, извлечены все модули из блоков и отключены все кабели. Допускается не извлекать модули из блоков, если соединение заземления со шкафом будет выполнено не сваркой, а болтовым соединением.

Монтаж заземления.

Установка стержневого глубинного заземления типа ДРНК.305177 Перед монтажом, в грунте необходимо выкопать углубление 200х200 глубиной 160 мм.

Установка опоры шкафа.

К фундаменту при помощи гаек М16 крепится опора. Опора регулирует отклонения от горизонтальной и вертикальной оси, допущенные при установке фундамента). После установки опоры проверяется горизонтальность верхней поверхности.

Установка шкафа.

Перед установкой шкафа с него необходимо снять:

• крышу, для получения доступа к рым-болтам;
• крышку основания, для обеспечения доступа к установочным отверстиям при монтаже шкафа на опору.

Монтаж внешних подключений.

• электромонтаж внешнего питания;
• подключение линейных и оптических кабелей.

Подготовка к включению питания.

Перед включением должна быть проверена правильность установки модулей в блоках шкафа, надежность выполнения заземления конструктивных элементов шкафа – блоков, дверей, полки аккумулятора и т.п. Недопустима установка модулей в места, не предназначенные для них. Рекомендуется снятие или отключение модулей перед выполнением первого включения и запуска ШРО.

Запуск и работа системы.

Перед запуском системы питания производится внешний осмотр и комплектность системы в соответствии со спецификацией.

Первоначальный запуск системы или запуск после нерабочего состояния производится в следующей последовательности:

• запуск системы питания от аккумуляторной батареи (АКБ);
• запуск системы питания от сети;
• запуск системы дистанционного питания;
• запуск системы поддержания микроклимата.