Проект строительства внутризоновой ВОЛП на участке п.Маслянино – г.Черепаново

       Микроизгибы представляют собой мелкие локальные (сравнимые с диаметром волокна) нарушения прямолинейности волокна. Они обусловлены конструкторско-технологическими неоднородностями, возникающими при изготовлении кабеля и самого волокна.

       Потери  в защитной оболочке (a_к) характеризуются тем, что при полном внутреннем отражении часть энергии просачивается во внешнее пространство, окружающее световод, и затухает по экспоненциальному закону. Эта энергия достигает защитной оболочки и поглощается ей. Такое проникновение называется туннельным эффектом.

       Наряду  с перечисленными, дополнительное затухание  возникает на местах стыка оптических волокон. Когда световоды имеют близкие по значению поперечные размеры и профили показателей преломления, то их можно соединить стыковкой торцов. Стыки световодов влияют на потери и дисперсию сигналов в линии передачи. Потери можно разделить на две группы. К первой относятся потери, вызванные радиальным (боковым) смещением осей световодов, угловым рассогласованием, зазорам между торцами (продольным смещением), качеством обработки поверхности торцов соединяемых световодов (наличием царапин, микронеровностей и так далее).

       Ко  второй группе относятся потери вызванные различием числовых апертур стыкуемых световодов, диаметром сердечников, не концентричностью и эллиптичностью последних, френелевским отражением.

       Наиболее  жёсткие требования предъявляются  при радиальном и угловом смещении. Наличие зазора между торцами волокон меньше влияет на потери.

       Примем a_к = 0,05 дБ/км. Тогда общее затухание сигнала в оптическом кабеле :

     a = 0,0258+0,1386+0,05 = 0,2144 дБ/км.

      Нормой  для кабеля является затухание 0.22 дБ /км. Таким образом, рассчитанное значение не превышает норму.

 

3. Расчет  дисперсии ОВ

 

       Наряду  с коэффициентом затухания ОВ важнейшим параметром является дисперсия, которая определяет его пропускную способность для передачи информации.

       Пропускная  способность DF является важнейшим параметром волоконно-оптических систем передачи, предопределяющим полосу частот, пропускаемую световодом ширину линейного тракта и соответственно объем информации, которую можно передавать по оптическому кабелю.

       Дисперсия – это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического  сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ

Дисперсия определяется разностью квадратов  длительностей импульсов на выходе и входе ОВ

       ,  (3.16)

где значения t_ивых и t_ивх  определяются на уровне половины амплитуды импульсов.

       Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но существенно снижает дальность  передачи сигналов, так как чем  длиннее линия, тем больше увеличение длительности импульсов.  Она в общем случае определяется тремя основными факторами: различием скоростей распространения направляемых мод, направляющими свойствами оптического волокна и параметрами материала, из которого оно изготовлено. В связи с этим основными причинами возникновения дисперсии являются, с одной стороны, большое число мод в ОВ (модовая или межмодовая дисперсия), а с другой стороны – некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн (Δλ) (хроматическая дисперсия). Модовая дисперсия преобладает в многомодовых ОВ и обусловлена отличием времени прохождения мод по ОВ от его входа до выхода.

       Пропускная  способность оптического кабеля существенно зависит от типа и  свойств волоконных световодов, а  также от типа излучателя.

       Дисперсия связана с полосой пропускания  соотношением:

DF = 0,44 / t_рез  ,                                  (3.17)

где        DF - полоса пропускания, ГГц×км;

       t_рез - результирующая дисперсия.

      В одномодовом волокне проявляется  волноводная, материальная  и профильная дисперсия. Это три составляющие хроматической дисперсии. Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны. профильная дисперсия  проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.

       Поэтому результирующее значение дисперсии определяется по формуле:

                                            t_рез = t_хр = t_в + t_м + t_пр,                                           (3.18)

где       t_хр - хроматическая дисперсия;

       t_в   - волноводная дисперсия;

       t_м  - материальная дисперсия;

       t_пр  - профильная дисперсия.

       Волноводную дисперсию находим по формуле:

       t_в = Dl × В (l), пс/км,                   (3.19)

где         Dl - ширина спектра излучения источника;

       В(l) - удельная волноводная дисперсия, .

       Материальную  дисперсию находим по формуле:

       t_м = Dl × М (l), пс/км,           (3.20)

где        М(l) - удельная материальная дисперсия, .

       Профильную  дисперсию находим по формуле:

                                                       t_пр=Dl×П(l), пс/км,                               (3.21)

где         П(l) – удельная профильная дисперсия, .

       В данном проекте для длины волны l=1,55 мкм:

       В(l) = 12 пс/(км×нм);

       М(l) = -18 пс/(км×нм);

       П(λ)=5,5 пс/(км×нм);

       Dl = 1¸3 нм для ППЛ.

       По  формуле (3.19) находим волноводную  дисперсию:

       t_в = 2×12 = 24 пс/км

       По  формуле (3.20) находим материальную дисперсию:

       t_м = 2 × (-18) = - 36 пс/км

          По формуле (3.21) находим профильную  дисперсию:

                               τ_пр=2 ×5,5 = 11 пс/км

       По  формуле (3.18) находим результирующую дисперсию:

       t_рез = 24-36+11 = -1 пс/км

       Знак  минус указывает на фазовые соотношения.

         По формуле (3.17), зная значение  результирующей дисперсии, определим  полосу пропускания оптического  волокна:

       DF = 0,44 / (1×10^-12) = 440 ГГц×км.

       . 
 
 
 
 
 
 

      3.4  Выбор типа оптического кабеля 

3.4.1    Общие  положения 

       Тип кабеля определяется заданной длиной волны, допустимыми потерями и дисперсией, а также условиями прокладки (категория  грунта, наличие переходов через  водные преграды и другое). Число  волокон выбирается в зависимости от требуемого числа каналов и системы передачи, но не меньше четырех.

       Российская  промышленность поставляет на отечественный  рынок различные виды оптических кабелей связи, отвечающих требованиям  международных стандартов, рекомендациям МСЭ G.651-654 К-25, публикациям МЭК IEC-794-1. В конструкциях кабелей используются импортные материалы высокого качества, а также оптическое волокно, поставляемое в основном известными фирмами - Coring (США), Fujikura (Япония), Ericsson AB.

       Основными поставщиками ОК являются следующие российские кабельные заводы: ЗАО "Лусенттекнолоджик-Связьстрой-1 ВОКК", ЗАО "Москабель-Фуджикура", ЗАО "Оптен", ЗАО "Оптика-кабель", ЗАО "Самарская оптическая кабельная компания", ЗАО "Сарансккабель-Оптика", ЗАО "Севкабель-Оптик", ЗАО "Трансвок", ЗАО "НФ Электропровод", ООО "Эликс-Кабель".

       В данном проекте будет рассматриваться  прокладка кабеля в грунт при  помощи кабелеукладчиков, а в населенных пунктах - прокладка кабеля в кабельную  канализацию традиционным  методом.

       Физико-механические свойства оптических волокон во многом определяются качеством используемых стекол и особенностями процесса вытяжки . Несмотря на то , что стекло химически стойкий материал, под  действием внешней среды происходит постепенное усиление имевшихся на поверхности волоконного световода дефектов, резко снижающих его прочность. Чтобы сохранить первоначальную прочность, на каждое волокно в процессе вытяжки наносится  защитное покрытие, которое обеспечивает достаточную эластичность и одновременно препятствует образованию микротрещин на изгибах волокон, предохраняет поверхность волокон от царапин, а также разрушения различными жидкостями. 

       Общими  основными требованиями, предъявляемыми к физико-механическим характеристикам  оптического кабеля, являются:

• высокая прочность на разрыв;
• влагонепроницаемость;
• термостойкость в рабочем диапазоне температур (от минус 40°С до плюс 50°С);
• гибкость и возможность прокладки по реальным трассам;
• радиационная стойкость;
• химическая и ударная стойкость;
• простота монтажа и прокладки;
• надежность работы в течение 20 лет.

Для удовлетворения вышеизложенных требований  ОК кроме волокон

содержат: силовые (упрочняющие) элементы, воспринимающие на себя продольную нагрузку на разрыв ; заполнители в виде сплошных пластмассовых стержней ; армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при внешних механических воздействиях ; наружные демпфирующие и защитные оболочки, предохраняющие от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.

       Оптический  кабель выбирают исходя из следующих требований:

            - Требуемая пропускная  способность;

            - Дальность передачи;

            - Область применения;

            - Допустимое растягивающее  усилие;

            - Температурный диапазон;