Преимущества ВОЛС • Широкая полоса пропускания -. • Малое затухание светового сигнала в волокне.. • Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода. • Высокая помехозащищенность.. • Малый вес и объем. • Высокая защищенность от несанкционированного доступа. • Гальваническая развязка элементов сети. • Взрыво- и пожаробезопасность. • Экономичность ВОК.. • Длительный срок эксплуатации.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Преимущества ВОЛС• Широкая полоса пропускания -.
• Малое затухание светового сигнала в волокне..
• Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода.
• Высокая помехозащищенность..
• Малый вес и объем. • Высокая защищенность от несанкционированного доступа. • Гальваническая развязка элементов сети.
• Взрыво- и пожаробезопасность. • Экономичность ВОК..
• Длительный срок эксплуатации.
Недостатки ВОЛС
• Стоимость интерфейсного оборудования.
• Монтаж и обслуживание оптических линий.
• Требование специальной защиты волокна.
Структура ОВ
Распространение излучения в оптическом волокне
c n2
n1
n2
c - критический угол
22
21c nnsin - числовая апертура
n1
n2
r
Защитное покрытие
Оболочка
Сердцевина
Луч света распространяющийся в сердцевине ОВ под углом ≤ критического испытывает на границе раздела сердцевина/оболочка эффект полного внутреннего отражения. Такой луч называется ведомой модой и способен распространяться на очень большие расстояния.
Многомодовые и одномодовые ОВМногомодовые-волокна (MM)
n2
n2
мода 0
50 мкм
мода n
мода 2
мода 1
В ММ-волокне введенное излучение распадается на большое количество (~1000) мод. Моду можно представить как луч распространяющийся под определенным углом к оси волновода.
Одномодовые-волокна (SM)
n2
n210 мкм
n1
n1
В SМ-волокне диаметр сердцевины в несколько раз меньше, благодаря чему, все введенное излучение сосредоточено в одной моде, распространяющейся по оси волновода.
Многомодовые и одномодовые ОВМногомодовые-волокна (MM)
Одномодовые-волокна (SM)
мода 0
мода 1
мода 2
мода 0
мода 1
мода 2
Многомодовые и одномодовые волокна – основные особенности.
ММ-волокна• Большие диаметр сердцевины
(50/62.5мкм) и числовая апертура – относительные простота монтажа и дешевизна активных и пассивных компонент ВОЛС
• Для исключения перегрузки приемника на коротких линиях используем аттенюаторы
Дисперсия
• Межмодовая
• Материальная она же Хроматическая
• Поляризационная
Межмодовая дисперсия-основной ограничитель для ММ ОВ
Материальная дисперсия• Принцип призмы – различные длины волн проходят через
сердцевину с разными скоростями (под разным углом) – результат уширение импульса на приеме
• СИД – ширина спектра до 60 нм• Лазер – ширина спектра до 1 нм
Применение лазера снижает действие МД
1310 – нулевая МД
Моляризационно-модовая дисперсия (дифференциальное групповое время задержки)
• Это разница во времени между электрической и магнитной составляющей световой волны
Классификация оптоволокна по стандартам ITU-T
• G.651 Многомодовое ОВ• G.652 Стандартное одномодовое• G.653 Одномодовое со смещенной дисперсией• G.654 Одномодовое со смещенной длиной волны
отсечки• G.655 Одномодовое с ненулевой смещенной
дисперсией• G.656 Одномодовое с ненулевой дисперсией для
широкополосной передачи данных• G.657Одномодовое с уменьшенными потерями на
малых радиусах изгиба
G.652
Наиболее распространенный вид волокна, оптимизированный для передачи сигнала на длине волны 1310 нм. Верхний предел длины волны L-диапазона составляет 1625 нм. Требования на макроизгиб - радиус оправки 30 мм. Стандарт разделяет волокна на четыре подкатегории A, B, C, D.
Волокно G.652 А отвечает требованиям, необходимым для передачи информационных потоков уровня STM 16, - 10 Гбит/с (Ethernet) до 40 км, в соответствии с Рекомендациями G.691 и G.957, а также уровня STM 256, согласно G.691. Волокно G.652.B соответствует требованиям, необходимым для передачи информационных потоков уровня до STM 64 в соответствии с Рекомендациями G.691 и G.692, и уровня STM 256, согласно G.691 и G.959.1.
Волокна G.652.C и G.652.D позволяют осуществлять передачу в расширенном диапазоне длин волн 1360-1530 нм и обладают пониженным затуханием на "пике воды" ("пик воды" разделяет окна прозрачности в полосе пропускания одномодовых световодов в диапазонах 1300 нм и 1550 нм). В остальном аналогичны G.652.A и G.652.B.
Использование волокна — G.652 при более высоких скоростях передачи на расстояния более 40 км приводит к несоответствию эксплуатационных качеств со стандартами для одномодового волокна, требует усложнения оконечной аппаратуры.
G.655• G.655 – «Характеристики кабеля с одномодовыми оптическими волокнами с
ненулевой смещенной дисперсией»
• Волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF) предназначено для применения в магистральных волоконно-оптических линиях и глобальных сетях связи, использующих DWDM-технологии. В этом волокне поддерживается ограниченный коэффициент хроматической дисперсии во всем оптическом диапазоне, используемом в волновом мультиплексировании (WDM). Волокна NZDSF оптимизированы для использования в диапазоне волн от 1530 нм до 1565 нм.Рекомендации разделяют волокна на три подкатегории - А, В, С, которые различаются по значениям коэффициента поляризационной модовой дисперсии, хроматической дисперсии и рабочему диапазону.
• Оптические волокна категории G.655.А обладают параметрами, обеспечивающими их применение в одноканальных и многоканальных системах с оптическими усилителями (Рекомендации G.691, G.692, G.693) и в оптических транспортных сетях (Рекомендация G.959.1). Рабочие длины волн и дисперсия в волокне данной подкатегории ограничивают мощность входного сигнала и их применение в многоканальных системах.
• Оптические волокна категории G.655.B аналогичны G.655.А. Но в зависимости от рабочей длины волны и дисперсионных характеристик мощность входного сигнала может быть выше, чем для G.655.А. Требования в части поляризационной модовой дисперсии обеспечивают функционирование систем уровня STM-64 на расстоянии до 400 км.
• Категория волокон G.655.C подобна G.655.B, однако более строгие требования в части поляризационной модовой дисперсии позволяют использовать на данных оптических волокнах системы уровня STM-256 (Рекомендация G.959.1) или же увеличивать дальность передачи систем STM-64.
G.657• Одномодовые оптические волокна характеризуются малым уровнем потерь на
изгибах, предназначены в первую очередь для сетей FTTH многоквартирных зданий, а их преимущества особенно очевидны на ограниченном пространстве. Работать с волокном стандарта G.657, можно практически как с медножильным кабелем.
• Две подкатегории: A и B, которые различаются диаметром сердцевины и работоспособностью при изгибах. Для волокон типа G.657.A он составляет от 8.6 до 9.5 мкм, а для волокон типа G.657.B - от 6.3 до 9.5 мкм.
• Нормы потерь на макроизгибах существенно ужесточены, поскольку этот параметр для G.657 является определяющим:
• • Десять витков волокна подкатегории G.657.A, намотанного на оправку радиусом 15 мм, не должны увеличивать затухание более чем на 0.25 дБ при длине волны 1550 нм. Один виток того же волокна, намотанного на оправку диаметром 10 мм, при условии, что остальные параметры не изменены, не должен увеличивать затухание более чем на 0.75 дБ.
• • Десять витков подкатегории G.657.B на оправке диаметром 15 мм, не должны увеличивать затухание более чем на 0.03 дБ при длине волны 1550 нм. Один виток на оправке диаметром 10 мм - более чем на 0.1 дБ, один виток на оправке диаметром 7.5 мм - более чем на 0.5 дБ.
• Рекомендация ITU G.657.А определяет приоритет совместимости со стандартными волокнами по отношению к функциональности (с ITU-T G.652D).Рекомендация ITU-T G.657.В делает упор на нечувствительность к изгибам, а не на соответствие требованиям стандартов G.652.
• Описание стандартов http://izmer-ls.ru/sov.html
Потери на изгибах
Потери на изгибах волокна
Микроизгибы
Новые окна прозрачности для частотного уплотнения
Для местных линий:
добавлено пятое окно прзрачности
(1350 - 1450 нм)
Для магистральных линий:
добавлено четвертое окно прозрачности
(1565 - 1620 нм).
TrueWave RS ®
AllWave ®
Хроматическая дисперсия
V
Cn )(
Показатель преломления n и скорость распространения излучения V зависят от длины волны
Применяемые в ВОЛС источники излучения (полупроводниковые лазеры) имеют определенную ширину спектра
Хроматическая дисперсия в ОВ и конечная ширина спектра источника приводят к уширению импульса.
Хроматическая дисперсия
Временное уплотнение ( ограничено скоростью модуляции )
Электрическийсигнал
Технологии уплотнения сигнала в волоконно-оптических линиях связи
• Большинство наконечников имеют цилиндрическую форму с диаметром 2,5 мм.(FC,SC,ST)
• коннекторы LC имеют наконечник диаметром 1,25 мм
ST (Straight Tip – удлинненный наконечник)
• Фиксация производится за счет поворота оправы вокруг оси коннектора, при этом вращения основы коннектора отсутствуют (теоретически) за счет паза в разъеме розетки.
• Недостатки: 1. вращательное движение требует жизненного пространства вокруг разъема – малая плотность кросса 2. микровращения сердечника приводят к смещению сердцевин. А значит к росту затухания из-за неточного соединения. 3. Длинный наконечник быстро накапливает грязь.
• Рекомендация к применению – только на многомодовых линиях с малым количеством волокон на кроссе и редкими переключениями
SC-коннектор (Subscriber Connector)
• Недостатки ST устранены: нет поворота вокруг сердечника, не требуется много места для подключения (высокая плотность кросса), наконечник короче ;)
• Недостаток – не устойчив к вибрациям
• Рекомендации – не применять на магистральных и особо ответственных ВОЛП (магистрали)
LC - малогабаритный вариант SC
• Высокая плотность монтажа
• Недостатки те же что и у SC
FC
• Прецизионные геометрические характеристики, накидная гайка обеспечивает надежный контакт даже в условиях сильной вибрации
• Высокая защита наконечника• Область применения – магистральные линии• Недостаток – низкая плотность монтажа на кроссе
MT-RJ
• Размер и конструкция защелки аналогичны RJ-45• Дуплексный • Низкая стоимость• Высокая плотность портов• Соответствие стандартам• ISO/IEC 11801 и
TIA/EIA 568A (СКС)
Назначение – оптика до
рабочего места
Тип полировки стыкаРС (Physical Contact)
Торец определенным образом полируется с целью достижения полного контакта торцевых поверхностей. Однако при полировке волокна происходят негативные изменения поверхностного торцевого слоя в инфракрасном диапазоне (так называемый "инфракрасный слой"), обусловленные механическими изменениями при полировке. Этот фактор ограничивает применение таких коннекторов на высокоскоростных сетях (565 Мбит/с).
SРС (Super Physical Contact)
радиус сердечника был уменьшен до 20 мм, а в качестве материала наконечника использовался более мягкий цирконий. Благодаря этому подходу снизились такие дефекты полировки, как скосы. Возможность изгиба циркония на субмикронном уровне позволила волокну контактировать даже при скосах в сотни микрон без значительного ухудшения параметров. Однако проблему инфракрасного слоя такая полировка оставляет нерешенной.
UPC (Ultra Physical Contact)
Методика полировки торцов UPC характеризуется малыми напряжениями. Полировка осуществляется под контролем сложных и дорогостоящих систем управления. В результате устраняется проблема поверхностного инфракрасного слоя. Параметр отражения значительно улучшен, и такие коннекторы могут применяться в высокоскоростных системах с пропускной способностью 2,5 Гбит/с и выше.
APC (Angled Physically Contact)
В таком стыке отраженный световой сигнал распространяется под углом большим, чем угол, под которым сигнал вводится в оптическое волокно. АРС-коннекторы отличаются цветовой маркировкой хвостовиков (как правило, зеленого цвета), поскольку они не могут использоваться совместно с коннекторами другой полировки. Использование других серий совместно с серией APC недопустимо и может привести к выходу одного или обоих коннекторов из строя
Характеристики полировки
Механические соединители
• Применение – Кросс, муфта• Цель – не связываться со сваркой*• Укладывается на ложемент вместо КДЗС
Сварка
• Потери 0.1-0.15дб
• Преимущества:
- прочность*
- Малое затухание за счет современных методов юстировки сердцевин
- Недостатки: «сложность» сварки волокон разных изготовителей (иногда)
Конструкция оптических модулей
Избыточное наполнение модуля
Классификация оптических кабелей
Основные факторы, воздействующие на оптический кабель
Подземные Растягивающие и раздавливающие нагрузки: средние — в легких грунтах, в тоннелях, коллекторах; значительные — в остальных грунтах; очень значительные — в вечномерзлых грунтах; меньше средних — в кабельной канализации. Изгибы, кручения, удары, вибрация.Воздействие грызунов
Циклическая смена температур в диапазоне рабочих температур. Повы-шенная относительная влажность. Пониженное атмосферное давление. Плесневые грибы. Влага и вода Химическое воздействие
Импульсный ток молнии. Индуктированное напряжение от источников высокого напряжения
Подвесные Растягивающие и раздавливающие нагрузки: средние — при подвеске на опорах ВЛС, эл.ж.д. и низковольтных ЛЭП; значительные — при подвеске на опорах высоковольтных ЛЭП. Вибрация. Пляска проводов. Ветер
Циклическая смена температур в более значительном диапазоне рабочих температур. Атмосферные осадки (дождь, снег, иней). Воздействие прямого солнечного излучения. Соляной туман. Химическое воздействие
Импульсный ток молнии. Термическое воздействие
тока молнии
Подводные Растягивающие и раздавливающие нагрузки — очень значительные. Высокое избыточное гидростатическое давление
Прямое длительное воздействие воды. Циклическая смена температур в диапазоне рабочих температур (меньшем, чем для подземных)
Распредели-тельные и станционны
е
Растягивающие и раздавливающие нагрузки: близкие к средним для распределительных; очень незначительные для станционных. Изгибы и удары
Прямое воздействие огня при пожарах. Циклическая смена температур в диапазоне рабочих температур (меньшем, чем для подземных)
Кабель для прокладки внутри аппаратуры. 1 – оптическое волокно; 2 – армидные полимерные нити; 3 – внешняя ПВХ оболочка.
Пример условного обозначения ОК
Марки кабелей и рекомендуемые условия прокладки
опн-дпс-06-016 Е08-15Фирма-изготовитель – Оптен
Тип центрального силового элемента
Д – диэлектрический;
С – стальной;Т – трубчатый
сердечник
Тип внутренней оболочкиП – полиэтиленовая;В – из материала повышенной теплостойкости;Н – из материала, не распространяющего горение;Г – из галогенонесодержащего материала, не распространяющего горение;А – двухслойная: водоблокирующий слой из алюминиевой ленты с полимерным покрытием и слой из полиэтилена;О – без внутренней оболочки
Тип защитного покрова:С – однослойная броня из стальных проволок и наружная полиэтиленовая оболочка;Н – однослойная броня из стальных проволок и наружная оболочка из материала, не распространяющего горение;Г – однослойная броня из стальных проволок и наружная оболочка из галогенонесодержащего материала, не распространяющего горение;М – несущие силовые элементы из диэлектрических стержней и наружная полиэтиленовая оболочка;К – несущие силовые элементы из диэлектрических стержней и наружная оболочка из дугостойкого материала;2 – двухслойная броня из стальных проволок и наружная полиэтиленовая оболочка;Т – несущие силовые элементы из арамидных прядей и наружная полиэтиленовая оболочка;Р – несущие силовые элементы из арамидных прядей и наружная оболочка из дугостойкого материала;О – без защитного покрова
Число элементов в повиве сердечника
Число оптических волокон в кабеле
Тип оптического волокна:Е – стандартное одномодовое;С – одномодовое со смещенной дисперсией;Н – одномодовое с ненулевой смещенной дисперсией;Г – многомодовое градиентное (диаметр сердцевины 50 мкм);
Максимальное число оптических волокон в модуле
Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН
Меридианальный луч Косой луч
Геометрические дефекты ОВ
Несовпадение диаметров модового поля - приводит к увеличению потерь в соединении и появлению отражений
Неконцентричность сердцевины ОВ осложняет соединение, приводит к увеличению потерь
Некруглость сердцевины ОВ осложняет соединение, приводит к увеличению потерь и возникновению поляризационной модовой дисперсии (ПМД)
Собственный изгиб ОВ осложняет сращивание, приводит к увеличению потерь
Выбор кабеля1. Определиться с заводом-изготовителем – сертификаты ФСК, стык с
существующим кабелем2. Определить способ прокладки - конструкция
3. Необходимость прокладки по помещению или совместно с силовыми кабелями – негорючая оболочка
4. расстояние передачи – тип волокна SM,MM5. Количество волокон в кабеле с запасом
Таблица соответствия марок производимых волоконно-оптических кабелей в России
Нормативка1. Сертификация1.1 В соответствии с Постановлением Правительства РФ «Об утверждении перечня
средств связи, подлежащих обязательной сертификации» от 25 июня 2009 г. N 532, оптический кабель не входит в данный перечень. Поэтому он подлежит только декларированию в Федеральном агентстве связи. Декларация является единственным и достаточным документом, подтверждающим право использования данного оптического кабеля в единой сети электросвязи Российской Федерации.
1.2 Согласно «Правилам проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи» для подвески допускается применение только самонесущих диэлектрических оптических кабелей. В случае применения такого типа кабеля на объектах ФСК ЕЭС и МРСК, требуется Заключение аттестационной комиссии о соответствии кабеля требованиям стандартов ФСК ЕЭС с рекомендацией к применению. Для соединения самонесущего оптического кабеля с аппаратурой связи иногда требуется оптический кабель ввода с прокладкой в кабельной канализации, лотках, трубах или грунте. Предпочтительной является полностью диэлектрическая конструкция, соответствующая условиям применения. При прокладке внутри зданий или рядом с силовыми кабелями, оболочка ОК не должна поддерживать горение. Кроме деклараций о соответствии в Минсвязи, дополнительных документов на оптические кабели ввода не требуются.
2.1.ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ НА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4-35 КВ
2.2. ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ НА ВОЗДУШНЫХЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 110 KB И ВЫШЕ