ВОЛС — Урок 006. Монтаж волоконно-оптических линий связи
Наиболее ответственной операцией в процессе строительства ВОЛС, предопределяющей качество и дальность связи, является монтаж оптических волокон. Такое соединение волокон и монтаж кабелей производятся как в процессе производства, так и при строительстве и эксплуатации кабельных линий.
Монтаж подразделяется на постоянный (сварка волокна) и временный (разъемные соединители). Соединители оптических волокон, как правило, представляют собой арматуру, предназначенную для юстировки и фиксации соединяемых волокон, а также для механической защиты сростка.
Основными требованиями к соединителям являются:
- простота конструкции;
- малые переходные потери;
- устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям;
- надежность;
- Дополнительно к разъемным соединителям предъявляется требование неизменности параметров при повторной стыковке.
Потери, вносимые соединением оптических волокон в тракт передачи кабеля, делятся на внешние и внутренние .
ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО, ФАКТЫ ПРО ОПТОВОЛОКОННЫЙ КАБЕЛЬ СВЯЗИ, от которых вы обоссытесь
Внешними называются потери, связанные с особенностями метода соединения, в том числе с подготовкой концов волоконных световодов, и включающие в себя поперечное смещение сердцевины, разнесение торцов, наклон осей, угол наклона торца волокна, френелевские отражения.
Внутренними называются потери, связанные со свойствами самого оптического волокна и обусловленные, например, вариациями диаметра сердцевины, числовой апертуры, профиля показателя преломления, нециркулярностью сердцевины, неконцентричностью сердцевины и оболочки.
Внутренние потери
Внутренние потери являются следствием соединения двух неодинаковых оптических волокон, обладающих в основном различными диаметрами и числовой апертурой.
При прямом распространении света (слева направо) потери на стыке равны нулю, при обратном направлении распространения света часть периферийных лучей переходит в оболочку оптического волокна с меньшим диаметром и теряется.
В одномодовых волоконных световодах внутренние потери не зависят от направления передачи и определяются только несоответствием диаметров поля моды сопрягаемых оптических волокон.
Возможным источником потерь является также неконцентрическое размещение сердцевины внутри светоотражающей оболочки. То есть сердцевина оптического волокна смещена относительно центральной точки оптического волокна. Также дополнительные потери в оптическом волокне может вносить неидеальная форма поперечного сечения оптического волокна в кабеле .
Также внутренние потери могут быть обусловлены неравенством диаметров оболочек оптического волокна. Что может сказаться при механическом соединении оптических волокон.
Внутренние потери, обусловленные:
а — неконцентричностю;
ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ВМЕСТО ВИТОЙ ПАРЫ МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ КАЖДЫЙ! САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ МОНТАЖ ОПТОВОЛОКНА
б — эллиптичностью формы сердцевин.
Внутренние потери, обусловленные неравенством диаметров оболочек
Внешние потери
Внешние потери обуславливаются четырьмя основными причинами:
- радиальным смещением оптических волокон;
- угловым смещением;
- осевым смещением;
- качеством торцов.
Оптическое волокно в соединителе должно размещаться вдоль его центральной оси. Если центральная ось одного волокна не совпадает с такой осью другого, то неизбежно появляются потери за счет радиального смещения . Также, если соединение двух оптических волокон разделено небольшим зазором (осевое смещение), то оптическое волокно становится подверженным дополнительному виду потер.. Который обусловлен действием френелевского отражения, которое связано с разницей показателей преломления волокон и среды в зазоре (обычно воздуха).
Френелевское отражение:
а — при отсутствии воздушного зазора;
б — при наличии воздушного зазора.
Отражение на границе раздела двух сред характеризует я параметром R, который представляет собой отношение мощности отраженной волны к мощности входной волны.
Также сколы обработанных оптических волокон должны быть перпендикулярны осям волокон и параллельны друг другу при соединении. Потери, связанные с угловым рассогласованием ориентации оптических волокон относительно друг друга ( угловое смещение ), приведены на рисунке. Уровень потерь в этом случае также определяется величиной числовой апертуры NA.
Потери при угловом смещении
Монтаж оптических волокон
В процессе монтажа оптической магистрали осуществляется стационарное (неразъемное) соединение отдельных строительных длин кабеля. При вводе ВОК в здание или регенераторные для многократного соединения-разъединения с оптоэлектронным оборудованием применяются разъемные соединители — коннекторы. Соединение оптических волокон осуществляется в определенной последовательности. Вначале осуществляется подготовка торцов оптических волокон, а потом производится сращивание.
До начала соединения двух волоконных световодов требуется некоторая подготовка торцов волокон, которая заключается в удалении первичного защитного покрытия волокон с последующей заготовкой гладкого торца путем скалывания или шлифовки. Для удаления первичного покрытия с оптического волокна можно использовать как химические способы зачистки, так и механические.
Скалыванием называют подготовку торца оптического волокна с нанесением царапины и последующим разломом. В идеале скол оптического волокна должен быть перпендикулярен. Любое отклонение не должно превышать 1—2 о .
В одномодовом соединении с плоскими отшлифованными торцами и при наличии воздушного зазора между сопрягаемыми волокнами часть энергии отражается назад к источнику и создает возвратные потери. Одним из способов уменьшения возвратных потерь является закругление концов оптических волокон при шлифовке.
Сращивание осуществляется методом сварки или с помощью механического сростка . В качестве инструмента используется электрическая дуга , возникающая между электродами, пламя газовой горелки или лазер. По принципу действия сварочные аппараты подразделяются на аппараты с ручным управлением, полуавтоматические и автоматические. Механическое сращивание подразделяется на активное или пассивное в зависимости от того, производится ли выравнивание оптического волокна для оптимизации потерь или нет.
При механическом сращивании отдельных волокон доминируют три технологии :
- четырехстержневые направляющие компании TRW;
- эластомерные сростки компании GTE;
- вращаемый сросток компании AThttps://evileg.com/ru/post/27/» target=»_blank»]Источник[/mask_link]
Способы монтажа кабеля ВОЛС
Способы монтажа оптоволокна остаются одним из ключевых факторов, определяющих успешность реализации проекта в целом. Это могут быть и стандартные, наиболее часто встречающиеся методы, например, прокладка непосредственно в открытом грунте или в кабельной канализации, и новые, но до сих пор редко применявшиеся, вроде монтажа кабеля ВОЛС путем горизонтального бурения, укладки прямо в дорожном покрытии (в большинстве случаев в асфальте) или в виде навивки на грозотросcе.
Монтаж оптоволокна в помещениях
В зданиях и сооружениях, если есть такая возможность, лучше все-таки использовать уже проложенные кабельные каналы или размещать кабель за подвесным потолком, или же, напротив, под фальшполами. Также можно производить монтаж волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в специально предназначенных для этого лотках. Прокладка кабеля в помещениях имеет свои особенности.
Так, в процессе работы обязательно нужно внимательно контролировать радиус изгиба кабеля. Нельзя допускать, чтобы он оказался меньше допустимого параметра для задействованного вида кабеля. В последнее время, правда, появились волокна, допускающие и малый радиус изгиба, но их достаточно высокая стоимость пока препятствует их массовому распространению.
Нельзя забывать и о том, что все материалы, используемые при монтаже кабеля ВОЛС, должны обладать сертификатом пожарной безопасности.
Монтаж оптоволокна под землей
В этом случае провод укладывают и в специальную кабельную канализацию, и прямо в открытый грунт. Если используется первый способ, основными требованиями к кабелю являются его защита и герметичность, для минимизации риска повреждения и проникновения влаги.
При втором способе волоконно-оптический кабель закладывается непосредственно в землю. Для этого его нужно разместить в траншее глубиной порядка одного метра. Важно оставить достаточный запас длины там, где будут соединяться отдельные отрезки проводов, а также на двух концах кабельной трассы.
Монтаж ВОЛС воздушным способом
Воздушный способ прокладки оптического кабеля требует проведения точных предварительных расчетов всех нагрузок, воздействующих на воздушно-кабельный переход. При этом методе проведения работ необходимо рассчитывать общую длину кабеля с учетом провеса, способного изменяться по причине колебаний температуры, а также силы его натяжения. Если монтаж самонесущего кабеля произведен качественно, его натяжение не превысит 60% от величины его предельной прочности при риске вероятного разрыва. Какой бы способ монтажа ВОЛС не был выбран, производящая его организация должна обеспечить менее всего напряженные условия и неукоснительно соблюдать действующие правила выполнения всех видов работ, придерживаясь также и предписанных изготовителем оборудования ограничений на физическом уровне.
Все это может компания ALP Group, на протяжении длительного времени реализовавшая множество сложнейших проектов, предусматривавших монтаж волоконно-оптического кабеля при построении структурированной кабельной системы. Большой опыт, накопленные знания и умение применять на практике новейшие, наиболее перспективных технологии, позволяют команде ALP достойно справляться с труднейшими задачами, неизменно добиваясь ожидаемого успеха.
Основной этап производства работ по монтажу ВОЛС
От того, насколько качественно и грамотно будут выполнены все необходимые действия на этой стадии, будет зависеть и стабильность функционирования линий связи, и необходимая скорость передачи данных в процессе эксплуатации кабельной системы. В подавляющем большинстве случаев в список работ, которые предполагает монтаж оптоволокна, входит не только, собственно, прокладка самого провода, но и соединение различных его сегментов в единую линию.
Для осуществления данного действия обычно применяют или сварку, или механическое совмещение. Надо сказать, что оба этих способа обладают собственными преимуществами и недостатками.
Сварку оптических волокон можно выполнить, используя специальный сварочный аппарат. Для этого:
- разделывают кабель;
- подготавливают оптоволокно;
- скалывают кабель при помощи высокоточного скалывателя;
- сваривают кабель;
- проверяют результат.
В случае, если вдруг соединение не будет соответствовать установленным требованиям, его придется сломать, чтобы повторить все действия по новой. Данным типом соединения, который специалисты называют сварным, обычно пользуются при монтаже оптического волокна на магистралях или в сетях доступа, потому что этот метод более надежен, чем второй — механическое соединение, что неоднократно доказывалось во время эксплуатации систем. Он помогает снизить вероятные потери вплоть до 0,01 dB.
Как работает сварочный аппарат с оптоволокном: волокна нагреваются до уровня температуры, при котором происходит плавление стекла на участке соединения, когда между электродами возникает дуговой разряд.
При механическом соединении волокна сращиваются внутри особого устройства — соединителя. Там, где нужно соединить провода, волокна скрепляются специальными защелками, участок между ними заполняет иммерсионный гель с оптическими характеристиками, похожими на параметры, которыми обладает сердцевина оптоволокна. Это приводит к минимизации отражения и затуханию сигнала в зоне, где было произведено механическое соединение.
Описанный способ гораздо проще, чем сварка, но у него есть серьезный недостаток: когда гель будет постепенно высыхать, это будет негативно отражаться на характеристике соединения, и со временем соединитель нужно будет заменить новым или же все-таки сварить отрезки кабеля вместе.
Обычно механический способ соединения применяют во время срочного ремонта сети, если, конечно, отсутствует сварочный аппарат. В последние годы вместо механического соединителя все чаще пользуются сварным соединением. Специалисты рекомендуют механическое соединение там, где присутствует высокая опасность взрыва, в первую очередь в шахтах, где нельзя применять сварочный аппарат.
Пригласите для монтажа волоконно-оптических линий связи ALP Group, чтобы быть уверенными в том, что все работы будут произведены правильно, с учетом действующих технических требований и соблюдением норм безопасности.
ИсточникВОЛС: волоконно-оптические линии связи
ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС имеет партнерские отношения с ведущими разработчиками решений по созданию структурированных кабельных систем. Компания обладает полным пакетом действующих лицензий, позволяющим осуществлять весь комплекс работ по сетевой интеграции на разноотраслевых объектах.
Специалисты компании осуществляют полный цикл проекта по построению или модернизации сетевой инфраструктуры заказчика, построению ВОЛС и СКС – начиная от аудита до запуска системы и ее последующего технического обслуживания.
В то время как возможности медных кабельных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления, перспективы использования ВОЛС становятся все экономичнее и эффективнее. Сегодня ВОЛС, безусловно, являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того волоконно-оптические линии связи невосприимчивы к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи.
Основные понятия и области применения ВОЛС
Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) – это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно».
Волс – это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии Волс помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.
ВОЛС в основном используются при построении объектов, в которых монтаж СКС должен объединить многоэтажное здание или здание большой протяженности, а также при объединении территориально-разрозненных зданий.
Структурная схема ВОЛС, применяемой для создания подсистемы внешних магистралей, изображена на рисунке.
Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей (ВОК)
Волоконно-оптические кабели, применяемые при проектировании и монтаже СКС, предназначены для передачи оптических сигналов внутри зданий и между ними. На их основе могут быть реализованы все три подсистемы СКС, хотя в горизонталь ной подсистеме волоконная оптика пока находит ограниченное применение для обеспечения функционирования ЛВС. В подсистеме внутренних магистралей оптические кабели применяются одинаково часто с кабелями из витых пар, а в подсистеме внешних магистралей они играют доминирующую роль.
В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на три основных вида:
- кабели внешней прокладки (outdoor cables);
- кабели внутренней прокладки (indoor cables);
- кабели для шнуров.
Кабели внешней прокладки используются при создании подсистемы внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Основной областью использования кабелей внутренней прокладки является организация внутренней магистрали здания, тогда как кабели для шнуров предназначены в основном для изготовления соединительных и коммутационных шнуров, а также для выполнения горизонтальной разводки при реализации проектов класса «fiber to the desk» (волокно до рабочего места) и «fiber to the room» (волокно до комнаты). Общую классификацию оптических кабелей СКС можно представить в виде как показано на рисунке.
Преимущества ВОЛС
Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.
Широкая полоса пропускания – обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в 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. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное 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 до 100 км и более.
Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой ибыточностью кода.
Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.
Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно «одеть» в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.
Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить «взламываемый» канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.
Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических «земельных» петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.
Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.
Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. 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.
Длительный срок эксплуатации. 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 приемо-передающих систем.
Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.
Источник