2017-12-16
1104
По назначению на существующих сетях связи ВОСП (аппаратура и ВОЛП) могут быть также разделены на магистральные, зоновые и городские.
Магистральные ВОСП предназначены для образования больших объемов информации и передачи на большие расстояния (сотни и тысячи километров) на магистральных первичных сетях связи (СМП) с использованием магистральных ОК. Такие ВОСП базируются на основе каналообразующих цифровых многоканальных систем передачи (ЦМСП) с использованием ИКМ-480, И КМ-1920 и ИКМ-7680 каналов тональной частоты и маркируются соответственно «Сопка-3», «Сопка-4» и «Сопка-5».
На внутризоновых первичных сетях (ВЗПС) рекомендуется использовать серийно выпускаемую аппаратуру «Сопка-2» на основе ЦМСП ИКМ-120; «Сопка-3» и «Сопка-ЗМ» - на основе ИКМ-480. В табл. 2.1 приведены некоторые характеристики аппаратуры ВОСП.
На линиях внутризоновой связи рекомендуется применять ОК с медными жилами для организации дистанционного электропитания аппаратуры необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП). Основные характеристики ОК, предназначенных для применения на магистральной и внутризоновой сетях связи, приведены в табл. 2.2.
Комбинированные ОК, содержащие металлические элементы, должны быть оборудованы защитными покровами типов Шп, БпШп, КпШп и должны применяться в проектах с учетом особенностей, указанных в табл. 2.3.
| Характеристики ВОСП таблица 2.1 | ||||||||
| Типаппаратуры | Областьприменения | Число канав попареОВ | , мкм | Энергетическийпотенциал дБ,ЛД/СД | ТипОВ | ,дБ/км | ТипОК:линейный | |
| станочный | ||||||||
| «Соната- 2»* | ГТС | ,85 | Многомодовое ступ. | ; 5 | ОК-50-1 | |||
| ОН-50-1 | ||||||||
| ИК | ГТС | ,85 | 50/34 | Многомодовое град. | ; 5 | ОК-50-2 | ||
| М-102- 4/5 | ||||||||
| ОН-50-1 | ||||||||
| ,3 | 37/24 | Многомодовое град. | ,7; 10 | ОКК-50… | ||||
| ОКС-50… | ||||||||
| «Сопка-Г» | ГТС | ,3 | Многомодовое град. | ,7; 10 | Тот же | |||
| ,3 | Одномодовое | ,0 | ОКК-10… | |||||
| ОКС-10… | ||||||||
| «Сопка-2» | ВЗПС | ,3 | ,7; | ОЗКГ-1 | ||||
| Многомодовоеград. | 1,0; 1,5 | ОН-50 | ||||||
| «Сопка-3» | ВЗПС | 4-80 | ,3 | Тот же | тот же | Тотже | ||
| «Сопка-3М» | ВЗПС, СМП | 4-80 | ,55 | Тот же | тот же | Тотже | ||
| «Сопка-4» | СМП | 19-20 | ,3 | Одномодовое | ,7; 1,0 | ОМЗКГ-10 | ||
| ОН-50 | ||||||||
| «Сопка-5» | СМП | 76-80 | ,55 | Тот же | ,3 | - |
Волоконно-оптическая система передачи ВОСП-1920 («Сопка-4») — это комплекс аппаратуры и ОК для передачи четверичных потоков со скоростью 139,264 Мбит/с по одномодовому ОК типа ОМЗКГ-10 или ОМЗВ-10 с диаметром сердцевины ОВ 10 мкм, затуханием сигналов на оптической несущей длине волны λ = 1,3 мкм не более 0,7 дБ/км. При этих параметрах ОК и энергетическом потенциале 38 дБм длина регенерационного участка —30км.
*-снята с производства
| Таблица 2.2Характеристики оптических кабелей | |||
| Характеристики | СМП и ВЗПС | ВЗПС | |
| «Калибр-4» | «Калибр-5» | «Калибр» | |
| Марка ОК | ОМЗКГ(ОМЗВ)-10-1-0,7-4(8) | - | ОЗКГ-1-0,7- 4(8) |
| Количество ОВ | 4; 8 | 4; 8; 16 | 4; 8 |
| Тип ОВ | Одномодовые | Градиентные | |
| Длинна волны,мкм | 1,3 | 1,55 | 1,3 |
| Полосапропускания,МГЦ*км | - | - |
| Дисперсия, пс/нм*км, не более | 3,5 | 1,0 | - |
| ЗатуханиеОВ,дБ/км | 0,7 | 0,3 | 0,7; 1,0; 1,5 |
| Длинарегенерационногоучастка, км | Определяетсярасчетом | ||
| Номинальнаястроительнаядлина,км | 2,0 | 2,0 | 2,2 |
| Наличиемедных жил | Нет | Нет | 4*1,2мм |
| Наличиестальной брони | 12проволок | Нет | 8…14проволок |
| Растягивающее усилие, не менее | Масса 1км кабеля | 3000Н (300 кГс) | |
| Раздавливающееусилие, не менее | |||
| Срокслужбы,лет | |||
| Надежность(наработка)строительной длины, ч |
ОК типа ОМЗКГ-10 («Кадибр-4») рассчитан на прокладке в кабельной канализации, трубах, блоках и коллекторах, в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, и в воде при пересечении неглубоких болот, несудоходных и несплавных рек со спокойным течением, с обязательным заглублением в дно. Кабель можно прокладывать как ручным, так и механизированным способом.
Кабель ОМЗВ-10 предназначен для прокладки через судоходные и сплавные реки, болота глубиной более 2 м. Кабель имеет, как и ОМЗКГ, центральный профилированный элемент, в пазы которого (см. рис. 3.1,г)укладываются оптические волокна, и заключен в металлическую (медную или алюминиевую) трубку толщиной 0,6 мм. Поверх трубки накладывается слой
полиэтилена толщиной 1,5 мм, далее — броня из стальных проволок и наружная полиэтиленовая оболочка толщиной не менее 2,5 мм.
Таблица 2.3
Преимущества и недостатки металлических элементов в ОК
| ОК без металлическихэлементов | Комбинированные ОК | ||
| Преимущества | Недостатки | Преимущества | Недостатки |
| Не подвержены электромагнитным влияниям и ударам молнии | Отсутствие жил ДП, электромагнитное питание от внешних источников | Возможность организации ДП по медным жилам | Необходимость защиты от внешних электромагнитных влияний и ударов молнии |
| Меньше наружный диаметр и масса. Строительная длина 2…3 км. | Отсутствие системы поиска трассы и глубины залегания ОК | Наличие системы и приборов для определения трассы и глубины прокладки ОК | Увеличение наружного диаметра и массы, уменьшение строительной длины |
| Экономия меди и стали | Отсутствие контроля технического состояния ОК | Возможность постоянного контроля технического состояния ОК по сопротивлению изоляции | Дополнительный расход меди и стали |
| Невозможность прокладки на речных переходах, в районах вечной мерзлоты и заселенных грызунами | Металлическая оболочка гарантирует защиту от проникновения влаги | Усложнение монтажа соединительных муфт | |
| Использование силового элемента из стеклопластика повышает стоимость ОК вдвое | Возможность прокладки в любых зонах и грунтах. Большое растягивающее усиление, чем у ОК без металлических элементов |
Для организации большого количества каналов тональной частоты намечается внедрение на магистральных сетях связи комплекса аппаратуры ВОСП-7680 («Сопка-5»). С помощью этой аппаратуры молено передавать четыре четверичных потока с линейной скоростью 565 Мбит/с по одномодовому О К с затуханием сигналов на оптической несущей длине волны λ = 1,55 мкм не более 0,3 дБ/км. При энергетическом потенциале 25дБм длина регенерационного участка — 70 км. В дальнейшем эта система сможет заменить ВОСП-1920 и, сохранив длину ее регенерационного участка (30 км), в четыре раза увеличит пропускную способность. Эта аппаратура совместима с ОК типа «Калибр-5» с 4, 8 и 16 оптическими волокнами без металлических элементов — для прокладки на СМП в грунтах всех категорий, в том числе в районах вечной мерзлоты, кроме прокладки через судоходное, сплавные рекии глубокие болота; с 4 и 8 0В с четырьмя медными жилами — для прокладки на ВЗПС.
На магистральной сети целесообразно прокладывать ОК без металлических элементов, в том числе и без медных жил дли дистанционного электропитания. Дистанционное электропитание аппаратуры НРП в этом случае можно организовать по трем вариантам:
автономно с помощью термоэлектрических генераторов на основе радиоизотопных источников (РИТЭГ);
от сети переменного тока напряжением 220 В с подводкой (прокладкой)кабельной или воздушной ЛЭП;
прокладкой отдельного симметричного кабеля связи или использование запаса электроэнергии от дистанционного электропитания действующей линии передачи.
Основными оптическими системами передачи на внутризоновых сетях связи являются ВОСП-120 («Сопка-2») и ВОСП-480 («Сопка-3»). Эти системы предназначены для образования вторичных и третичных цифровых трактов по градиентному ОК. типа ОЗКГ-1 («Калибр») и позволяют организовать по паре ОВ соответственно 120 или 480 каналов ТЧ. Расстояние между регенераторами в среднем — 25 км.
- Кабель ОЗКГ-1 предназначен для прокладки ручным и механизированным способом в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, и в воде при пересечении неглубоких болот,несудоходных и не сплавных рек со спокойным течением, с обязательным заглублением в дно, а также в кабельной канализации, трубах, блоках и коллекторах.
Кабель марки ОК-50-2-3(5)-4(8) предназначен для городских телефонных сетей, для прокладки в телефонной канализации, трубах, блоках и коллекторах ручным и механизированным способом, в диапазоне температур от —40 до +55°С. Конструкция кабеля представлена на рис. 3.1,6.Оптическое волокно градиентное, защитная трубка 4 — фторопласт или
полиэтилен, возможен поливинилхлорид (ПВХ) с применением заполняющих нитей. Наружная оболочка ОК полиэтиленовая. Вместо ОВ при необходимости размещается кордель-заполнитель из синтетических высокомодульных (СВМ) нитей в ПВХ оболочке.
Коэффициент затухания ОВ — 3 или 5 дБ/км. Числовая апертура — (0,2± 0,02). Диаметр сердцевины - 50 мкм. Число ОВ в ОК - 4; 8; 16. Строительная длина — 2000 м.
Р и с. 2. Г. С трук тур н а я с х е м а В ОС П
Структурная схема ВОСП на базе цифровой МСП с ИКМ приведена нарис. 2.1, где представлены два комплекта оконечного оборудования и волоконно-оптический линейный тракт. Оконечное оборудование размещается в пунктах А и Б, состоит из стандартной канало- игруппобразующей ИКМ аппаратуры и оборудования стыка с оптическим трактам. Оборудование стыка содержит преобразователи кодов (FTК) иоптоэлектронные модули — передающий (ПОМ) и приемный (ЛРОМ),линейный регенератор (ЛР). Преобразователь кода и пункте А преобразует биполярный квазитроичный сигнал (например, в коде HDB-3 ИКМ аппаратуры) в униполярный код (например, СМI), подходящий для передачи по ОВ.
ПОМ преобразует электрические импульсы этого кода в оптические. На приемном конце в пункте Б оптические импульсы превращаются в ПPOM вэлектрические, которые регенерируются в ЛР7 а затем в приемном ПК преобразуются в электрические импульсы квазитроичного кода (HDB-3),поступающие в аппаратуру ИКМ. Аналогично осуществляется передана в направлении Б —Л.
Волоконно-оптический линейный тракт содержит минимум два ОВ в ОК, которые подключаются к аппаратуре с помощью разъемных оптических соединителей (РОС). Через определенные участки, называемые участками регенерации, включаются обслуживаемые или необслуживаемые регенерационные пункты (НРП), предназначенные для регенерации импульса,искаженного вследствие потерь и дисперсии з тракте. Длина участка регенерации зависит от величины потерь и дисперсии в ОВ, скорости и требуемого качества передачи (коэффициента ошибок) и электрических показателей ПОМ и ПРОМ.
Р и с. 2.2. С трук т ур н а я с х е м а НРП
Принцип работы НРП поясняет структурная схема, представления нарис. 2.2, где УК — усилитель-корректор, ПУ — пороговое устройство, УС — устройство синхронизации. В НРП происходит преобразование ослабленных и искаженных оптических сигналов в электрические, усиление их, выработка исходной формы и временных соотношений сигналов, после чего они снова преобразуются в оптические. Со стороны А и со стороны Б к НРП подводятся по два ОВ, одно из которых используется для передачи сигналов в направлении А — Б, другое — в направлении Б — А. Если в ОК используются m пар ОВ для работы m систем передачи, то в регенерационном пунктеустанавливаются m регенераторов. Аналогичный линейному регенераторуНРП блок ЛР устанавливается на приемной стороне оконечной станции.Могут быть реализованы в одномодовом режиме передачи ВОСП, вкоторых полная компенсация дисперсии сигналов осуществлена без участиярегенераторов подходящим выбором параметров одномодового ОВ и длиныволны оптической несущей. В таких ВОСП нетнеобходимости врегенераторах, потери же компенсируют оптическими усилителями (ОУ),размещаемыми через определенные усилительные участки. Структурная схема оконечного оборудования такой ВОСП совпадает со схемой,представленной на рис. 2.1, в линейном же тракте НРП должны быть замененыоптическими усилителями (рис. 2.3). Структурная схема одного из вариантовоптического усилителя представлена на рис. 2.4,
Р и с. 2.3. Структурная схема В О С П при скомпенсированной полной дисперсии
где АОВ — активное ОВ, длиной порядка 15... 18 м, состоящее изоболочки и двуслойной одномодовой кварцевой сердцевины, внутренний сдойкоторой легирован активными химическими элементами — эрбием Er или неодимом Nd;
Рис. 2.4. Структурная схема оптического усилителя
НО — направленный ответвитель; ЛН — лазер накачки, длина волныизлучения которого должна быть меньше рабочей длины волны оптической несущей настолько, чтобы возможно было на приеме в оконечном пункте выделить оптическую модулированную несущую с помощью оптического фильтра нижних частот ФНЧ.
Для уменьшения встречного потока, возникающего от неоднородностей в ОВ и конечной развязки между плечами НО, на выходе каждого оптического усилителя необходимо включать оптические вентили (изоляторы) ВО, в роли которых, например, могут быть использованы отрезки самофокусирующих анизотропных оптических волокон, принцип работы которых описан в подпараграфе 4.4.4, а также в работах {8, 11}. При проектировании волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) сцелью повышения надежности, уменьшения эксплуатационных расходов и капитальных затрат, связанных с развитием на перспективу, рекомендуется в соответствии с РД 45.047-99 ориентироваться:
- на использование оптического кабеля (ОК) только с одномодовыми оптическими волокнами (ОВ) даже на участках сети с малой пропускной способностью;
- применение ОК с резервными ОВ;
- применение более высокоскоростной аппаратуры линейного тракта (на одну или две ступени иерархии для ЦСП ПЦИ и на один или двауровня CTM-N в ЦСП СЦИ), по сравнению с исходными данными в части требуемой пропускной способности.
Действительно, при внедрении первых поколений ВОСП на местных и внутризоновых первичных сетях использовались ОК с многомодовыми ОВ.Сегодня эти ВОЛП бесперспективны, так как не позволяют увеличить при работе во втором окне прозрачности (при длине участка регенерации 30 км)
скорость передачи выше Е3 (480 ОЦК).Появление и дальнейшее совершенствование одномодовых ОВ позволило резко увеличить предельную величину произведения ВхL, где В -скорость передачи, L - длина участка регенерации. Например, для ОК с самыми дешевыми ОВ при длине L = 100 км предельная скорость передачи соответствует уровню СТМ-16 (30 тысяч ОЦК). Кроме того, отличием одномодовых ОВ от многомодовых является и то, что предельная L в зависимости от скорости передачи В определяется не только параметрами среды(хроматическая дисперсия), но и параметрами аппаратуры (ширина спектра оптического излучения). Таким образом, на том же типе ОК, при той же L скорость передачи в оптическом волокне может быть увеличена путем замены аппаратуры (или источника излучения). Такие ВОЛП уже имеют более долгосрочную перспективу.
Целесообразность прокладки ОК с резервными ОВ имеет несколько аспектов. Во-первых, это обеспечивает запас по пропускной способности ВОЛП на перспективу развития, так называемый пространственный способ уплотнения информации. При этом увеличение числа ОВ в ОК в 10 раз приводит к увеличению затрат на сооружение ВОЛП всего на 20 %. Во-вторых, это обеспечивает эффективное использование резервных ОВ для увеличения надежности функционирования ВОЛП. При этом резервные ОВ могут быть использованы:
— для замены рабочих, если их параметры в процессе прокладки или эксплуатации вышли за допустимые пределы;
—для организации переключения на резервный линейный тракт дляВОЛП ПЦИ или на резервную мультиплексную секцию для ВОЛП СЦИ;
— для обнаружения и локализации причин постепенно развивающихся отказов без перерыва связи путем подключения оптического рефлектометра к резервным ОВ, если эти причины являются общими для всех ОВ в ОК (например, в случае перегибов в ОК из-за смещения грунта, повреждения соединительной муфты и т.д.).
Целесообразность применения более высокоскоростной аппаратуры окончания линейного тракта (АЛТ) по сравнению с требуемой пропускной способностью легко поясняется примером на рис. 1.1 для случая проектирования системы ИКМ-120 на ОК. Для простоты на рисунке изображено одно направление передачи.
В первом варианте (рис. 1.1, а) для этого используется только АЛТ для передачи цифрового потока Е2 (АЛТ-2), во втором варианте (рис. 1.1 ,б) для этого используется уже АЛТ для передачи цифрового потока Е3 (АЛТ-3) идополнительно комплект третичного временного группообразования (ТВГ).
На первый взгляд, значительные дополнительные аппаратные затраты во втором варианте тем не менее приводят к увеличению затрат в целом на сооружение ВОЛП всего на 0,5... 1,0 %. Зато получаем огромный выигрыш при необходимости увеличения скорости передачи в перспективе. Практически это не связано ни с какими дополнительными затратами и не приводит к перерыву связи.
Рис. 1.1. Вариант передачи Е2 по ОК (а) и вариант передачи Е2 в составе
