Фриман Р.Л. Волоконно-оптические системы связи

Подождите немного. Документ загружается.

предусмотреть возможность восстановления армированной защитной

оболочки вокруг сростка, чтобы она могла противостоять давлению воды без

утечки.

Вертикальная прокладка для зданий, башен, мостов и т.д. Подход,

используемый для организации ввода ВОК в здание, очень похож на тот, что

применяется для металлических кабелей. Поэтому следует использовать тот

же набор крепежных средств.

Эпоксидные анкерные блоки вставляются, чтобы фиксировать ВОК и

кабельную структуру вместе, там, где кабель прокладывается вертикально в

здании, на опоре моста или подобных структур. При этом предлагается со-

блюдать следующие правила закрепления:

- для внутренних оконечных кабелей - каждые 3 метра или меньше;

- для заполненных кабелей - каждые 30 метров или меньше.

Располагайте первый анкерный блок в верхней части вертикальной

секции. Следует предусмотреть, чтобы каждый анкерный блок был

зафиксирован механически в вертикальном стояке. Рекомендуется, чтобы

кабельные сростки были удалены, насколько это возможно, от верха и низа

вертикальной секции.

Положение сростков и защита. Стыки/сростки в кабельных

колодцах располагаются ближе к верхней части колодца и как можно ближе

к его стенкам, так чтобы эта позиция создавала наибольшую защиту от

возможных механических нагрузок, возникающих, если обслуживающий

персонал случайно наступит на стык/сросток. Муфты со сростками и

стыками кабелей непосредственной прокладки в грунт или резервную трубу

также должны быть уложены в грунт.

Муфты для сращивания/стыковки должны располагаться как можно

ближе к трассе кабельной прокладки. Они должны быть сконструированы

так, чтобы вьщерживать прямую прокладку в грунт, также как и установку в

колодце. Пластиковая сетка используется для покрытия таких муфт. В них

должна быть предусмотрена возможность размещения лишнего витка кабеля

с физической защитой от ручных средств извлечения муфты.

11.3.3.6. Максимальное растягивающее усилие ВОК

Существуют ограничения на растягивающее усилие при протягивании

кабеля при его установке, протягивании в коллекторе, вдоль траншей или

вдоль любой направляющей системы. В табл. 11.4 приведены некоторые

нормативные значения таких растягивающих усилий для типичного ВОК.

Эти максимальные значения натяжения никогда не должны превышаться.

Избыточные усилия приводят к постоянному удлинению кабеля. Удлинение

может вызвать порчу кабеля из-за обрыва волокон.

Замечания по поводу протяжки кабеля. Хвостовая нагрузка — это

натяжение кабеля, вызванное массой кабеля, намотанного на катушку, и

устройствами торможения катушки. Она может быть минимизирована путем

использования небольшого усилия торможения или исключения торможения

в процессе сматывания кабеля с барабана. Часто отсутствие торможения

предпочтительнее. Хвостовая нагрузка может быть минимизирована путем

вращения катушки в направлении сматывания, при этом нужно быть вни-

мательным, чтобы не допустить излишнюю скорость вращения.

Таблица. 11.4

Максимальное натяжение протягивания

Конструкция и тип кабеля внешней прокладки Макс, натяжение протягивания,

Распределительный кабель, диэлектрический

Распределительный кабель, армированный

Распределительный кабель, самонесущий

С центральной трубкой, диэлектрический

С центральной трубкой, армированный

С буферной трубкой, диэлектрический

С буферной трубкой, армированный

1800

4500

2700

Источник. Из табл. на с. 7.2 в CommScope HFC Upgrade Manual [11.7],

таблица основана на ВОК компании CommonScope Optical Reach

Динамометры используются для измерения динамического натяжения

на кабеле. Они позволяют непрерывно следить за натяжением при протягива-

нии. Это позволяет отслеживать мгновенные увеличения натяжения, выз-

ванные такими факторами, как сгибание кабеля в точках входа и выхода или

в крутую петлю.

Устраняющие торможение вертлюги используются автономно или

совместно с динамометрами для того, чтобы быть уверенным, что

максимальное натяжение не будет превышено. Вертлюг с тормозным

натяжением эквивалентен устройству натяжения протягивания кабеля,

помещенному между кабельным съемником и тянущим захватом. Один такой

вертлюг должен быть использован для каждого протягиваемого кабеля.

11.3.3.7. Минимальный радиус изгиба

Минимальный радиус изгиба был рассмотрен в гл. 2, а его размеры

указаны в табл. 2.2(б). Оптоволоконные кабели часто по схеме трассы

огибают углы сооружений. Более гибкие кабели (т.е. такие кабели, которые

допускают меньший радиус изгиба) требуют меньшего натяжения

протягивания при прокладке с огибанием углов на трассе.

Нужно быть особенно внимательным, чтобы в процессе установки

кабеля радиус изгиба не был меньше минимального. Перегнутый больше

положенного кабель может деформировать и повредить волокно внутри

кабеля и вызвать скачок в характеристике затухания.

В табл. 11.5 приведены значения минимальных радиусов изгиба для

различных типов ВОК. Для оптических кабелей радиусы изгибов даются для

двух состояний: нагруженного и ненагруженного. Нагруженное состояние

означает, что кабель находится под действием натяжения протягивания и

одновременно сгибается. Ненагруженное состояние означает, что кабель не

натянут или уровень остаточного натяжения составляет около 25% от

максимального натяжения протягивания, см. табл. 11.4. Радиус изгиба в

ненагруженном состоянии также является допустимым радиусом изгиба при

хранении ВОК.

Радиус изгиба в нагруженном состоянии в процессе установки ВОЛС

должен контролироваться персоналом и оборудованием. Смазка необходи-

мых элементов оборудования помогает уменьшить натяжение протягивания,

требуемое для затягивания кабеля в кабелепровод или коллектор.

Таблица 11.5

Минимальные радиусы изгиба

Минимальный радиус изгиба, см Тип ВОК наружной прокладки/ максимальное

число волокон

Нагруженный Ненагруженный

Распределительный кабель, диэлектрический/ 18 18,5 9,2

Распределительный кабель, армированный/ 18 18,5 9,2

С центральной трубкой, диэлектрический/48 24,9 12,4

С центральной трубкой, армированный/48 25,4 12,6

С центральной трубкой, армированный/96 29,0 14,5

С буферной трубкой, диэлектрический/72 24,9 12,4

С буферной трубкой, армированный/72 27,7 13,9

С буферной трубкой, армированный/216 36,6 18,4

Источник. Из табл. на с. 7.3 в CommScope HFC Upgrade Manual [11.7].

Избыточные петли. Избыточный кабель вытягивается и организуется в

виде петель внутри кабельных колодцев, или тайников, для того, чтобы

облегчить сращивание или быть использованным в кабельной секции.

Нормально для этих целей выделяется дополнительные 5% от длины

пролета, которые сохранятся в процессе установки (в виде петель) через

регулярные промежутки. Петли должны быть уложены в каждом кабельном

колодце, или тайнике. Радиус петли не должен быть меньше минимально

допустимого радиуса изгиба ВОК.

11.4. Измерения при внешней кабельной прокладке и приемо-

сдаточные испытания

После того, как внешняя часть прокладки ВОЛ С была закончена,

рекомендуется провести следующие измерения и процедуры проверки

качества линии:

- измерение полного затухания кабеля, включая сростки и оптические

разъемы;

- измерение хроматической дисперсии;

- осмотр металлических частей;

- качество сростков;

- подтверждение (путем тестирования и вычислений) необходимых до-

пусков на обслуживание;

- осмотр оптических разъемов.

11.4.1. Полное затухание

После прокладки кабеля ВОЛС измеряется полные (из конца в конец)

вносимые потери для каждого волокна в ВОК. Длина волны источника

излучения для таких измерений выбирается так, чтобы она была

представительной для используемого в работе системы набора длин волн.

Полученное в дБ значение вносимых потерь необходимо сравнить с

вычисленным значением бюджета линии. Указанные два значения не должны

отличаться более, чем на 1 дБ. Измерение затухания может проводиться с

помощью калиброванного светового источника и светового детектора на

удаленном конце, который также калибруется. В другом варианте можно

использовать оптический рефлектометр (OTDR). Его использование будет

обсуждаться в гл. 15. Оптический рефлектометр особенно полезен для

выявления нерегулярности в коэффициенте затухания, а также позволяет

определить дефекты и разрывы волокна в стыках, сростках и оптических

разъемах. В особых случаях, когда это определяется техническим

персоналом, осуществляющим приемо-сдаточные испытания, может быть

полезным проводить испытания на каждом конце линии.

11.4.2. Дисперсия

Если ВОЛС предназначена для транспортировки потоков со

скоростями выше 1 Гбит/с, то дисперсия может оказывать значительное

влияние на показатели системы, особенно это касается хроматической

дисперсии. Как мы отмечали в гл. 1, линия оптоволоконной связи может

быть либо из класса ограниченных по потерям, либо ограниченных по

дисперсии. При заданной спецификации производителя на волокно, мы

можем вычислить аккумулированную дисперсию, так как нам известна

общая длина рассматриваемой линии связи и дисперсионный коэффициент

волокна. С другой стороны производитель может заявить, что данное

волокно удовлетворяет всем требованиям рекомендаций ITU-T G.652, G.653,

G.654 или G.655 (см. гл. 6, разд. 6.6). Тестирование элементов волоконно-

оптической системы и системы в целом описано в гл. 15.

11.4.3. Тестирование показателей ошибок

Последней целью тестирования системы в целом является

тестирование показателей ошибок. Рекомендация ITU-T G.955 и другие

рекомендации серий G.600 и G.900 устанавливают показатель BER на уровне

-10

. Однако, в некоторых документах предлагают использовать величину

BER=10

-12

. Мы остановимся, вслед за компанией Sprint (США), на этом

значении BER.

Сколько времени мы должны ждать появления первой случайной

ошибки, когда мы проводим тест на подтверждение такого жесткого

значения показателя BER (как 10

-12

). При скорости SDH/SONET в 10 Гбит/с

для достижения значения BER=10

-10

мы должны иметь 1 битовую ошибку на

бит, которые при этой скорости мы передадим за 1 с. При BER=10

-12

мы

наработаем такую ошибку за 100 с.

Если мы уменьшим скорость, скажем до 2,5 Гбит/с, то в первом случае

это время составит 4 с, во втором 400 с, при скорости 1 Гбит/с — 16 с и 1600

с соответственно. При таком хорошем показателе измерения должны про-

водиться очень тщательно, что сделать довольно трудно, так что могут быть

использованы другие, более разумные величины.

В качестве верхнего порогового значения ITU-T используют BER=10

-3

Это значение восходит к телефонной сигнализации. Если значение BER

будет хуже, чем 10

-3

, то в телефонном канале произойдет выпадение сигнала

и пользователь услышит тон набора номера. Учитывая, что 50% трафика в

телефонной сети общего пользования приходится на голос, можно ставить

вопрос о таком значении BER. Может быть значение BER=10

-6

было бы

более приемлемым? По крайней мере оно больше удовлетворило бы тех, кто

передает данные.

11.5. Подводные кабельные системы

Длинные подводные ВОЛС представляют довольно деликатные

проблемы для проектировщиков. Оставляя в стороне тот факт, что в этих

условиях требуется специальный тип кабеля, для предотвращения порчи

кабеля за счет коррозии в морской воде, или специальные меры, для

предотвращения возможности случайно зацепить его каким-нибудь тралом,

принципиальным моментом, характеризующим проект является

доступность системы. Доступность системы и средства ее измерения

обсуждаются в гл. 12. Мы должны максимизировать показатель

доступности системы до величин порядка 99,99% и лучше. Однако наше

обсуждение здесь сфокусировано, главным образом, на наземных системах.

Подводные системы передачи — это особый тип систем и проблем.

Первое неудобство — доступ к подводным ВОСП затруднителен и

дорог. Требуется использовать специальные суда. Процедура доступа может

занять много дней. Более того во всем мире не найдется больше 40 судов,

обслуживающих такие системы во всем мире.

11.5.1. Меры по улучшению доступности

Ниже перечислены некоторые меры, которые должны быть приняты,

для того, чтобы довести доступность таких систем до «многих девяток»

(например, 99,9999+):

- для всей подводной части системы передачи необходимо

использовать элементы, подсистемы и системы улучшенной и высокой

надежности; тестирование надежности должно принять во внимание

подводное окружение (напр., давление воды и ее соленость);

- необходимо использовать избыточность (резервирование) во всех

стратегических точках;

- где возможно, необходимо использовать дублирование трасс, а также

организовать резервирование темных волокон в альтернативных системах

других операторов, на случай аварий основных систем; другой

возможностью для альтернативных трасс являются спутниковые системы

связи;

- везде, где возможно, необходимо использовать кольцевые

архитектуры с режимом защитного переключения в течение миллисекунд и

меньше.

Руководство по волоконной оптике ITU-T [11.2] рекомендует следую-

щее. Независимо от специфических кабельных характеристик от проекта к

проекту, существует несколько основных критериев, которые должны вы-

полняться для всех подводных оптических кабелей:

а) срок службы системы должен быть не менее 25 лет;

б) система должна иметь медные жилы с малым омическим

сопротивлением и высокой изоляционной прочностью для дистанционного

питания повторителей (регенераторов);

в) система должна иметь необходимую прочность и степень

защищенности, достаточную для того, чтобы иметь возможность безопасной

укладки и восстановления кабеля в неблагоприятных погодных условиях,

используя обычные методы обработки на судах;

г) система должна противостоять предполагаемым угрозам со стороны

подводного окружения;

д) система должна обеспечить такую конструкцию кабеля, которая

защищает волокна от избыточного натяжения, давления, проникания воды и

водорода;

е) необходимо быть уверенным, что в случае полного разрыва кабеля,

его конструкция ограничит доступ воды и минимизирует генерацию

водорода;

ж) обслуживающий персонал должен сделать возможным быстрое

размещение эффективных и надежных средств для ремонта кабеля в море

[11.1].

ГЛАВА 12 ДОСТУПНОСТЬ И БЕЗОТКАЗНОСТЬ СИСТЕМ

12.1. Важность показателей доступности и безотказности

В первые годы использования ВОК, показывались такие кадры: кабель

зарыт в землю, трасса проходит через поле фермера. Фермер вспахивает

поле, плуг цепляется за кабель и рвет его. Сервис, обеспечиваемый

оператором связи по кабелю, нарушается. Работы по восстановлению займут

по крайней мере день. Что делать?

Сегодня такой кабель, скорее всего, не пересекал бы поле фермера из-

за сложностей получения права прохода. Однако, ВОЛС все еще уязвима и

серьезность ситуации осталась, возможно благодаря существованию экска-

ваторов у строительных рабочих. Тот, кто работал в промышленности, ис-

пользовал общий термин для описания ситуации с обрывом кабеля — «пост-

радавший от экскаватора». В настоящее время вместо обрыва сотен каналов,

мы оборвем десятки тысяч каналов, что может привести к ужасным потерям

для государства, компаний и пользователей.

Другой вариант ухудшения связи по кабелю — это отказ или

деградация элементов или узлов кабельной системы, например, потеря

мощности волоконно-оптического усилителя. Если активные элементы

ВОСП теряют свой источник мощности, это приводит к отказу. Другой

важный момент, который мы обычно не замечаем — это системная

синхронизация и таймирование. Например, если происходит смещение фазы

тактовой последовательности более чем на половину битового интервала, то

система, в сущности, прекращает функционировать.

Наша цель в том, чтобы убедить пользователя установленной ВОСП,

что система останется работоспособной и с определенной вероятностью

будет удовлетворять поставленным целям. Эта вероятность будет основана

на наших возможностях и на возможностях системы оставаться