Области применения и условия эксплуатации волоконно-оптических кабелей

Автор: Гатина Р.З., Зайнуллин Р.Р.

Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka

Статья в выпуске: 9 (13), 2017 года.

Бесплатный доступ

Рассматриваются современные методы передачи данных на основе оптоволоконных систем. Основные характеристики волоконно-оптических кабелей и их эксплуатационные свойства.

Волоконно-оптический кабель, эксплуатационные свойства

Короткий адрес: https://sciup.org/140279515

IDR: 140279515

Текст научной статьи Области применения и условия эксплуатации волоконно-оптических кабелей

Волоконно-оптический кабель (ВОК) в настоящее время является наиболее совершенной направляющей системой передачи информации. Это обусловлено физическими и техническими особенностями используемого оптического волокна (волоконного световода).

К физическим особенностям относятся:

  • 1)    Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей 1014 Гц. Это означает, что по волоконно-оптическим линиям связи можно передавать информацию со скоростью порядка Терабит/с. То есть, по одному оптическому волокну можно передать одновременно более миллиона телефонных разговоров и видеосигналов. В настоящее время предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну пока не достигнут;

  • 2)    Относительно малое затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы оптического волокна отечественного производства имеют затухание 0,22 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, что позволяет строить линии связи длиной до 100 км без осуществления регенерации сигналов. К примеру, лучшее волокно производства Sumitomo на длине волны 1,55 мкм имеет затухание всего 0,154 дБ/км [1].

К техническим особенностям относятся:

  • 1)    Малый вес и компактность. Оптические волокна изготавливаются из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного материала. Диаметр оптического волокна с защитным покрытием составляет порядка 250 мкм, что делает его перспективным для использования в кабельной технике;

  • 2)    Гальваническая развязка отдельных сегментов телекоммуникационной сети. На многих заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели из особо прочного пластика, которые не содержат металла и являются безопасными в электрическом отношении. Такие кабели можно монтировать на опорах контактной сети, что позволяет

экономить значительные средства на прокладку кабеля и организацию переходов через водные и другие преграды;

  • 3)    Защищенность от воздействия внешних электромагнитных полей. Информация, передаваемая по световодам, защищена от несанкционированного доступа;

  • 4)    Высокая долговечность. Время жизни оптического волокна превышает 25 лет, что позволяет проложить ВОК один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность оптического тракта путем замены передатчиков и приемников на более быстродействующие.

На характеристики ВОК и их эксплуатационные свойства оказывают влияние следующие факторы: атмосферно-климатические; механические и радиационные. Из комплекса атмосферно-климатических воздействий следует выделить температуру и влагу.

Наиболее сильно ВОК подвергается температурным воздействиям при транспортировке, хранении, подвеске на опорах и нахождении на поверхности земли. В этих условиях годовой перепад температур по климатологическим данным может достигать от минус 50°С до плюс 55°С.

Рассматривая температурную зависимость затухания существующих оптических волокон из кварца с полимерным покрытием, можно отметить, что изменение затухания в области положительных температур сравнительно невелико, а в области отрицательных температур сказывается очень резко. Причиной увеличения затухания является разница коэффициентов температурного расширения материалов (кварца и полимера) и появления за счет этого микроизгибов и трещин волокна [2].

В настоящее время в различных странах разработано и изготавливается большое количество конструкций оптических кабелей. Наибольшее распространение получили четыре группы конструкций кабелей: со свободной трубкой; со свободным пучком волокон; с профилированным сердечником; ленточного типа. Отечественная промышленность освоила производство практически всей номенклатуры ВОК [3].

Существующие ВОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, внутризоновые и местные (городские).

Магистральные ВОК предназначены для передачи больших объемов информации на значительные расстояния. Они должны обладать малым затуханием и дисперсией, большой информационно-пропускной способностью. В основном применяются одномодовые волокна с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм и длиной волны 1,3-1,55 мкм [4].

Внутризоновые ВОК предназначены для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи, не превышающей 250 км. В основном применяются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм и длиной волны 1,3 мкм.

Местные ВОК применяются в качестве соединительных линий между городскими АТС (автоматическими телефонными станциями) и узлами связи, которые рассчитаны на короткие расстояния (до 10 км) и большое число каналов. В основном применяются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм и длиной волны 0,85 мкм или 1,3 мкм [5].

Таким образом, ВОК выполняют практически те же функции, что и традиционные электрические кабели. Поскольку ВОК менее прочны, чем электрические кабели, они должны быть надежно защищены от вредных воздействий окружающей среды и деятельности человека, к которым относятся механические нагрузки (натяжение, изгиб, сдавливание, кручение, удары, вибрации), перепады температур, проникновение воды, длительное воздействие нефтепродуктов и огня.

В заключение нужно отметить, что волоконно-оптические линии связи и современные цифровые системы передачи в настоящее время занимают ведущее место в системах связи различного назначения. Любые современные точки (оборудования) беспроводного доступа требуют подвода ВОК, а наилучшей инфраструктурой для этого могут служить воздушные линии электропередачи, что особенно актуально для сельской местности: где протянут электрический кабель, туда можно протянуть и оптический.

Список литературы Области применения и условия эксплуатации волоконно-оптических кабелей

  • Оптические кабели ВОСП. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.techvarious.ru/varwems-757-2.html.
  • Савин Е.З. Волоконно-оптические кабели и пассивные компоненты ВОЛП. Учебное пособие. - ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. - 223 с.
  • Виды оптического кабеля. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://fiberfix.ru/poleznaya-informatsiya/30-vidy-opticheskogo-kabelya.html.
  • Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Оптоволоконные системы для передачи возрастающего объема информации. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2016. - №4 (32). - С. 60-71.
  • Классификация оптических кабелей связи. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ruscable.ru/info/optic/common/2.html.
Статья научная