Оптоволокно, вариант № 12

Оглавление
Введение
Реферат
Исходные данные
1. Принципы построения цифровой первичной сети связи. Цифровые системы передачи.
2. Выбор оптического кабеля связи.
3. Расчет параметров волоконных световодов.
3.1. Расчет показателя преломления компонентов волоконного cетовода.
3.2. Расчет числовой апертуры световода.
3.3. Расчет затухания световодов.
3.4. Расчет дисперсии оптического волокна.
3.5. Расчет коэффициента фазы, волнового сопротивления и скорости передачи по световодам.
3.6. Определение длины регенерационного участка
3.6.1. Определение длины регенерационного участка по затуханию оптического кабеля.
3.6.2. Определение длины регенерационного участка по пропускной
способности оптического кабеля.
4. Строительство волоконно-оптической линии связи.
5. Монтаж оптических кабелей.
5.1. Выбор муфт для волоконно-оптического кабеля
5.2. Разработка схемы
6. Сметно-финансовый расчет.
Заключение
Список литературы

Вначале протягивается трос, а затем прикрепленный к нему кабель. При прокладке в трубопровод кабель предварительно смазывается. Затяжка кабеля в трубопровод производится в направлении, противоположном направлению прокладки трубопровода. В точках размещения сростков необходимо оставлять достаточный запас кабеля для последующего сращивания вне котлована.
5. Монтаж оптических кабелей.
Монтаж оптических кабелей является наиболее ответственной операцией, предопределяющей качество и дальность связи по ВОЛС. Соединение волокон и монтаж кабелей производятся как в процессе производства, так и при строительстве и эксплуатации кабельных линий.
Монтаж подразделяется на постоянный (стационарный) и временный (разъемный). Постоянный монтаж выполняется на стационарных кабельных линиях, прокладываемых на длительное время, а временный - на мобильных линиях, где приходится неоднократно соединять и разъединять строительные длины кабелей.
Соединители оптических волокон, как правило, представляют собой арматуру, предназначенную для юстировки и фиксации соединяемых волокон, а также для механической защиты сростка.
Основными требованиями к ним 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.
В процессе монтажа оптической магистрали осуществляется стационарное (неразъемное) соединение отдельных строительных длин кабеля. При вводе оптического кабеля в здание или пункты регенерации для многократного соединения-разъединения с оптоэлектронным оборудованием применяются разъемные соединители - коннекторы.
Соединение оптических волокон осуществляется в следующей последовательности. До начала соединения двух волокон требуется некоторая подготовка торцов волокон, которая заключается в удалении первичного защитного покрытия волокон с последующей заготовкой гладкого их торца путем скалывания или полировки. Для удаления первичного покрытия с волокна можно использовать химические и механические способы зачистки. Для химической зачистки применяются растворители красок, которые содержат в качестве активного вещества метилен хлорид.
Механическая зачистка нашла широкое применение при подготовке торцов волокон в полевых условиях. В качестве инструмента применяется аналогичное устройство, которое используется для снятия изоляции с медных проводов, но отличающееся большей точностью, чтобы исключить повреждение волокон режущими лезвиями. Очищенное волокно вытирается сухой мягкой тканью или смоченной спиртом или ацетоном.
Скалыванием называют подготовку торца волокна с нанесением царапины и последующим разломом. Для нанесения царапины используется, как правило, алмазное лезвие. После нанесения царапины волокно растягивается, что вызывает рост засечки и скалывание. Обе эти операции можно выполнить с помощью специального устройства. Зачищенное волокно вставляют в данное устройство, зажимают его, давлением на рычаг царапают волокно, захватывая и растягивая его зажимом ломают. Качество скола торца волокна зависит от скалывающего устройства и опыта оператора.
Плохой скол создает дефекты типа выступа, матовости или волнистости, которые приводят к потерям на стыке.
Шлифовка и полировка торца волокна производится с помощью разнообразных держателей на сухой абразивной бумаге или бумаге, смоченной для отвода тепла водой или абразивными пастами.
После скола или полировки подготовленное волокно необходимо обследовать при помощи микроскопа или десятикратной лупы. При наличии неоднородностей требуется повторить скалывание или продолжить полировку.
Сращивание оптических волокон в полевых условиях осуществляется, как правило, методом сварки.
Сварка заключается в местном нагреве границы раздела двух состыкованных и предварительно отцентрированных торцов волокон, в результате которого волокна сплавляются друг с другом. В качестве источника энергии используется электрическая дуга, возникающая между электродами, пламя газовой горелки или лазер. Наибольшее распространение получила электрическая дуга, поскольку она позволяет довольно просто регулировать нагрев и работать в полевых условиях.
Установка для сварки предусматривает следующие операции. Очищенные и сколотые торцы волокон зажимают на позиционных платформах с определенным зазором, который позволяет их центрировать вручную или автоматически. После выравнивания производится скругление торцов волокон (предварительное оплавление) маломощной дугой, выжигая при этом посторонние вещества. После этого увеличивают температуру дуги и нагретые торцы волокон сводят вместе, вдавливая друг в друга на определенную длину (длину хода сжатия). Вдавливание (обычно несколько микрон) предотвращает образование горловины в месте сращивания. После вдавливания температуру дуги постепенно уменьшают до полного выключения установки. Образовавшийся сросток подвергают проверочным испытаниям, затем восстанавливают защитное покрытие и, при необходимости, усиливают.
Качество сварки зависит от расстояния между электродами, времени предварительного оплавления и собственно сварки, тока электрической дуги и длины хода сжатия.
Большинство современных сварочных устройств содержат микропроцессоры, которые выполняют все операции сварки автоматически. К числу таких устройств относится, например, сварочный аппарат фирмы "Sumitomo type 35 SE.
Этот аппарат позволяет сваривать любые типы волокон в ручном и автоматическом режимах, тестирует волокно перед сваркой, устанавливает оптимальные параметры работы, оценивает качество поверхностей волокон перед сваркой, измеряет потери в месте соединения волокон, и, если это необходимо, дает команду повторить сварку. Кроме этого аппарат защищает место сварки специальной гильзой и проверяет на прочность сварное соединение. Аппарат позволяет сваривать одномодовые стекловолокна с потерями 0,01 дБ. Несмотря на высокую стоимость, тем не менее, именно им отдается предпочтение, так как, используя их достигаются две цели: высокое качество сварки и высокая скорость работ, что немаловажно при выполнении ответственных заказов (срочная ликвидация аварии на магистральной линии связи).
Монтаж оптического кабеля осуществляется в соединительных муфтах. Типовой порядок операций по разделке оптического кабеля и монтаже соединительных муфт заключается в следующем. Концы сращиваемых ОК очистить от внешних загрязнений на длине около 3 метров при помощи ветоши, смоченной в бензине. При помощи ножовки и специальных кусачек, входящих в комплект монтажного инструмента, отделить от концов сращиваемых ОК отрезки по 1 метру. Раскрыть муфту и удалить из нее кассеты и другие съемные узлы, мешающие механическому закреплению в ней силовых элементов ОК. На расстоянии около 2 м от конца ОК определить место крепления муфты на оптическом кабеле. Это место на участке длиной 15-20 см должно быть зачищено шкуркой и тщательно обезжирено. Затем закрепить ОК в кабельном вводе муфты в строгом соответствии с Инструкцией по монтажу принятого вида муфт.
При помощи монтажного инструмента удалить внешнюю полиэтиленовую оболочку ОК на длину около 2 м, обнажив внешние силовые элементы (арамидные нити, стальные проволоки и т.д.). При помощи ветоши, смоченной в бензине удалить гидрофобный наполнитель. Монтажным ножом удалить внутреннюю полиэтиленовую оболочку ОК, обнажив модули с оптическими волокнами. Удалить гидрофобный наполнитель, промыв модули в бензине и протерев их ветошью.
Ввести в кабельные вводы муфты концы сращиваемых ОК на длину около 2 м. Закрепить в петле силовые элементы ОК в соответствующих крепежных узлах муфты. Излишки силовых элементов удалить.
С помощью специальных инструментов удалить модули на длине около 1 м, оголив оптические волокна. Салфеткой, смоченной в бензине, удалить гидрофобный наполнитель с поверхности оптических волокон. Закрепить концы оптических модулей на кассете в местах их крепления.
Руководствуясь цветом оптического модуля и цветом защитного покрытия стекловолокон, выбрать соответствующие оптические волокна от соединяемых строительных длин для сварки. На один из световодов надеть гильзу комплекта для защиты сварки (КДЗС). Соответствующим стриппером удалить защитное покрытие оптических волокон на длине около 60 мм, оголив собственно кварцевый волоконный световод. Салфеткой, смоченной в спирте, протереть концы кварцевых световодов до "скрипа".
Уложить одно из оптических волокон в устройство для скола таким образом, чтобы после скола зачищенная от защитного покрытия часть световода имела длину около 20 мм. Произвести скол световода и закрепить подготовленное оптическое волокно в зажиме аппарата для сварки световодов. При этом волокно должно быть установлено без перекосов, симметрично относительно электродов, и расстояние между торцами волокон должно составлять около 1 мм.
Произвести аналогичные операции для второго оптического волокна. В случае неудовлетворительного качества подготовки оптических волокон к сварке, подготовительные операции следует повторить.
Руководствуясь Инструкцией по эксплуатации сварочной аппаратуры, произвести сварку. В случае некачественного соединения (большие потери на сварку, наличие неоднородностей, пузырей и т.д.) произвести заново подготовительные работы с оптическими волокнами и сварку повторить. В случае удовлетворительного результата, сваренные волокна вынуть из зажимов сварочного аппарата; на место сварки надеть гильзу КДЗС таким образом, чтобы место сварки оказалось посередине гильзы, а защитное покрытие световодов заходило в гильзу не менее чем на 10 мм с каждой стороны. После этого гильзу с волокнами помещают в "печь", где происходит термоусадка гильзы и механическая ее фиксация на оптических волокнах.
По окончании термоусадки закрепить КДЗС в соответствующем гнезде кассеты. Гильзы должны быть расположены по порядку и пронумерованы при помощи специальной маркирующей ленты, входящей в комплект муфты.
Инженер-измеритель при помощи оптического рефлектометра производит измерение затухания, вносимого данной сваркой, и заносит результат в паспорт линии.
Аналогичные операции провести для каждой последующей пары сращиваемых оптических волокон в том же порядке.
Выложить запас оптических волокон по кассете, используя ее фиксаторы.
Волокна "входного" и "выходного" кабелей должны быть по возможности разделены, с тем, чтобы обеспечить нахождение нужного волокна при последующей эксплуатации.
После этого установить и закрепить крышку муфты. Все стыки, места соединений муфт герметизируются с помощью термоусаживаемых трубок.
Для многократных соединений оптических волокон применяются коннекторы, которые обеспечивают быстрый способ переконфигурации оборудования, проверки волокон, подсоединения к источникам и приемникам света. Перед установкой коннектора торец волокна зачищают, а затем скалывают или полируют.
Коннектор для соединения одиночных волокон состоит из двух основных частей: штекера и соединителя.
Штекер состоит из цилиндрической или конической втулки с волокном внутри капилярного отверстия, проходящего по центральной оси втулки. Штекер имеет резьбовую крышку, которая удерживает штекер и соединитель вместе.
Для приложения контролируемой нагрузки на границу волокон крышка можетиметь пружину, для предотвращения поворота штекера внутри соединителя - ключ, для ограничения минимального радиуса изгиба волокна при вводе в штекер - защитную трубку, для предотвращения выдергивания волокна - рукав для снятия деформации.
Существует пять наиболее распространенных типов коннекторов: SMA, биконический, ST, FS и D4.
5.1. Выбор муфт для волоконно-оптического кабеля
Муфта МТОК-В2/216-1КТ3645-К-44 (проволочная броня, транзит))
При монтаже железнодорожных кабелей связи, как правило, используют муфты, технические условия на которые согласованы с заказчиком ОАО «РЖД».
Рисунок 4. Муфта МТОК-В2/216-1КТ3645-К-44
Описание
Предназначена для монтажа ОК любой конструкции с количеством волокон до 96. В муфту можно ввести до 8 отдельных ОК, либо 4 отдельных ОК и транзитную петлю. При установке в овальный патрубок комплекта ввода 11 в муфту можно ввести 4 отдельных ОК и 4 провода ГПП, либо 4 отдельных ОК диаметром до 22 мм и 4 отдельных ОК диаметром от 6 до 10 мм. Обеспечивает возможность быстрого вскрытия и герметизации муфты в процессе эксплуатации для проведения необходимых работ. Муфты типа МТОК образца 2010 года представляют собой результат глубокой модернизации муфт предыдущего поколения. 
Новые муфты имеют большую емкость и количество типоразмеров. Муфты оснащены новыми вариантами кабельных вводов, пластмассовыми кронштейнами и механическими хомутами.
Муфта тупиковая оптического кабеля МТОК типоразмера В2/216(далее муфта) предназначена для использования в качестве соединительной, разветвительной муфты для монтажа оптических кабелей связи (ОК), прокладываемых() подвешиваемых) на открытом воздухе, в кабельной канализации, в коллекторах и тоннелях, внутри помещений, в грунтах всех категорий (кроме подверженных мерзлотным воздействиям).
5.2. Разработка схемы
Расстояние от станции А до станции Б – 1070 км, длинна регенерационного участка – 131 км, следовательно необходимо – 9 усилительных пунктов.
Устройство переходов линии связи через водную преграду.
Способы прокладки подводных кабелей через реку зависит от характера водной преграды (глубины и ширины водоема, скорости течения, наличия судоходства, времени года и т.п.).
Так, как по заданию настоящего курсового проекта, река имеет длину 35 м и ширину 17, следовательно, кабели будут прокладываются с заглублением в дно реки, с относом от железнодорожного моста на 50 м ниже по течению.
Основными вопросами, подлежащими разрешению при устройстве переходов кабельных линий связи через реки, являются выбор типа защитных покровов и марки кабеля, глубина его заглубления в дно реки и другие мероприятия по защите подводных кабелей от повреждения.
Для переходе через водную преграду - реку, выбираем кабель, бронированный круглыми стальными проволоками ОКБ.
В прибрежных и на мелководных участках до 1 метра кабели следует заглублять в дно не менее чем на 1 метр. В береговой части трассы, до места соединения с подземным кабелем, подводный кабель должен быть заглублен также не менее чем на 1 метр.
Учитывая то что, уклон берега не превышает 30˚, выбираем укрепление берега бетонными плитами
Рисунок 5
Рисунок 6

Рисунок 7. Схема прокладки оптического кабеля6. Сметно-финансовый расчет.
Сметная стоимость строительства оптической магистрали на участке проектирования определяется с учетом затрат на производство строительных работ, стоимости самого кабеля и расходов на его монтаж.
Кроме перечисленных расходов, связанных непосредственно с процессом строительства, сметой предусматриваются также накладные расходы и плановые накопления в соответствующих размерах.
Результаты сметно-финансового расчета сводятся в таблицу следующей формы.
Таблица. 5
Смета на строительство оптической линии связи
на участке ................................................... железной дороги.
Наименование работ Единица
измерения Количество Стоимость, у.е. единичная общая А. Кабельная линия
1. Строительные работы
км трассы
км
Разработка траншеи механизированным способом с укладкой до 4 кабелей на глубине до 1,2 м. 1070 520 556 400 Переход под железными и автомобильными дорогами методом горизонтального бурения с закладкой пластмассовой трубы диаметром 50 мм при длине перехода до 20 м 1 204 204 Переход под железными и автомобильными дорогами методом горизонтального бурения с закладкой пластмассовой трубы диаметром 50 мм при длине перехода 35 м 1 204,
36 312 2. Монтажные работы
1. Монтаж бронированного оптического кабеля в готовых траншеях с числом стекловолокон 1 км кабеля
1070 650 695 500 Итого по пункту А
1 252 416 Б. Стоимость кабеля
% 360 1640 590 400 Итого по пункту Б
590 400 Итого по пунктам А и Б
Начисления
% 10 1842816 Всего по смете
1842816 Стоимость 1 км оптической магистрали
1722,25
Заключение
Оптическое волокно в настоящее время является самой совершенной физической средой для передачи больших потоков информации на значительное расстояние. Современные системы передачи синхронной иерархии позволяют передавать по двум волокнам информацию со скоростью до 40 Гбит/с.
В настоящем курсовом проекте разработана волоконно-оптическая сеть передачи на участке А-Б длиной 1070 километров.
Был осуществлено выбор трассы кабельной линии и устройство ее переходов через преграды, а также выбор способа прокладки оптических кабелей связи.
Был произведен расчет параметров оптического кабеля, максимально допустимые длины регенерационных участков по потерям, по дисперсии для двух окон прозрачности 1,33 и 1,55.
Курсовой проект содержит сметный расчет на прокладку и монтаж комбинированного кабеля
Список литературы
Виноградов В.В., Кустышев С.Е., Прокофьев В.А. . Линии железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М. : Маршрут, 2002г.
http://www.pts-sis.com/ru/equipment/carrier_equipment/sdh_equipment/sma64_hit70/
http://www.transvoc.ru/production/okz.php
http://www.transvoc.ru/production/okb.php
Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. - М.: Радио и связь, 1990.-224 с
3