Волоконно-оптические линии и сети связи

⇐ ПредыдущаяСтр 33 из 43Следующая ⇒

Количество сообщений, которое может быть передано по проводным частотным каналам связи, ограничено рабочей полосой частот, используемых для передачи информации. Расширение этой полосы в сторону высокочастотных диапазонов неэффективно в связи с резким увеличением при этом потерь энергии.

Значительное расширение рабочей полосы частот становится возможным при использовании волоконно-оптических линий связи (BOJ1C). Волоконно-оптическая связь является областью техники, которая возникла в результате объединения оптической связи — передачи информации в виде модулированного пучка света и волоконной оптики — распространения света внутри гибких оптических волокон. Это объединение обусловило широкое внедрение средств волоконно-оптической связи в различных отраслях производства.

Первая ВОЛ С на железных дорогах России была создана в J985 г. на участке Ленинград—Волховстрой Октябрьской железной дорог и. До 1992 г. она была наиболее протяженной ВОЛС не только на железнодорожном транспорте, но и среди ВОЛС Министерства связи. Протяженность ее составляла 120 км. Созданная ВОЛС обеспечивала организацию двух линейных трактов со скоростью передачи информации 8, 448 Мбит/с каждый. Многолетний опыт эксплуатации этой ВОЛС позволило оценить преимущества применения новых средств связи, целесообразность и эффективность создания железнодорожных ВОЛС.

По сравнению с медными жилами кабелей связи оптические волокна, используемые в волоконно-оптических кабелях (ВОК), обладают следующими преимуществами:

· большой пропускной способностью;

· защищенностью от внешних электромагнитных воздействий;

· отсутствием взаимных влияний между сигналами, передаваемыми по различным оптическим волокнам ВОК;

· малыми потерями энергии сигнала при его распространении;

· электробезопасностью;

· экономичностью;

· высокой степенью защищенности от несанкционированного доступа к передаваемой информации;

· небольшой массой и габаритами;

· экономией дефицитных цветных металлов.

К недостаткам ВОЛС можно отнести высокую стоимость оптического интерфейсного оборудования.

В 1993 г. на участке Санкт-Петербург—Москва за четыре месяца была построена ВОЛС с использованием одномодового ВОК. Короткие сроки строительства линии связи были достигнуты благодаря использованию технологии подвески кабеля на опорах контактной сети (рис. 8.38). В МПС имеется опыт проектирования и реализации различных способов прокладки (подвески) ВОК; непосредственно в грунте, в полиэтилено вом трубопроводе, в кабельном желобе, подвеска самонесущего кабеля на опорах контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки. Наиболее распространенным способом прокладки ВОК на электрифицированных участках железных дорог является его подвеска на опорах контактной сети.

Успешный опыт эксплуатация BOJIC на железных дорогах страны, необходимость развития информационных технологий отрасли позволили разработать концепцию телекоммуникаций железнодорожного транспорта до 2005 г., основу которой составят BOJ1C, общая протяженность которых должна достигнуть 45—50 тыс. км или 50 % эксплуатационной протяженности железных дорог. Введена в эксплуатацию ВОЛ С на направлении Москва—Воронеж—Новороссийск—Адлер протяженностью свыше 2000 км.

Локальные вычислительные оптические сети (ЛВОС) получили в последние годы широкое распространение во всех подразделениях транспорта, в том числе и в электроснабжении, в связи с интенсивным внедрением компьютеров, созданием автоматизированных рабочих мест (АРМ) и распределительных информационных систем.

Главная цель создания локальных сетей — повышение производительности труда за счет автоматизации всех форм деятельности работников железнодорожного транспорта. Локальные сети относятся к классу распределительных систем обработки данных, объединяющих вычислительно-информационные средства отдельных подразделений, предприятий, информационно-вычислительных центров дистанций (в том числе, энергодиспетчерских пунктов дистанций электроснабжения), сосредоточенных на ограниченной территории.

Локальные сети строятся на базе общей передающей среды, через которую проходит обмен информацией между абонентами. В большинстве существующих на железных дорогах локальных сетей в качестве передающей среды используются симметричные или коаксиальные кабели, обеспечивающие скорость передачи информации от 10 до 100 Мбит/с. При скоростях передачи выше 100 Мбит/с становится целесообразным использовать волоконно-оптические кабели и переходить к ЛОВС. Потребность в таких сетях возникает в местах обработки и хранения больших потоков информации, таких как ГВЦ МПС и дорожные ИВЦ.

Локальные вычислительные оптические сети являются удачным итогом синтеза наиболее передовых информационных технологий, поэтому новые перспективные локальные сети целесообразно разрабатывать с применением волоконной оптики. С ВОЛС локальные вычислительные оптические сети роднит одинаковая передающая среда, но существенное отличие состоит в масштабах степени разветвленности и количестве оконечных устройств, что не позволяет механически перенести в ЛВОС применяемые на ВОЛС технические и иные решения.

Типовая схема системы связи, использующей ВОЛС, показана на рис. 8.39. Аналоговый сигнал, генерируемый оконечным оборудованием данных (ООД), например телефоном, приходит на узел коммутации, где аналого-цифровой преобразователь АЦП

(на рис. 8.39 — кодер) осуществляет кодирование сигналов в цифровой поток. Битовый поток используется для модуляции светового потока в оптическом передатчике, который передает серию оптических импульсов в оптическое волокно. Повторитель, состоящий из оптического приемника, усилителя и оптического передатчика, предназначен для усиления ослабевающего в процессе передачи распространения оптического сигнала, а также для восстановления формы оптического сигнала до первоначальной. Повторитель, восстанавливающий форму сигнала, называется регенартором. Если приемная и передающая станции удалены на большое расстояние друг от друга, например, на несколько сот километров, то может потребоваться несколько промежуточных повторителей.

На приемной стороне импульса света преобразуются обратно в электрический сигнал при помощи электрического приемника. Цифровой поток с оптического приемника поступает на декодер, который преобразует его обратно в аналоговый сигнал ООД.

Для повышения пропускной способности волокон применяются волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) информации с уплотнением по длине волн Xj — X_N (рис. 8.40). Они организуются по однокабельной, двухволоконной, многополосной схеме.

На передающие станции сигналы цифровых систем передачи (ЦСП) информации поступают в оборудование сопряжения (ОС) и далее на оптические передатчики (ОПер), излучающие оптические сигналы с длинами волн λ ₁ — λ _N. С помощью волнового мультиплексора (МП) осуществляется ввод оптических несущих волн в волокно тракта передачи. В тракте приема осуществляется их разделение с помощью волнового демультиплексора (ДМ) и преобразование с помощью оптического приемника (ОПр) в электрический сигнал, поступающий на оборудование сопряжения (ОС) с цифровой системой приема (ЦСП).

Оптические сигналы, передаваемые по волокну, имеют очень малое затухание. Характерной особенностью потерь в волокне является то, что они носят избирательный характер, то есть на некоторых длинах волн X затухание волокон имеет минимум, который называют «окном прозрачности». В настоящее время используются три «окна прозрачности» с длинами λ ₁ = 0, 85 мкм, λ ₂ — 1, 31мкм, λ 3 = 1, 55 мкм.

Использование диапазона 0, 85 мкм обеспечивает возможность получения предельных значений коэффициента затухания в волоконно-оптическом кабеле (ВОК) порядка 3 дБ/км. Использование диапазона 1, 3 мкм позволяет уменьшить величину коэффициента затухания до 1 дБ/км в градиентном волокне и до 0, 5 дБ/км в одномодовом волоконно-оптическом кабеле. Диапазон 1, 55 мкм позволяет получить коэффициент затухания в одномодовом волокне до 0, 2 дБ/км.

Ведутся исследования по освоению диапазонов длин волн 2—4 мкм, что позволит достичь коэффициента затухания в одномодовом кабеле до нескольких тысячных долей дБ/км.

Совокупность последовательно соединенных оптических волокон линейного и станционного кабелей, а также оборудование сопряжения, включающего в себя разъемные и неразъемные оптические соединители, линейные и станционные соединительные устройства, образуют элементарный кабельный участок (ЭКУ).

Упрощенная схема ЭКУ одного из направлений передачи показана на рис. 8.41.

Модулированное оптическое излучение на станции А от источника вводится в одноволоконный станционный кабель (СК) через оптический соединитель (ОС). Ана-

логично подключается СК через ОС к фотоприемному устройству (ФПУ) на станции В. Одноволоконные СК подключаются к линейному кабелю (ЛК) методом сварки, что уменьшает потери мощности. Сварные соединения размещаются и фиксируются в специальных устройствах стыкования станционных и линейных кабелей (УССЛК). Эти устройства обеспечивают защиту соединений и каждого волокна от повреждений, а также хранения его запаса, необходимого для выполнения операций по сварке.

Соединения линейного кабеля также выполняются методом сварки. Сварные соединения располагаются в герметизированных муфтах.

Совокупность элементарных кабельных участков ЭК^ образует ВОЛС, для создания которой применяются различные типы кабелей, кабальная арматура, оборудование и линейные сооружения. На рис. 8.42 приведена структура ВОЛС с использованием различных типов ВОК, оборудования и сооружений, показывающая разнообразие способов организации ВОЛС и используемых для этого технических средств.

В состав волоконно-оптических линий связи входят: линейные (магистральные, зоновые, городские) и станционные кабели; кабельная аппаратура и оборудование; кабельные сооружения. Некоторые ВОЛС не содержат станционных кабелей. Например, при прокладке ВОЛС в тоннелях метрополитена используют кабели с негорючей оболочкой, что позволяет вводить их непосредственно в помещения, где установлено сетевое оборудование. ВОК могут прокладываться по ЛЭП вместе с грозозащитным тросом, в кабельных каналах, в траншеях и бестраншейным способом вдоль дороги, а также могут подвешиваться на опорах. При прокладке кабелей в каналах выполняют смотровые колодцы, в которых располагают соединительные муфты.

Центральная коммутационная станция, которая может быть оснащена радиосвязью, волоконно-оптическими кабелями связывается с городскими и местными коммутационными станциями, а также с административными зданиями, имеющими локальные сети.

При прокладке (подвеске) и монтаже ВОЛС необходимо соединять (сращивать) друг с другом отдельные кабели, выполнять их разветвления на несколько кабелей меньшей емкости. Для этого в местах соединений и разветвлений кабелей устанавливают соединительные муфты, которые делятся на проходные и разветвигельные. Частота установки муфт зависит от строительной длины кабелей, которая может изменяться от сотен метров до нескольких километров. Например, невозможно протянуть очень длинный отрезок кабеля через кабельную канализацию. Потребность в установке соединительных муфт возникает также при ремонтах поврежденного кабеля.

⇐ Предыдущая 28 29 30 31 323334 35 36 37 Следующая ⇒