Пока, согласно действующим стандартам, электрические кабели связи 5–7 категории еще используются в структурированных кабельных системах внутри зданий – на участке этажа, но и здесь им на смену идут оптические кабели, обладающие необходимыми характеристиками для предоставления всего комплекса современных телекоммуникационных сервисов, включая телефонию, широкополосный доступ в Интернет, цифровое телевидение, передачу данных. <...> Принципы построения первичных сетей электросвязи По капитальным затратам наибольший удельный вес занимают линейные сооружения и аппаратура передачи информации, поэтому очень важно выбрать оптимальный вариант построения сети – структуру сети. <...> Варианты построения сетей связи: а – непосредственное соединение; б – узловое; в – радиальное 5 Принципы построения первичных сетей и оптические кабельные линии связи Рис 1.2. <...> Построение зоновой сети 7 Принципы построения первичных сетей и оптические кабельные линии связи Рис 1.6. <...> Построение сельской телефонной сети связи 10 Глава 1. <...> 1.14): системы (службы) электросвязи, т.е. комплекс средств, обеспечивающий предоставление пользователям услуг электросвязи; вторичные сети связи, обеспечивающие транспортировку, коммутацию, распределение сигналов в службах электросвязи; первичные сети, снабжающие вторичные сети каналами передачи и физическими цепями. <...> В транспорте вместо узких дорог уже давно построены широкие автомагистрали (в связи это широкополосные волоконно-оптические линии связи – ВОЛС), вместо многочисленных светофоров - различные развязки и съезды без остановки автотранспорта (в связи это асинхронный метод передачи – ATM), вместо беспорядочной перевозки грузов – контейнерные перевозки (в связи это цифровая синхронная иерархия – SDH) и т.п. <...> Первичные сети в соответствии с разработанной концепцией должны базироваться на существующих сооружениях связи, а при развитии рекомендуется применять современные технические <...>
Принципы_построения_первичных_сетей_и_оптические_кабельные_линии_связи._Учебное_пособие_для_вузов._-_2013.pdf
УДК 621.315
ББК 32.889
П60
Реце нз енты : доктор техн. наук, профессор Б. П. Хромой,
доктор техн. наук Ю.Т. Ларин
Портнов Э. Л.
П60
Принципы построения первичных сетей и оптические кабельные
линии связи. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия–
Телеком, 2013. – 544 с.; ил.
ISBN 978-5-9912-0071-4.
Систематизированы сведения о первичных сетях связи, принципах
проектирования, строительства, измерений и эксплуатации, месте волоконно-оптических
линий в этих сетях. Рассмотрены конструктивные особенности
и технические характеристики существующих типов оптических
волокон (OВ) и оптических кабелей (ОК) применяемых на взаимоувязанной
сети связи Российской Федерации (ВСС РФ), теоретические и практические
вопросы, связанные с использованием ОК на различных линиях сети с
применением оптических усилителей и регенераторов. Описаны основные
передаточные характеристики ОВ и нелинейные эффекты, возникающие в
ОВ при передаче сигналов по линии с учетом различных элементов, без
которых данная линия не может функционировать. Рассмотрены основные
принципы измерений, проектирования, строительства и эксплуатации кабельных
оптических линий.
Для студентов, обучающихся по направлению 210400 – «Телекоммуникации»,
будет полезна для повышения квалификации работникам предприятий
связи, сотрудникам проектных отделов и техническим специалистам.
ББК 32.889
Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU
Учебное издание
Портнов Эдуард Львович
Принципы построения первичных сетей
и оптические кабельные линии связи
Учебное пособие для вузов
Все права защищены.
Любая часть этого издания не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы
то ни было средствами без письменного разрешения правообладателя
© ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»
www.techbook.ru
© Э. Л. Портнов
Стр.2
Оглавление
Предисловие..........................................................................................................................3
Глава 1. Принципы построения первичных сетей электросвязи...............................4
1.1. Основные положения развития сети связи.............................................................4
1.2. Принципы построения сетей связи..........................................................................4
1.3. Магистральные и зоновые сети связи.....................................................................6
1.4. Городские телефонные сети....................................................................................8
1.5. Сети сельской связи и проводного вещания ..........................................................10
1.6. Интеграция как закономерность развития электросвязи
на современном этапе.....................................................................................................11
1.7. Среды передачи на первичной сети........................................................................27
1.7.1. Электрические кабели связи ...........................................................................27
1.7.2. Стекловолокно..................................................................................................29
1.7.3. Инфракрасные лучи .........................................................................................29
1.7.4. Радиоволны......................................................................................................30
1.7.5. Топология компьютерных сетей......................................................................30
1.8. Базовые сетевые технологии и их интеграция в транспортной сети....................36
1.9. Пассивные оптические сети .....................................................................................38
1.10. Перспективы развития первичных сетей ..............................................................43
Глава 2. Оптические кабельные линии связи................................................................45
2.1. Передача сигналов по волоконно-оптическим линиям связи................................45
2.2. Активные элементы линии .......................................................................................55
2.2.1. Источники излучения........................................................................................55
2.2.2. Характеристики приемников света..................................................................60
2.2.3. Характеристика оптических усилителей.........................................................62
2.2.4. Оптические модуляторы..................................................................................63
2.3. Пассивные элементы линии.....................................................................................64
Глава 3. Оптические кабели связи ...................................................................................79
3.1. Классификация оптических кабелей связи .............................................................79
3.2. Основные конструктивные элементы ОКС..............................................................92
3.3. Функциональные свойства оптических волокон .....................................................97
3.4. Многомодовое оптическое волокно.........................................................................106
3.5. Одномодовое оптическое волокно ..........................................................................114
3.6. Оптическое волокно с кварцевой сердцевиной
и кварцевой оптической оболочкой ................................................................................124
3.7. Оптическое волокно с кварцевой сердцевиной
и полимерной оптической оболочкой.............................................................................129
3.8. Оптическое волокно с сердцевиной
и оптической оболочкой из многокомпонентного стекла ..............................................129
3.9. Оптическое волокно с сердцевиной
и оптической оболочкой из полимерного материала....................................................130
3.10. Оптическое волокно на основе фотонных кристаллов. .......................................134
3.11. Оптическое волокно для усилителей. ...................................................................140
3.12. Оптические волокна, работающие в средней
и дальней инфракрасных областях. ...............................................................................141
541
Стр.541
3.13. Изготовление оптических волокон.........................................................................144
Глава 4. Передаточные характеристики оптических волокон.....................................151
4.1. Полное внутреннее отражение................................................................................153
4.2. Числовая апертура и нормированная частота .......................................................154
4.3. Затухание в оптических волокнах............................................................................158
4.4. Дисперсия и полоса пропускания оптических волокон ..........................................167
4.4.1. Межмодовая дисперсия...................................................................................168
4.4.2. Хроматическая дисперсия ...............................................................................170
4.4.3. Модовое двулучепреломление .......................................................................185
4.4.4. Поляризационная модовая дисперсия ..........................................................187
4.5. Определение длины участка регенерации .............................................................200
Глава 5. Нелинейные эффекты в оптических волокнах ..............................................207
5.1. Общие положения.....................................................................................................207
5.2. Четырехволновое смешение....................................................................................213
Глава 6.Типы покрытий, элементов и конструкции оптических кабелей .................223
6.1. Типы покрытий оптических волокон ........................................................................223
6.2. Гидрофобные материалы.........................................................................................226
6.3. Оболочки оптических кабелей связи.......................................................................228
6.4. Типы и конструкции оптических кабелей связи ......................................................231
6.5. Требования, предъявляемые к оптическим кабелям связи...................................233
6.6. Магистральные оптические кабели связи...............................................................235
6.7. Зоновые оптические кабели связи...........................................................................237
6.8. Оптические кабели ГТС............................................................................................237
6.9. Оптические кабели сельской связи .........................................................................247
6.10. Оптические кабели в конструкциях высоковольтных линий................................250
6.11. Применение микрокабелей ....................................................................................252
6.12. Полевые оптические кабели ..................................................................................255
6.13. Оптические кабели внутренней прокладки ...........................................................257
6.14. Кабели оптические судовые...................................................................................270
6.15. Кодировка и маркировка оптических кабелей связи ............................................274
Глава 7. Пассивные оптические компоненты ................................................................288
7.1. Оптические соединители..........................................................................................288
7.2. Характеристики промышленных оптических соединителей .................................307
7.3. Другие типы соединителей, розетки, адаптеры......................................................319
7.4. Неразъемные соединения........................................................................................321
7.4.1. Соединения плавлением .................................................................................325
7.4.2. Механическое соединение...............................................................................328
Глава 8. Муфты для монтажа оптических кабелей .......................................................331
8.1. Конструкции муфт для монтажа ОК.........................................................................334
8.2. Комплект деталей защиты сростка..........................................................................335
8.3. Кассеты......................................................................................................................337
8.4. Примеры конструктивного исполнения муфт..........................................................338
8.5. Муфты российского производства для монтажа ОК...............................................342
8.6. Муфты зарубежного производства для монтажа ОК..............................................343
8.7. Кроссовые оптические шкафы.................................................................................345
8.8. Оптические кабельные вставки ...............................................................................347
8.9. Методы испытаний....................................................................................................350
542
Стр.542
8.10. Эксплуатационная надежность..............................................................................351
Глава 9. Разветвители, адаптеры, аттенюаторы...........................................................355
9.1. Разветвители.............................................................................................................355
9.2. Конструкции оптических разветвителей..................................................................366
9.3. Применение оптических разветвителей..................................................................376
9.4. Оптические разветвители-аттенюаторы .................................................................377
9.5. Оптические разветвители как мультимплексоры
и демультиплексоры........................................................................................................378
9.6. Аттенюаторы .............................................................................................................380
9.7. Адаптеры...................................................................................................................383
9.8. Коммтутационные шнуры со смещенным
вводом оптического излучения и другие шнуры. ...........................................................384
Глава 10. Оптические коммутаторы, изоляторы, циркуляторы,
электронные маркеры........................................................................................................386
10.1. Оптические коммутаторы .......................................................................................386
10.2. Оптические изоляторы ...........................................................................................395
10.3. Волоконо-оптические циркуляторы .......................................................................399
10.4. Электронные маркеры............................................................................................399
Глава 11. Оптические фильтры, мультиплексоры
и волновые конверторы ....................................................................................................402
11.1. Оптические фильтры. .............................................................................................402
11.2. Оптические фильтры с мультиплексорами
и волновыми конверторами ............................................................................................411
11.3. Применение волоконно-оптических фильтров .....................................................415
11.4. Устройства ввода-вывода , независимые от длины волны. ................................421
11.5. Устройства ввода-вывода, избирательные к длине волны. ................................422
Глава 12. Компенсация дисперсии...................................................................................427
12.1. Методы компенсации дисперсии ...........................................................................427
12.2. Назначение волокон для компенсации дисперсии...............................................429
12.3. Модули компенсации дисперсии............................................................................433
12.4. Компенсатор поляризационной модовой дисперсии............................................436
12.5. Применение волокна для компенсации дисперсии..............................................438
12.6. Компенсация дисперсии в широкой полосе частот ..............................................445
Глава 13. Измерения волоконно-оптических кабельных линий.................................450
13.1. Измерение затухания .............................................................................................456
13.2. Измерение полосы пропускания и дисперсии
оптических волокон..........................................................................................................467
13.3. Измерение числовой апертуры..............................................................................469
13.4. Измерение профиля показателя преломления ....................................................469
Глава 14. Основы проектирования кабельных линий..................................................471
14.1. Организация проектирования кабельных линий ..................................................471
14.2. Этапы проектирования ...........................................................................................472
14.3. Оптимизация методов проектирования линий и сетей связи..............................476
14.4. Системы автоматизированного проектирования
линейных сооружений связи ...........................................................................................478
14.5. Рабочие чертежи.....................................................................................................479
14.6. Основные положения проектирования подсистемы
кабельных магистралей...................................................................................................480
543
Стр.543
14.7. Расположение абонентов на территории города
и выбор места расположения станции...........................................................................481
14.8. Выбор емкости шкафа и проектирование
распределительной сети ГТС.........................................................................................482
14.9. Проектирование магистральной кабельной
сети канализации ГТС .....................................................................................................485
14.10. Многоканальные соединительные линии ГТС....................................................485
14.11. Перспективы развития методов проектирования сетей ГТС.............................486
14.12. Выбор системы передачи,типа линии связи, кабеля
и трассы строительства...................................................................................................487
14.13. Определение мест установки ОУ и длин
регенерационных участков кабельных магистралей.....................................................489
Глава 15. Основы строительства волоконно-оптических
кабельных линий.................................................................................................................490
15.1. Подготовка к строительству ..................................................................................491
15.2. Прокладка оптического кабеля ..............................................................................492
15.2.1. Прокладка оптического кабеля в грунт .........................................................492
15.2.2. Прокладка ОК в кабельной канализации......................................................499
15.3. Подвеска волоконно-оптического кабеля..............................................................503
15.4. Измерения в процессе строительства ВОЛС........................................................512
15.4.1. Входной контроль оптических волокон.........................................................513
15.4.2. Измерения, проводимые в процессе прокладки ОК ....................................515
15.4.3. Измерения, выполняемые в процессе монтажа ОК.....................................517
15.4.4. Измерения на смонтированном регенерационном
участке ВОЛС .............................................................................................................519
15.4.5. Приемосдаточные измерения ......................................................................519
Глава 16. Основы технической эксплуатации волоконно-оптических
линий связи..........................................................................................................................521
16.1. Основные задачи и организация технической эксплуатации ..............................521
16.2. Охрана кабельных линий связи.............................................................................523
16.3. Техническое обслуживание и профилактика КЛС................................................523
16.4. Контроль за техническим состоянием КЛС...........................................................524
16.5. Ремонт и реконструкция КЛС.................................................................................526
16.6. Вопросы эксплуатации ВОЛС ................................................................................528
16.6.1. Общие вопросы эксплуатации ВОЛС............................................................528
16.6.2. Эксплуатационный контроль параметров
и характеристик ВОЛС...............................................................................................529
16.6.3. Аварийно-восстановительные работы на ВОЛС..........................................531
16.7. Дистанционный контроль и мониторинг ВОЛС.....................................................536
16.8. Основные задачи мониторинга ВОЛС...................................................................537
Список литературы................................................................................................................538
544
Стр.544