Конструкція магістрального волоконно-оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации
  • Язык:
    Украинский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    3,23 Мб
  • Опубликовано:
    2015-06-09
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Конструкція магістрального волоконно-оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет (відділення) Електроенергетичний

Кафедра (предметна, циклова комісія) Електроізоляційної та кабельної техніки

Спеціальність 6.050701-04 Техніка та електрофізика високих напруг






ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

освітньо-кваліфікаційного рівня

бакалавра

Тема проекту Конструкція магістрального волоконно-оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу


Виконавець Чучіна Маргарита Олександрівна




Харків 2014

Реферат

Ключові слова: пасивні оптичні мережі доступу, магістральний волоконно-оптичний кабель, інтелектуальні лічильники.

В даній роботі наведені конструкції абонентських та магістральних волоконно-оптичних кабелів. Проаналізовано термомеханічний вплив на строк придатності. Розглянуто інтелектуальні лічильники для обліку електричної енергії.

Вступ

В постійно зростаючій мережевій інфраструктурі широкосмуговий абонентський доступ розглядається як вузьке місце в силу обмеженої смуги пропускання. Існуючі цифрові технології, які реалізуються в абонентській мережі на мідних кабелях, можуть забезпечити швидкість передачі сигналів до абонента не більше 10 Мбіт/с на відстань до 3 км. Для задовільнення зростаючих потреб абонентів в широкій смузі пропускання цифрових сигналів в абонентська телефонна мережа повинна конструктивно модернізуватися шляхом впровадження оптичних кабелів для побудови оптичних мереж доступу. Останні розробки в цій області дають перспективу отримання високої смуги пропускання, високої швидкості та дальності передачі сигналів - до 10 Гбіт/с та 20 км (зараз) і 80 км (в перспективі), необмеженого доступу та широкого діапазону додаткових послуг для абонентів. Зокрема, побудова оптичних мереж доступу дає можливість впровадити збір інформації зі споживаної електричної енергії абонентами в режимі реального часу шляхом встановлення у абонентів інтелектуальних лічильників електричної енергії. Така інтеграція дозволяє створити автоматизовану інтелектуальну систему обліку енергоресурсів у споживачів.

Масове впровадження волоконно-оптичних кабелів в абонентську мережу потребує розширення спектру конструкцій кабелів відповідно до умов застосування. Перш за все, кабелі повинні забезпечити оптичні параметри передачі при значному зниженні матеріалоємності конструктивних елементів (таз званий напрямок EcoLigt), тобто співвідношення вартості та параметрів передачі виступають на перший план.

Ціллю дипломного проекту є огляд пасивних оптичних мереж доступу, їх топологій та конфігурацій; конструкцій магістральних волоконно-оптичних кабелів зовнішнього та внутрішнього прокладання; обгрунтування та розрахунок конструкції плаского магістрального волоконно-оптичного кабелю; розрахунок собівартості та доцільності випуску такого кабелю.

. Пасивні оптичні мережі доступу

Запити користувачів по відношенню до швидкості підключення до мережі стрімко зростають. Здавалося, ще вчора ми використовували Інтернет тільки для передачі електронних листів, а сьогодні це не тільки доступ до багатих графікою веб-серверів, а й середовище для телефонного зв'язку та обміну відео. Багато операторів орієнтуються на концепцію Triple Play, яка припускає доставку по одному каналу доступу відразу трьох видів інформації - даних, мови і відео. Вимоги ж користувачів до якості відео постійно підвищуються: все більше людей починають звикати до високого вирішенню (HDTV). щоб забезпечити доставку всього цього мультимедійного багатства, безумовно, потрібна оптика. Ідеальним варіантом може здатися підключення кожного користувача індивідуальним волокном.

Можливості розширення смуги пропускання в такій мережі будуть практично безмежними, проте існує одне серйозне «але». Величезне число з'єднань точка-точка потребують більшого числа активних компонентів і волоконно-оптичних кабелів, а тому така мережа буде мати непід'ємно високу вартість. Пасивні оптичні мережі (PON) вирішують цю проблему: в них до 64 абонентів можуть сумісно використовувати одне волокно на більшій протяжності мережі доступу, що значно знижує вартість мережі. Одне з головних питань, яке хвилює сьогодні багатьох операторів, - до якого місця доводити оптику в мережах FTTx. Щоб не встановлювати активне обладнання десь на вулиці - між вузлом зв'язку і будинком абонентів, все більше експертів рекомендують переміщати кордон між оптикою і міддю в будинку абонентів, тобто ратують за варіант FTTB (оптика до будинку) або FTTH (оптика до будинку). За цим принципу і будуються мережі PON.

1.1 Стандатри на оптичні мережі

.1.1 Принцип дії PON

Основна ідея архітектури PON - використання всього одного приймально -передавального модуля в OLT для передачі інформації безлічі абонентських пристроїв ONT і прийому інформації від них. Реалізація цього принципу показана на рисунок 1.1.

Число абонентських вузлів, підключених до одного приймально - передавального модулю OLT, може бути настільки великим, наскільки дозволяє бюджет потужності і максимальна швидкість приймально - передавальної апаратури. Для передачі потоку інформації від OLT до ONT - прямого (спадного) потоку, як правило, використовується довжина хвилі 1550 нм. Навпаки, потоки даних від різних абонентських вузлів у центральний вузол, спільно утворюють зворотній (низхідний) потік, передаються на довжині хвилі 1310 нм. У OLT і ONT вбудовані мультиплексори WDM, що розділяють вихідні й вхідні потоки.

Рисунок 1.1 - Основні елементи архітектури PON і принцип дії

Прямий потік. Прямий потік на рівні оптичних сигналів, є широкомовною. Кожен ONT, читаючи адресні поля, виділяє з цього загального потоку призначену тільки йому частину інформації. Фактично, ми маємо справу з розподіленим демультиплексором.

Зворотний потік. Всі абонентські вузли ONT ведуть передачу у зворотньому потоці на одній і тій же довжині хвилі, використовуючи концепцію множинного доступу з тимчасовим поділом TDMA (time division multiple access). Для того, щоб виключити можливість перетину сигналів від різних ONT, для кожного з них встановлюється свій індивідуальний розклад з передачі даних з урахуванням поправки на затримку, пов'язану з видаленням даного ONT від OLT. Це завдання вирішує протокол TDMA MAC.

.1.2 Стандарти PON

Перші кроки в технології PON були зроблені у 1995 році, коли впливова група з семи компаній (British Telecom, France Telecom, Deutsche Telecom, NTT, KPN, Telefoniсa і Telecom Italia) створила консорціум для того, щоб втілити в життя ідеї множинного доступу по одному волокну. Ця неформальна організація, підтримувана ITU -T, отримала назву FSAN (full service access network). Багато нових членів - як операторів, так і виробників обладнання - ввійшло в неї наприкінці 90 -х років. Метою FSAN була розробка загальних рекомендацій та вимог до обладнання PON для того, щоб виробники обладнання та оператори могли співіснувати разом на конкурентному ринку систем доступу PON. На сьогодні FSAN налічує 40 операторів і виробників і працює в тісній співпраці з такими організаціями з стандартизації, як ITU -T, ETSI і ATM форум.

Таблиця 1.1- Деякі стандарти ITU -T, що регламентують технологію xPON


.1.3 APON / BPON

У середині 90 -х років загальноприйнятою була точка зору, що тільки протокол ATM здатний гарантувати прийнятну якість послуг зв'язку QoS між кінцевими абонентами. Тому FSAN, бажаючи забезпечити транспорт мультисервісних послуг через мережу PON, вибрав за основу технологію ATM. У результаті в жовтні 1998 року з'явився перший стандарт ITU- T G.983.1, що базується на транспорті осередків ATM в дереві PON і отримав назву APON (ATM PON). Далі протягом декількох років з'являється безліч нових поправок і рекомендацій у серії G.983.x (x = 1-7), швидкість передачі збільшується до 622 Мбіт / c. У березні 2001 року з'являється рекомендація G.983.3, що додає нові сутності в стандарт PON:

. Передачу різноманітних додатків (голосу, відео, дані) - це фактично дозволило виробникам додавати відповідні інтерфейси на OLT для підключення до магістральної мережі та на ONT для підключення до абонентів;

. Розширення спектрального діапазону - відкриває можливість для додаткових послуг на інших довжинах хвиль в умовах одного і того ж дерева PON, наприклад, шировещательне телебачення на третій довжині хвилі (triple play).

За розширеним таким чином стандартом APON закріплюється назва BPON (broadband PON).сьогодні допускає динамічний розподіл смуги DBA (dynamic bandwidth allocation) між різними додатками і різними ONT і розрахований на надання як широкосмугових, так і вузькосмугових послуг.

Устаткування APON різних виробників підтримує магістральні інтерфейси: SDH (STM - 1), ATM (STM - 1 / 4), Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, відео (SDI PAL), і абонентські інтерфейси E1 (G.703), Ethernet 10/100Base -TX, телефонія (FXS).

Таблиця 1.2 - Основні відомості стандарту PON G.983.1


Через шировещательну природу прямого потоку в дереві PON і потенційно існуючу можливість несанкціонованого доступу до даних з боку ONT, якій ці дані не адресовані в APON передбачена можливість даних у прямому потоці з використанням техніки шифрування з відкритими ключами. Необхідності в шифруванні зворотного потоку немає, оскільки OLT знаходиться на території оператора.

.1.4 EPON

У листопаді 2000 року комітет LMSC (LAN / MAN standards committee) IEEE створює спеціальну комісію під назвою "Ethernet на першій милі" (EFM, Ethernet in the first mile) 802.3ah, реалізуючи тим сам побажання багатьох експертів побудувати архітектуру мережі PON, найбільш наближену до широко поширених в даний час мереж Ethernet. Паралельно йде формування альянсу EFMA (Ethernet in the first mile alliance), який створюється в грудні 2001 року. Фактично альянс EFMA і комісія EFM доповнюють один одного і тісно працюють над стандартом. Якщо EFM концентрується на технічних питаннях і розробці стандарту в рамках IEEE, то EFMA більше вивчає індустріальні та комерційні аспекти використання нової технології. Мета спільної роботи - досягнення консенсусу між операторами та виробниками обладнання і вироблення стандарту IEEE 802.3ah, повністю сумісного із технічною характеристикою магістрального пакетного кільця IEEE 802.17.

Комісія EFM 802.3ah повинна стандартизувати три різновиди рішення для мережі доступу:(EFM copper) - рішення "точка- точка" з використанням кручених мідних пар. На сьогоднішній день робота з цього стандарту практично завершена. З двох альтернатив, між якими розгорнулася основна боротьба - G.SHDSL і ADSL + - вибір був зроблений на користь G.SHDSL.(EFM fiber) - рішення, засноване на з'єднанні "точка- точка" по волокну. Тут належить стандартизувати різні варіанти : "дуплекс по одному волокну, на однакових довжинах хвиль", "дуплекс по одному волокну, на різних довжинах хвиль", "дуплекс по парі волокон", нові варіанти оптичних приймачів. Подібні рішення вже кілька років пропонуються рядом компаній як "proprietary". Прийшов час їх стандартизувати.(EFM PON) - рішення, засноване на з'єднанні "точка - многоточка" по волокну. Це рішення, яке є по суті альтернативою APON, отримало схожу назву EPON.

В даний час розробка стандартів 802.3ah в тому числі EFMP знаходиться на завершальній стадії, а прийняття очікується вже цього року. Аргументи на користь технології EPON підкріплюються орієнтацією мережі Internet виключно на протокол IP і стандарті Ethernet.

.1.5 GPON

Архітектуру мережі доступу GPON (Gigabit PON) можна розглядати як органічне продовження технології APON. При цьому реалізується як збільшення смуги пропускання мережі PON, так і підвищення ефективності передачі різноманітних мультисервісних додатків. Стандарт GPON ITU - T Rec.G.984.3 GPON був прийнятий в жовтні 2003 року.надає масштабовану структуру кадрів при швидкостях передачі від 622 Мбіт / с до 2,5 Гбіт / c, підтримує як симетричну бітову швидкість в дереві PON для низхідного і висхідного потоків, так і асиметричну і базується на стандарті ITU- T G.704.1 GFP (generic framing protocol, загальний протокол кадрів), забезпечуючи інкапсуляцію в синхронний транспортний протокол будь-якого типу сервісу (у тому числі TDM). Дослідження показують, що навіть в найгіршому випадку розподілу трафіку і коливань потоків утилізація смуги становить 93 % порівняно з 71 % в APON, не кажучи вже про EPON.

Якщо в SDH поділ смуги відбувається статично, то GFP (generic framing protocol), зберігаючи структуру кадру SDH, дозволяє динамічно розподіляти смугу.

1.1.6 Порівняння технологій APON, EPON, GPON

У таблиці представлений порівняльний аналіз цих трьох технологій.

Таблиця 1.3 - Порівняльний аналіз технологій


.2 Топологія пасивних оптичних мереж доступу

Існують чотири основні топології побудови оптичних мереж доступу: "точка - точка", "кільце", "дерево з активними вузлами", "дерево з пасивними вузлами".

.2.1 Точка-точка (P2P)

Топологія P2P (рисунок 1.2) не накладає обмеження на використовувану мережеву технологію. P2P може бути реалізована як для будь-якого мережевого стандарту, так і для нестандартних (proprietary ) рішень, наприклад оптичні модеми. З точки зору безпеки і захисту переданої інформації при з'єднанні P2P забезпечується максимальна захищеність абонентських вузлів. Оскільки ОК потрібно прокладати індивідуально до абонента, цей підхід є найбільш дорогим і привабливий в основному для великих абонентів.

Рисунок 1.2 - Топологія «точка - точка»

.2.2 Кільце

Кільцева топологія (рисунок 1.3) На основі SDH позитивно зарекомендувала себе в міських телекомунікаційних мережах. Однак у мережах доступу не все так добре. Якщо при побудові міської магістралі розташування вузлів планується на етапі проектування, то в мережах доступу не можна заздалегідь знати де, коли і скільки абонентських вузлів буде встановлено. При випадковому територіальному і часовому підключенні користувачів кільцева топологія може перетвориться в сильно поламане кільце з безліччю відгалужень, підключення нових абонентів здійснюється шляхом розриву кільця і вставки додаткових сегментів. На практиці часто такі петлі поєднуються в одному кабелі, що призводить до появи кілець, схожих більше на ламану - "стислих" кілець (collapsed rings), що значно знижує надійність мережі. Фактично, головна перевага кільцевої топології зводиться до мінімуму.

Рисунок 1.3 - Топологія «кільце»

.2.3 Дерево з активним вузлом

Дерево з активними вузлами (рисунок 1.4) - Це економічне з точки зору використання волокна рішення. Це рішення добре вписується в рамки стандарту Ethernet з ієрархією за швидкостями від центрального вузла до абонентів 1000/100/10 Мбіт / с ( 1000Base - LX, 100Base -FX, 10Base -FL ). Проте в кожному вузлі дерева обов'язково має перебувати активний пристрій (стосовно до IP-мереж, комутатор або маршрутизатор ). Оптичні мережі доступу Ethernet, переважно використовують дану топологію, відносно недорогі. До основного недоліку слід віднести наявність на проміжних вузлах активних пристроїв, що вимагають індивідуального постачання енергії.

Рисунок 1.4 - Дерево з активними вузлами

1.2.4 Дерево з пасивним оптичним розгалуженням PON (P2MP)

Рішення на основі архітектури PON (рисунок 1.5). Використовують логічну топологію "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint), яка покладена в основу технології PON, до одного порту центрального вузла можна підключати цілий волоконно-оптичний сегмент деревовидної архітектури, що охоплює десятки абонентів. При цьому в проміжних вузлах дерева встановлюються компактні, повністю пасивні оптичні розгалужувачі (сплітери), які не потребують харчування та обслуговування.

Рисунок 1.5 - Дерево з пасивним оптичним розгалуженням

Загальновідомо, що PON дозволяє економити на кабельній інфраструктурі за рахунок скорочення сумарної протяжності оптичних волокон, так як на ділянці від центрального вузла до розгалуджувача використовується всього одне волокно. У меншій мірі звертають увагу на інше джерело економії - скорочення числа оптичних передавачів і приймачів в центральному вузлі. Тим часом економія другого чинника в деяких випадках виявляється навіть більш істотною. Так, за оцінками компанії NTT конфігурація PON з перехідником в центральному офісі в безпосередній близькості до центрального вузла виявляється економічніше, ніж мережа точка - точка, хоча скорочення довжини оптичного волокна практично немає! Більш того, якщо відстані до абонентів не великі (як у Японії) з урахуванням витрат на експлуатацію (у Японії це суттєвий фактор) виявляється, що PON з перехідником в центральному офісі економічніше, ніж PON з перехідником, наближеним до абонентських вузлів.

Переваги архітектури PON :

. Відсутність проміжних активних вузлів ; економія волокон;

. Економія оптичних приймачів в центральному вузлі;

. Легкість підключення нових абонентів і зручність обслуговування (підключення, відключення або вихід з ладу одного або декількох абонентських вузлів ніяк не позначається на роботі інших ).

Деревоподібна топологія P2MP дозволяє оптимізувати розміщення оптичних розгалуджувачів виходячи з реального розташування абонентів, витрат на прокладку ОК і експлуатацію кабельної мережі.

До недоліків можна віднести зрослу складність технології PON і відсутність резервування в найпростішої топології дерева.

.3 Комноненті пасивних оптичних мереж доступу

Основними елементами пасивної інфраструктури мережі PON є волоконно-оптичні кабелі, різноманітні типи конекторів та сплітерів. Від їх якості робочих характеристик залежить надійність роботи мережі.

.3.1 Волокна

Будь-яка система оптичного зв'язку починається з оптичного волокна. В структурованих кабельних системах ЛВС, центрах обробки даних та на відносно коротких ділянках (до 2 км) інших мереж в основному використовують багатомодові волокна, у яких розповсюджується велика кількість різних типів променів (мод). Саме багатомодові волокна стали першим типом волокна, який став вироблятись на комерційній основі. Діаметр серцевини такого волокна складає 50 або 62,5 мкм, що на порядок вище довжини хвилі передачі, тому по ньому можуть передаватись сотні мод. Багатомодове волокно прийнято поділяти на класи (ОМ1, ОМ2, ОМ3), згідно з міжнародним стандартом ISO/IEC 11801. Волокно ОМ3 спеціально було розроблено для високошвидкісних (гігабітних та 10-гігабітних)систем та оптимізовано для використання економічними VCSEL-лазерами. За своїми робочими характеристиками волокна ОМ1 та ОМ2 поступаються волокну ОМ3 та поступово відходять в минуле.

В мережах зв'язку, в тому числі в мережах PON, переважно використовують одномодові волокна, які дозволяють передавати сигнали з великими швидкостями на значно більші відстані. У таких волокнах діаметр серцевини становить 8 - 10 мкм, тобто він спів ставний з довжиною світлової хвилі. Діаметр оболонки багатоходових та одномодових волокон уніфікований та дорівнює 125 мкм. Для захисту будь - якого волокна на нього обов'язково накладається покриття, діаметр волокна із захисним покриттям зазвичай складає 245 мкм. Для класифікації одномодових волокон зазвичай використовують стандарти серії G.65x Міжнародного союзу електрозв'язку (МСЭ-Т). Крім того, характеристики таких волокон специфіковані в документі ISO/IEC 11801 (класу OS1 и OS2).

Найбільш широке розповсюдження в мережах зв'язку отримало класичне волокно з незміщеною дисперсією, воно описано в рекомендації МСЭ-Т G.652. Характеристики цього волокна оптимізовані для роботи у другому вікні прозорості (1310 нм), у якому воно має дуже низьку дисперсію. Крім того, це волокно може використовуватись у третьому вікні прозорості (1550 нм) та навіть у четвертому вікні (1625 нм). Існує волокно з незміщеною дисперсією, у якому видалено так званий гідроксильний пік між другим і третім вікном прозорості. Створення такого волокна відкрило нові можливості по більш ефективному використанню технології спектрального ущільнення WDM. Характеристики волокна без гідроксильного піку визначені в рекомендаціях МСЭ-Т G.652.C и G.652.D.

Зростання інтересу до проекту FTTx обумовив появу рекомендації G.657, у якій вказані характеристики волокон з низькими втратами на вигині. При побудові мереж доступу та інфраструктур у приміщенні вірогідність більш різких вигинів кабелю набагато віще, ніж при побудові магістралей. Загалом, волокна для мереж доступу повинні бути більш стійкі до вигинів, ніж волокна магістральних кабелів, що і зафіксовано в рекомендації G.657.

Компанія R&M пропонує кабелі з різними типами волокон, у тому числі з волокном, відповідним рекомендації G.657. При вигинах з радіусом 7,5 мм воно вносить загасання менше 0,5 дБ, а при вигинах радіусом 10 мм - менше 0,1 дБ (в обох випадках вказано загасання на довжині хвилі 1550 нм). Використання таких кабелів значно спрощує та здешевлює прокладку кабельної інфраструктури в обмежених просторах.

.3.2 З'єднання: роз'ємні та зварені

Конектор - найважливіший елемент кабельної оптичної інфраструктури. Сьогодні на ринку представлено велику кількість різних типів конекторів, проте в мережах FTTx найчастіше використовують коннектори SC: вони відносно дешеві, надійні, їх просто підключати та відключати. Разом з тим зростає популярність конекторів LC: вони компактніше, а значить, дозволяють підвищити щільність з'єднань, що важливо в умовах дефіциту площі технічних приміщень. Зазвичай прийнято вважати, що один оптичний конектор збільшує загасання сигналу максимум на 0,5 дБ. Насправді для мереж PON, в яких на ділянці від OLT до ONT є кілька сполук, це неприпустимо багато. Типовий оптичний конектор вносить втрати порядку 0,1- 0,2 дБ. Для порівняння: втрати на зварному з'єднанні зазвичай не перевищують 0,02 дБ.

Компанія R & M пропонує всі основні типи волоконно - оптичних конекторів. Слід виділити конектор E - 2000, який забезпечує характеристики з'єднання, відповідні найвищому класу А ( Grade A, стандарт IEC 61755-1 ): втрати 0,07 дБ, поворотні втрати більше 68 дБ. Даний конектор має автоматично підпружинені захисні кришки, які захищають контакт від пилу, бруду і подряпин, а інсталяторів - від ураження лазерними променями. Унікальна трирівнева система безпеки, властива більшості продуктів R & M, забезпечує максимальний захист мережі, а моноблочна керамічна феррула - стійкість до деформації поверхні навіть при експлуатації в екстремальних середовищах. Напівпрозорі матеріали конектора полегшують монтажникам перевірку волокна за допомогою «червоного» лазера.

.3.3 Конектор Е - 2000

.Втрати в з'єднанні 0,07 дБ;

.Підпружинені захисні кришки;

.Трирівнева система безпеки;

.Унікальна система засувки «Тягни-штовхай»;

.Змінні засувки і рамки для маркування.

Основне завдання конекторів - забезпечити механічне з'єднання двох волокон для проходу оптичних сигналів з одного в інше. Пил, волога та інші забруднення в місці контакту значно погіршують якість з'єднання. Тому перед кожним з'єднанням конектори необхідно ретельно очищати, що особливо важливо при експлуатації в польових умовах, наприклад у вуличній шафі. Також необхідно, коли конектор не використовується, захищати його спеціальною захисною кришечкою.

Зварювання (splicing) забезпечує з'єднання з кращими характеристиками, ніж роз'ємні конектори. Зварне з'єднання відбувається шляхом сплавлення волокон в спеціальних апаратах. Потім область зварювання захищається спеціальною трубкою, виконаною з нержавіючої сталі. Прискорити процедуру зварювання волокон можна при використанні стрічкових кабелів (в яких волокна розташовані в одну лінію) і спеціальних апаратів, здатних зварювати відразу кілька (наприклад, 12) волокон. Зазвичай такі кабелі використовуються тільки на магістральній ділянці PON.

Хоча зварні з'єднання мають свої переваги, обійтися тільки зварюванням не можна. Використання рознімних конекторів необхідно для забезпечення гнучкості при підключенні нових абонентів та впровадженні нових сервісів, для тестування мережі та виконання інших завдань, що виникають в процесі експлуатації.

.3.4 Конектори UPC І APC

На малюнку 1.6 представлена типова схема з'єднань в інфраструктурі PON, при цьому з'єднання конекторів типу UPC (Ultra Polished Connector) показані синім кольором, а з'єднання типу APC (Angle Polished Connector) - зеленим. (Конектори всіх основних різновидів - FC, SC, LC, E-2000 - випускаються обох типів - UPC і APC). Як видно, з'єднання APC використовуються в зовнішній мережі, а також в тій частині мережі усередині вузла зв'язку, яка використовується для передачі відеосигналу.

Рисунок 1.6 - Типова схема з'єднання в інфраструктурі PON

У конекторі APC торець скошений під кутом 8 °, тому відображена від кордону частина оптичного сигналу виходить з волокна (рисунок 1.7). При з'єднанні двох ідеально очищених конекторів UPC зворотнього відображення не відбувається зовсім, але якщо на кордоні мається бруд, то виникають серйозні проблеми через відбитий сигнал. Оскільки в польових умовах, як уже говорилося, уникнути забруднення конекторів набагато складніше (ніж у приміщенні вузла зв'язку), то в зовнішній мережі рекомендують застосовувати конектори APC, які не погіршують характеристики каналу через зворотнє відображення.

Одна з найбільш поширених проблем виникає, коли конектор UPC підключають до конектору APC. Найчастіше це відбувається ненавмисно, оскільки інсталятор просто не знає різниці між цими двома типами конекторів. Однак це трапляється і через те, що кабелю з відповідним конектором немає під рукою, а також коли інсталятор спеціально хоче збільшити загасання в каналі. При з'єднанні різнотипних конекторів в місці контакту UPC - APC утворюється повітряний зазор, який веде до втрат 3,5 дБ і навіть більше. Крім того, таке з'єднання загрожує пошкодженням торців обох волокон.

Рисунок 1.7 - Конектори SC - UPC і SC - APC

.3.5 Сплітери

Сплітери - найважливіші елементи інфраструктури PON, які забезпечують поділ оптичного сигналу. Існують два основних типи сплітерів: сплавні і планарні.

Перші виконані за сплавною технологією ( FBT, Fused Biconical Taper ): два волокна з віддаленими зовнішніми оболонками сплавляють в елемент з двома входами і двома виходами (2:2), після чого один вхід закривають безвідбиваючим методом, і, таким чином, формується спліттер 1:2. При виготовленні сплавного сплітера можна забезпечити розділення потужності в різних пропорціях, наприклад 20/80 (20 % потужності сигналу йде в одне «Плече», 80 % - в інше), але в мережах PON, як правило, застосовують сплітери з рівномірним поділом потужності 50/50. Разом з тим завжди існує якась похибка при поділі сигналу, в результаті якої в одне «Плече» йде, скажімо, 51 % потужності, а в інше - 49 %. Послідовним з'єднанням сплавних сплітерів 1:2 можна отримати елементи з великими коефіцієнтами поділу, але, як правило, виконані за цією технологією сплітери мають коефіцієнт поділки не більше 1:8.

За допомогою планарної технології (PLC, Planar Lightwave Circuit Coupler) на напівпровідниковій пластині формується безліч мікроділителів 1:2, об'єднаних в сплітер з потрібним коефіцієнтом ділення. Технологія дозволяє виготовляти компактні і високонадійні сплітери з великим числом волокон ( 1:32 ). Однак вартість сплітерів PLC вище (приблизно на 60-100 %) вартості сплітерів FBT.

При виборі типу сплітерів, крім ціни і коефіцієнта ділення, необхідно враховувати ще масу факторів. Наприклад, те, що планарні сплітери здатні працювати в більш широкому діапазоні температур (-45 ° C до +85 ° C), ніж сплавні (від -25 ° C і навіть від -40 ° C до +75 ° C) і що вони також володіють більш лінійною амплітудно - частотною характеристикою порівняно із зварними сплітерами (важливо для систем зі спектральним ущільненням).

Компанія R & M пропонує широкий вибір сплітерів обох типів - сплавних і планарних - в різних варіантах корпусів - від трубчастого діаметром 3 мм (довжина 60 мм) до захищеного розмірами 100 x 80 x 10 мм. Сплітери встановлюються в полки, виконання яких залежить від особливостей проекту (замовник вибирає конструкцію, розміри, систему організації волокна).

Рисунок 1.8 - Основні технології виготовлення солітерів

.3.6 Каплери і мультиплексори WDM

Вище вже згадувалося використання WDM - Каплера для введення в дерево PON додаткового каналу на довжині хвилі 1550 нм. Суть технології спектрального поділу каналів (WDM ) полягає у збільшенні пропускної здатності одного волокна за рахунок передачі по ньому кількох інформаційних каналів, кожен - на своїй довжині хвилі. Ця ідея активно використовується при розробці PON- мереж наступного покоління, що отримали назву WDM - PON, в яких пропускна здатність і ємність волоконно - оптичної інфраструктури значно збільшується за рахунок формування безлічі спектральних каналів. Стандарти на технологію WDM - PON ще знаходяться в стадії розробки, проте досвідчені мережі вже будуються, наприклад, у Південній Кореї.

Існує два основних варіанти технології WDM: щільний ( Dense WDM, DWDM ) і розріджений ( Coarse WDM, WDM ). У першому випадку спектр ділиться на дуже вузькі канали (від 0,4нм), що, з одного боку, забезпечує велике число спектральних каналів, а з іншого - підвищує вартість обладнання WDM. Системи DWDM використовуються в першу чергу на каналах телекомунікації. У цікавлячих нас міських мережах доступу набагато економічніше використовувати другий варіант - CWDM. У цьому випадку спектр в діапазоні від 1270 до 1610 нм «Нарізається » на набагато більш широкі канали - по 20 нм. Устаткування CWDM коштує значно дешевше систем DWDM.

Існує кілька основних технологій виготовлення каплерів і мультиплексорів WDM. Одна з найпростіших схожа зі сплавною технологією FBT, застосовуваної при виробництві сплітерів. При сплаві волокон через розходження діаметрів модової плями можуть бути виділені різні довжини хвиль, каскадування таких пристроїв дозволяє виділити багато довжин хвиль. До переваг елементів WDM, виготовлених за технологією FBT, відноситься невисока вартість, низьке затухання і можливість роботи в широкому частотному діапазоні, до недоліків - невисока хвильова ізоляція.

Друга технологія - Thin Film Filters (TFF ) - заснована на виготовленні тонкоплівкових фільтрів за допомогою іонно - променевого напилення. Такий фільтр складається з декількох шарів спеціальних матеріалів (кожен зі своїм індексом відбиття), при проходженні яких відображається або передається тільки одна довжина хвилі. Елементи WDM, побудовані на основі TFF - фільтрів, характеризуються низьким рівнем загасання, дисперсії і відбитого сигналу, а також високою хвильовою ізоляцією.

Компанія R & M пропонує великий вибір WDM - каплерів і мультиплексорів, виготовлених на основі технологій FBT і TFF. Вони можуть поставлятися встановленими в модулях висотою 3U і в 19 -дюймових полицях висотою 1U. Для зовнішніх застосувань можлива установка WDM - елементів в розподільній шафі й коробці.

.4 Застосування абонентської PON для обліку сповивальних комунальних послуг у даний період часу

Автоматизовані системи інтелектуального обліку енергоресурсів. Інтелектуальний облік є основним інструментом підвищення якості послуг та відповідності вимогам споживачів.

Застосування інтелектуальних систем обліку має ряд переваг, які отримують як збутові (мережеві) компанії, так і споживачі (побутові, промислові підприємства).

Крім основного ефекту - отримання оперативної та точної інформації про фактичне передавання (споживанні) електроенергії, впровадження системи «розумного» обліку дає ряд незаперечних переваг, у тому числі:

.Можливість переходу на 100 % розрахунки з абонентами за показаннями приладів обліку;

.Забезпечення білінгових систем достовірною інформацією;

.Контроль своєчасності оплат і скорочення дебіторської заборгованості (спільно з системою білінгу);

.Підвищення оперативності контролю і управління режимами енергоспоживання;

.Скорочення витрат при формуванні обсягу наданих споживачам послуг;

.Виявлення і скорочення втрат електроенергії, а також розкрадань;

.Дистанційне керування навантаженням споживачів;

.Оптимізація режимів і параметрів електромереж;

.Отримання диференційованих тарифів залежно від часу доби.

Проблема енергоефективності та енергозбереження є однією з найбільш актуальних сьогодні. У Європі до вирішення проблеми підійшли впровадженням інтелектуальних лічильників, на основі яких з'явилися інтелектуальні системи обліку енергоресурсів. Успіх даного досвіду був очевидний і незабаром на шлях інноваційного розвитку систем обліку встали й інші країни. Створення системи «розумного» обліку мається на увазі установку у споживачів інтелектуальних лічильників з можливістю дистанційного зчитування показань про споживання ресурсів та їх якості з можливістю віддаленого управління навантаженням. Збір даних здійснюється в єдиний центр збору та обробки даних ЦСОД, де інтегрується з білінговими і суміжними системами. Автоматизація обліку із застосуванням сучасних технологій є основоположною в ідеї «розумного» обліку. Найважливішим елементом системи інтелектуального обліку є спеціалізоване програмне забезпечення верхнього рівня, що дозволяє реалізувати всю багатофункціональність системи.Metering є одним з основних елементів наступного етапу впровадження інтелектуальних технологій - Smart Grid («Інтелектуальна мережа»).

Рисунок 1.9 - Архітектура системи інтелектуального обліку

.4.1 Архітектура системи

Практика застосування інформаційних систем обліку енергоресурсів, довела ефективність використання трирівневої структури.

Перший рівень становить розподілена система збору даних. Спеціалізовані контролери збирають дані з приладів обліку енергоресурсів, здійснюють перетворення і зберігають консолідовану інформацію в трансакціонній базі даних.

Другий рівень - система зберігання даних складається з бази даних обліку енергоресурсів і системи управління базами даних (СКБД).

Третій рівень - система надання інформації користувачам системи. Рівень може бути виконаний за технологією клієнт - сервер з використанням технології

«Товстого клієнта». У цьому випадку вся бізнес - логіка виконується на стороні клієнта - тобто автоматизованого робочого місця користувача. Система надання інформації користувачам може бути побудована також і в формі web - служби, коли користувачі підключаються до сервера за допомогою «Тонких клієнтів» (наприклад, інтернет - браузера).

Вся обробка інформації в цьому випадку здійснюється на стороні сервера, що істотно розвантажує ПК користувача, дозволяє централізовано обслуговувати ІВС, однак вимагає більшої кваліфікації обслуговуючого персоналу.

Вимірювальні прилади та пристрої, технології зчитування та вимірювання є однією з ключових технологічних областей і важливим компонентом сучасної енергетичної системи на базі концепції Smart Grid. Ці технології будуть виконувати такі функції:

.Оцінювати стан обладнання та рівень інтегрованості мережі, що відображає ступінь зосередження інформації в єдиному центрі;

.Забезпечувати безперервний моніторинг даних, мінімізувати помилки при виставленні рахунків;

.Сприяти оптимізації режимів мережі та скорочення викидів забруднюючих речовин за рахунок надання споживачеві можливості регулювати попит;

.В майбутньому нові технології цифрового зв'язку в поєднанні з цифровими вимірювальними приладами і датчиками підтримуватимуть більш комплексні вимірювання і безперервний моніторинг даних;

.Сприяти прямій взаємодії між постачальником послуг і споживачем.

Передбачається, що ці елементи дозволять забезпечити вирішення наступного спектра завдань:

.На рівні клієнта сучасні мережі не матимуть електромеханічних лічильників і вимірювальних приладів. Замість них будуть встановлені сучасні цифрові вимірювальні прилади та пристрої, пов'язані, як із споживачем, так і з постачальником послуг. Мікропроцесори в цих передових вимірювачах здійснюватимуть широкий спектр функцій. Як мінімум, вони будуть фіксувати витрати протягом всього процесу виробництва, передачі і розподілу електроенергії. Більшість клієнтів також зможе реєструвати інформацію про передбачення критичних сигналів, наприклад, піку цін, надану енергопостачальною організацією. Так само вимірювальні пристрої будуть повідомляти клієнта про проходження критичного рівня завантаження мережі.

Вдосконалені вимірювальні пристрої будуть здійснювати функції бажаного рівня витрат електроенергії, графік якого програмується клієнтом. Залежно від змін цін на електроенергію, пристрої будуть автоматично контролювати навантаження клієнта відповідно до цього графіка.

Крім того, нові вимірювальні пристрої будуть забезпечувати розширення наданого переліку комунальних послуг, таких як пожежна та охоронна сигналізація та інше. Нові підходи будуть реалізовуватися на основі цифрових комунікаційних можливостей Інтернету, з використанням стандартних Інтернет- протоколів, а також надійних і розповсюджених способів підключення таких як, бездротові, BPL і навіть оптоволоконна мережа в будівлях. Інтеграція їх, наприклад, з системами безпеки буде забезпечувати запобігання зломів і порушень.

.На рівні комунальних підприємств, вдосконалені технології зчитування і вимірювань розширять спектр наданої інформації операторам і диспетчерам енергетичної системи, яка буде включати в себе, наприклад:

.1Значення коефіцієнта потужності;

.2параметри якості електроенергії в межах всієї системи;

.3WAMS (Wide Area Measurement System-англ.)-Системи моніторингу перехідних режимів енергосистеми;

.4характеристику стану обладнання;

.5маніпуляції з вимірами та даними датчиків;

.6відомості про природні катаклізми;

.7визначення місць пошкоджень;

.8навантаження трансформаторів і ліній;

.9профілі напруги мережі;

.10температуру критичних елементів;

.11ідентифікацію відмов;

.12профілі та прогнози споживання електроенергії.

Нові системи програмного забезпечення будуть збирати, зберігати, аналізувати і обробляти велику кількість даних, що проходять через сучасні інструменти вимірювання та зчитування. Оброблені дані потім будуть передаватися в існуючі та нові інформаційні системи обслуговуючих компаній, що виконують безліч найважливіших функцій бізнесу (білінг, планування, експлуатація, робота з клієнтами, прогнозування, статистичні дослідження і т.д.).

Майбутні цифрові реле, які використовують інтелектуальні агенти, істотно підвищать надійність енергетичної системи. Широкі схеми моніторингу, захисту та контролю будуть інтегрувати цифрові реле, «Удосконалену» зв'язок та інтелектуальних агентів. У такій інтегрованої розподіленої системі захисту реле будуть здатні автономно взаємодіяти один з одним. Така гнучкість і автономність підвищує надійність, так як навіть при збоях, на якійсь ділянці мережі, решта реле на базі агентів продовжують захищати енергетичну систему.

Прогнозовані масштаби впроваджень розглянутих технологій досить великі. Глобальна трансформація технологій вимірювання та зчитування буде використовувати безліч інтелектуальних, взаємодіючих вимірників. Але, як показує закон Мура, ціни на чіпи будуть падати, навіть якщо їх обчислювальна потужність буде виростати. До того ж, як показує історія, вимоги пов'язані з всеосяжної, надійної і недорогий зв'язком будуть помітно доступніше, тому що революція в цифрового зв'язку все ще триває. Існує безліч переваг від розвитку таких технологій в галузі вимірювання. Деякі з найбільш важливих перераховані нижче:

Перетворення вимірювання в формі порталу для споживачів і виходу для інших технологій забезпечить інформованість як споживачів так і енергопостачальних компаній.

Вигоди для споживачів:

.можливість приймати обгрунтовані рішення з управління навантаженням;

.прямий зв'язок з ринком електроенергії в режимі реального часу;

.мотивація до участі у функціонуванні ринку;

.зниження витрат на електроенергію;

Вигоди для енергопостачальних компаній:

.контроль коливань навантаження;

.зниження експлуатаційних витрат;

.«підтримка» при перевантаженнях;

.зниження крадіжок електроенергії.

Збір даних. Вдосконалені датчики і нові методи вимірювання будуть збирати необхідну інформацію про стан всіх елементів енергетичної системи, і системи в цілому. Додаткові інструменти потім аналізуватимуть системні умови і виконувати в режимі реального часу аналіз умов функціонування, а також у разі необхідності ініціювати необхідні дії.

Переваги вдосконалення процесу збору даних:

.більш ефективне використання та технічне обслуговування активів;

.постійний моніторинг та оцінка стану експлуатованого обладнання, його залишкового терміну служби;

.виявлення і запобігання потенційних збоїв і швидка оцінка виникаючих проблем;

.своєчасна передача інформації про передаварійний стан операторам.

Контрольно -вимірювальна апаратура. Розширений моніторинг, контроль і система захисту, а також DR (demand response - управління попитом) інструменти, є невід'ємною частиною надійної, самовідновлювальної мережі. Далі наведені деякі переваги, які будуть реалізовані в енергетичній системі на базі концепції Smart Grid:

.скорочення каскадних відключень;

.запобігання швидко розвиваючого аварійного виходу з ладу обладнання;

.контроль повільно розвиваючого пошкодження;

.оптимальне використання існуючих активів;

.зниження перевантажень;

.більш ефективні програми технічного обслуговування активів;

.зменшення кількості відмов устаткування і зниження витрат ліквідацію аварій;

.мінімізація негативного впливу на навколишнє середовище;

.максимальне використання найбільш ефективних генеруючих пристроїв;

.зниження втрат при постачанні електроенергії.

Основні вигоди перетворення виміру інформації надалі істотно розширять сферу їх застосування: будуть сприяти вдосконаленню функціонуванню ринків електроенергії та потужності, надаючи споживачеві можливість вибору і здійснення інвестиції, що призведе до збереження капіталу і скорочення експлуатаційних витрат енергетичних компаній, формування вигод для навколишнього середовища в результаті підвищення рівня екологічної безпеки і вигод для економіки і населення від підвищення рівня безпеки, надійності та якості електропостачання.

Інформація від інтелектуальних приладів вимірювання може передаватися за допомогою:

.загальнодоступного бездротового зв'язку, принцип роботи якої схожий з бездротовим Інтернетом;

.Радіозв'язку, з використанням спеціальних частот, більш надійних, ніж у випадку загальнодоступного бездротового зв'язку;

.Широкосмугових електричних ліній, в які вбудований Інтернет;

.Електричних мереж з встановленими на обох кінцях ліній модемами, які дозволять обмінюватися інформацією між споживачами та генеруючими компаніями.

Впровадження інформаційних технологій - мається на увазі удосконалення комунальних IT- технологій, для створення сервісно-орієнтованої інфраструктури (Service Oriented Infrastructure, SOA-англ.), використовуючи загальну інформаційну модель і загальний двосторонній канал для передачі інформації. Загальна інформаційна модель (Common Information Model -англ.). Міжнародний стандарт, що забезпечує єдину модель інформаційного обміну, що охоплює проміжок від споживчого лічильника до системи транспортування електроенергії.

Існуючі інформаційні системи не можуть виконувати нові функції, необхідні додатками Smart Grid, тому удосконалення існуючих технологій має проходити разом з впровадженням нових пристроїв і компонентів.

.4.2 Лічильник електричної енергії

Лічильник електричної енергії є базовим елементом підсистеми обліку та моніторингу електроенергії. Автоматична система підрахунку та інформації (AMIS) фіксує споживання електроенергії кожним окремим споживачем протягом всього часу, і, крім того, постачає самих споживачів детальною інформацією про те, як вони споживали електроенергію. За оцінками експертів, використання інтелектуальних лічильників споживання електроенергії здатне зберегти до десяти терават - годин електрики, або майже два відсотки загального споживання енергії.

Лічильник електроенергії АЛЬФА А1800. Багатофункціональний мікропроцесорний лічильник АЛЬФА A1800 трансформаторного включення призначений для обліку активної і реактивної енергії та потужності в трифазних мережах змінного струму в режимі багатотарифності, зберігання виміряних даних в своїй пам'яті, а також передачі їх по цифровим і імпульсним каналах зв'язку на диспетчерський пункт з контролю, обліку і розподілу електроенергії. Лічильник АЛЬФА А1800 призначений для установки на перетоки, генерацію, високовольтні підстанції, в розподільні мережі і на промислові підприємства.

Функціональні можливості лічильників АЛЬФА А1800:

.Вимірювання активної та реактивної енергії та потужності з класом точності 0.2S, 0.5S в режимі багатотарифності.

.Вимірювання параметрів електромережі з нормованими похибками.

.Фіксація максимальної потужності навантаження із заданим усередненням.

.Фіксація дати і часу максимальної активної та реактивної потужності для кожної тарифної зони.

.Запис і зберігання даних графіка навантаження і параметрів мережі в пам'яті лічильника.

.Передача результатів вимірювань по цифровим і імпульсним каналах зв'язку.

.Автоматичний контроль навантаження і сигналізація про вихід параметрів мережі за встановлені межі.

.Облік втрат у силовому трансформаторі та лінії електропередачі.

Лічильник АЛЬФА А1800 має збільшену пам'ять, що дозволяє йому вести запис трьох незалежних масивів профілю навантаження по енергії та потужності з різними інтервалами усереднення (1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30 і 60 хв.). А також до 32 різних графіків параметрів мережі з двома різними інтервалами. Крім того, записані за останній інтервал дані параметрів мережі, які зберігаються в окремому блоці пам'яті лічильника, можна зчитувати безпосередньо з частотою порядку декількох секунд. Комерційні дані по електроенергії і потужності можна зчитувати при цьому по другому цифровому інтерфейсу, з іншою частотою, наприклад 30 - хв. Що дозволяє використовувати лічильник АЛЬФА А1800 одночасно в якості приладу комерційного обліку і як датчика (з заміщають даними) для систем оперативно - диспетчерського та технологічного управління SCADA.

Таблиця 1.4 - Технічні характеристики лічильника АЛЬФА A1800

Найменування величиниЗначенняКлас точності: 1. За активною енергією (ГОСТ 52323-05, 52322-05) 2. За реактивною енергією (ГОСТ 26035-83) 0,25: 0,55 0,5; 1,0Номінальні напруги, В3х57/100, 3х220/380, 3х127/220, 3х100, 3х220Номінальні (максимальні) струми, А1(10), 5 (10)Стартовий струм (чутливість) по відношенню до номінального0,001Номінальна частота мережі, Гц50 ± 2,5Кількість тарифів4 в сутках, 4 типа днів тижня, 12 сезонів, літній та зимовий часПохибка ходу внутрішнього годинника± 0,5 с/суткиРобочий діапазон температур, 0Сот -40 до +65Відносна вологість (не конденсуюча), %0 … 95Запис графіку навантаження з трьома інтерваламидо 40Запис параметрів мережі з двома інтерваламидо 32Тривалість інтервалу записів1, 2, 3, 5, 10, 15, 30, 60хв.Кількість збереженого авто читаннядо 35Кількість імпульсних каналівдо 6-тиПостійна лічильника по імпульсному виходу, імп / кВтг (Кварчія)от 100 до 20000Тривалість вихідних імпульсів, мсот 120 до 255 - можливе інше значення по заказуЦифрові інтерфейсиRS-232, RS-485Швидкість обміну інформацією при зв'язку з лічильником по цифрових інтерфейсах, год300 - 19200Самодіагностика лічильникаєСтупінь захисту корпусаIP 54

Пристрій збору і передачі даних (ПЗПД) RTU-325. Призначення. ПЗПД RTU-325 призначений для збору, обробки, зберігання даних, зібраних з лічильників електроенергіїі передачі їх на верхній рівень. Пристрої призначені для побудови цифрових, просторово розподілених, проектно - компонованих, ієрархічних, багатофункціональних автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) з розподіленою обробкою і зберіганням даних. Призначено для експлуатації в безоператорному режимі. Працює з лічильниками різних виробників. Можливість вимірювання струмів, напруг, частоти і моніторинг потужності входять в базовий комплект поставки.

У базовий комплект поставки ПЗПД RTU - 325 входять:

.Незалежна пам'ять 512 Mb.

.Порт Ethernet 10/100 Base -T.

.3 порти RS- 232 і 4 порти гальваноразвязанних інтерфейсів RS -485.

.Вбудований пульт управління.

.Клемник.

.Високоміцний корпус із захистом IP- 65 з 3 пломбованими відсіками.

.Ліцензійна операційна система QNX і вбудоване прикладне ПЗ.

Таблиця 1.5 - Технічні характеристики УСПД RTU-325

Найменування величиниЗначенняЕнергонезалежна пам'ять512MbСвітлові інтерфейсиБазовий Ethernet 10/100base TX - 1 штВбудовані послідовні інтерфейси для роботи з лічильниками і зовнішніми комунікаціями- RS-232: до 12 каналів. - Чотири канали RS-232 присутні завжди - RS-422/485: до 8 каналів. Примітка: загальна кількість послідовних інтерфейсів до 12 каналівМаксимальна кількість цифрових лічильників на канал RS-422/485 (на максимальній довжині кабелю без репіторів)Не більше 32 для лічильників із стандартним навантаженнямМожливість збільшення кількості послідовних портів за рахунок використання Ethernet-сервера TCP / IP-COMПідтримуєтьсяМаксимальна кількість імпульсних / дискретних опторазвязанних каналів40 входівВбудований пульт ввода/вивода- Вакуумно-флюоресцентний русифікований дисплей (VFD) з разрешением 2 строки по 20символів; - 12-клавішна функціональна клавіатураКонструкція УСПД- у єдиному корпусі з одностороннім обслуговуванням - дозволяє встановити УСПД на стандартних панелях та в спеціалізованих шафахВиконання корпуса УСПДIP65Робочий діапазон температур навколишнього повітря-25…+70 °С (звичайне виконання); -40…+85 °С (розширений діапазон на замовлення)Напруга споживання85…264 VAC, 47…440 Hz чи 100…375 VDCВикористовуємо потужність у ланцюгу споживанняНе більше 25 ВтГабаритні розміри260x230x330 ммМасане більше 9 кг в упаковціСередня нароботка на відмову100000 чТермін придатності30 роківЧас збереження інформації та програмних засобів за відсутності зовнішнього живленняНе менше 10 років

.4.3 Трансформатори струму типу Т- 0,66 -М- У3

Трансформатори 0,66 М У3 призначені для передачі сигналу вимірювальної інформації вимірювальним приладам в установках змінного струму частотою 50 Гц з номінальною напругою 0,66 кВ включно. Трансформатори виготовляються в кліматичному виконанні У і категорії розміщення 3 по ГОСТ 15150 - 69 і ГОСТ 15543.1-89. Робоче положення в просторі - будь-яке. Трансформатори виконані в корпусі з самозатухаючого пластику з прозорою кришкою, яка закриває контакти. Трансформатори поставляються з алюмінієвими шинами 5'30 мм і планками для їх кріплення. Для зручності монтажу контакти вторинної обмотки виконані парними.

Таблиця 1.6 - Технічні характеристики

Номінальна напруга, кВ0,66Номінальний вторинний струм, А5 50Номінальний клас точності0,55; 0,5; 1,0Номінальний первинний струм, А750 Номінальне навантаження з коефіцієнтом Cos j = 0,8, ВА5 та 10Коефіцієнт безпеки К б.ном10Клас нагрівостійкості ізоляціїАоптичний мережа магістральний кабель

2. Конструкція та характеристики волоконно-оптичного кабеля пасивних оптичних мереж доступу

.1Магістральні

2.1.1 Область застосування, призначення та конструкції кабелів

Оптичні кабелі типів ТПОд2, ОМП, ОВП застосовуються для підвісу на опорах ліній зв'язку, ліній електропередач, стовпах освітлення, між будівлями і спорудами.

Допускається прокладка усередині будівель, в кабельних лотках, в кабельних каналах, а також прокладання за зовнішніми фасадам будівель.

Основне призначення: використання кабелів як відгалужень від магістралі, «останньої милі» від стовпів і опор до окремих будинків з невеликими прогоновими відстанями. Кабель типу ТПОд2 можливо використовувати як магістралі між стовпами, опорами і будинками.

На рисунку 2.1 зображені конструкції кабелів: 1 - оптичні волокна, 2 - силові елементи (FRP), 3 - оболонка.

.1.2Основні вимоги при транспортуванні та зберіганні

При транспортуванні барабани не повинні лежати на щоці і повинні бути закріплені.

При закріпленні барабанів забороняється пробивати дошки щік і обшивки барабана цвяхами і скобами.

При завантаженні (розвантаженні) барабанів необхідно користуватися спеціальним обладнанням, виключаючи механічне пошкодження барабанів. Забороняється скидати барабани з транспортного засобу.

При зберіганні барабани повинні бути захищені від механічних впливів, а також від сонячних променів, атмосферних опадів і пилу.

При зберіганні барабани не повинні лежати на щоці. Температура зберігання: від мінус 50 ° С до 50 ° С.

Конструкція кабелю типу ТПОд2

Конструкція кабелю типу ОМП

Конструкція кабелю типу ОВП

Рисунок 2.1 - Конструкції кабелів

.1.3Монтажне обладнання та кабельна арматура

До монтажного обладнання відносять такі основні елементи:

.Лідер-трос. Лідер-трос повинен бути виконаний з діелектричних матеріалів, забезпечувати необхідний натяг при протяганні кабелю, мати переріз і погонну вагу, які не перевищують переріз і погонну вагу кабеля, і необхідний запас довжини. Кріплення кабелю до лідер-тросу можливо будь-яким підходящим способом, що забезпечує необхідне зусилля при протяганні кабелю. Для розподілу навантаження в ході протягування кабелю рекомендується використовувати монтажні ролики.

.Монтажні ролики. Монтажні ролики повинні мати пластмасові вкладиші, які не дозволяють кабелю стикатися з металом роликів. Вкладиші повинні бути гладкими і не мати зовнішніх ознак зносу. Глибина паза ролика повинна бути мінімум удвічі більше товщини кабелю. Правильний діаметр роликів визначається діаметром кожної конкретної конструкції кабелю. На практиці радіус роликів повинен бути не менше 20 «діаметрів» кабелю.

.Натягач. Для монтажу плоского ОК необхідно натягач та обладнання для контролю величини натягу. В якості натяжного пристрою може бути застосована ручна лебідка з динамометром. Можна також використовувати блок з набором вантажів.

Кабельна арматура складається з:

.Кабельна арматура. Список рекомендованих комплектуючих виробів і постачальників може бути наданий виробником кабелю за запитом. Кабельна арматура призначена для кабелів конкретної конструкції. Використовуйте тільки арматуру, рекомендовану для даного кабелю, і ніколи не використовуйте затискачі повторно. Важливо обережно встановлювати кріплення, щоб не пошкодити оболонку кабелю. Про будь-які ушкодження оболонки кабелю слід негайно повідомляти, і при необхідності заміняти кабель. Кабельна арматура для оптичних кабелів включає в себе: хомути для кріплення підвіски на стовпі, карабіни, талрепи, натяжні затискачі конусного типу.

.Натяжний затискач. В якості натяжного затискача рекомендується використовувати затискачі типу ODWAC виробництва Telenco (Франція) або їх аналоги.

Натяжний затискач ODWAC для плоских кабелів. Плоскі кабелі (стрічкові) володіють високими термічними характеристиками, дуже гнучкі, збільшений кут вигину, також здатні пропускати через себе напругу до 250В. Залежно від типу кабелю, просто встановлюються.

Натяжний затискач ODWAC застосовується для підвіски кабелів плоского типу з шириною до 11мм і висотою до 6мм. Склад натяжного затискача забезпечує міцне кріплення плоских кабелів. Основа є сплав алюмінію. Самою головною відмінною рисою натяжного затискача ODWAC є його гнучкість і прохідність у важкодоступних місцях і вигинах.

Зажим ODWAC використовується для підвіски плоских кабелів висотою 6мм і шириною до 11мм зі сталевими, зі сплаву алюмінію, полімеру середньої або високої щільності несучими проводами на опорах (стовпах) при довжині прольотів лінії до 50 м.

Зажим рекомендується використовувати для всіх ділянок кабельної траси або ж при практично будь-яких кутах повороту траси.

Розмір кропуса з клином 16х16х65мм, довжина петлі (внутрішній розмір) 87мм.

Матеріали: петля - хромована сталь; корпус, клин, вставка - оціонкованная сталь. Вага (кг) - 0,026.

Варіанти установки. Через скобу на траверсу, кронштейн UPB або CA 1500, або безпосередньо на гак.

Умови експлуатації. Використовується в переважній більшості кліматичних зон з температурою від -60 ° С до +70 ° С. Навантаження при випробуваннях середньостатистична 1,61 кН (161кг), після чого кабелі руйнуються.

.Хомут для кріплення до стовпа являє собою сталеву смугу підходящої довжини із спеціальним замком, або без такого. Може бути застосована і інша конструкція кріплення, забезпечує необхідну величину натягу кабелю.

.Карабін призначений для кріплення підвіски до хомута.

.Талреп може бути застосований будь-якої зручної конструкції з урахуванням необхідної величини натягу.

.1.4Монтаж кабеля

Основні вимоги при монтажі:

.Температура монтажу кабелю для кабелю в поліетиленовій оболонці не нижче мінус 30 ° С; для кабелю у негорючій оболонці не нижче мінус 10 ° С.

.Максимально допустимі розтягуючі навантаження і відстані між опорами:

Таблиця 2.1 - Максимально допустимі розтягуючи навантаження і відстані між опорами

Тип кабелюМДРН, НМДМРН, НМаксимальна відстань234ТПОд213004001006040ОМП400150504030ОВП400150504030

Де МДРН - максимально допустима розтягуються навантаження - навантаження, що виникає при впливі ожеледі і вітру;

МДМРН - максимально допустима монтажна розтягуються навантаження - навантаження виникає при монтажі кабелю.

, 3, 4 - кліматичні зони по ожеледі і вітру згідно ПУЕ-7 вид.

.Радіус вигину кабелю: не менше 15 габаритних розмірів кабелю по вузькій частині.

.Не допускається осьове закручування кабелю.

Установка монтажних роликів. При монтажі кабелю по опорах, монтажні ролики повинні розташовуватися на кожній опорі і через них має бути проведений лідер-трос. Трос і кабель повинні проходити по дну паза ролика. На кожному повороті ролики повинні бути зафіксовані, щоб кабель входив і виходив з ролика плавно. Не допускається вискакування кабелю з паза ролика, так як це може привести до його сильного пошкодження.

Протяжка кабелю. При протяганні кабелю не допускається його осьового обертання в прольоті. Навантаження при протяганні кабелю не повинно перевищувати максимально допустиму монтажну розтягувальну навантаження. Кабель повинен бути рівномірно натягнутий і забезпечувати необхідну величину провисання.

Закріплення і натяг. У прольоті кабелю задають необхідні величини стріл провисання (не менше 1% від відстані між опорами) і натягу на відповідних опорах. На опорі між натяжними затискачами повинен бути достатній запас кабелю, щоб забезпечити вільний рух. Натяжні затискачі кріпляться до опор через карабін або талреп. Провисання шлейфу між затискачами повинно становити не менше 30 см.

Провисання кабелю. Для кожного прольоту визначається величина провисання кабелю. Після попереднього натягу необхідно почекати 24 години, щоб пройшла витяжка кабелю, після чого виконується остаточна натяжка і вимір стріли провисання. Необхідна величина провисання забезпечується за допомогою талрепів.

Формування технологічного запасу кабелю. Місця зварювань оптичних волокон поміщаються в муфту, яка може зберігатися на опорі, на рівні землі на плиті, в шафі, або під землею в ямі або кабельному колодязі.

Важливо:

. Створювати перед муфтою технологічний запас оптичного кабелю:

Для кабелю типу ТПОд2 довжиною не менше 6 метрів у вигляді бухти діаметром 0,2 м;

Для кабелю типу ОМП, ОВП довжиною не менше 3 метрів у вигляді бухти діаметром 0,1 м.

. Звільняти для розварки в муфті не менше 2 метрів волокна;

. Технологічний запас кабелю повинен намотуватися з належним натягом на тверду оправу або з фіксацією, що запобігає стиснення кабелю при негативних температурах (наприклад, за допомогою будівельної клейкої стрічки). Так як кабель сконструйований для роботи під механічним натягом, будь який монтаж надлишкової довжини кабелю без належного натягу може привести до непередбачуваних змін загасання сигналу, особливо при низькій температурі. Довжина зберігається на опорі кабелю, не сформованого в бухту, повинна бути зведена до мінімуму.

Обробка кабелю. Для кабелю ТПОд2, ЗМЗ: ножем по бічних поверхнях кабелю видаляється частина оболонки, на необхідну довжину, до оголення силових елементів кабелю. Вивільняються силові елементи кабелю. Оптичні волокна оголюються на необхідну довжину круговим надрізом і зняттям частини, що залишилася на оболонці кабелю.

Для кабелю ОВП: Ножем робиться поздовжній розріз кабелю по довжині між силовими елементами. Далі оптичні волокна звільняються шляхом розривання кабелю руками на дві частини по перемичці.

Монтаж муфти. Кабель монтується в універсальних оптичних муфтах типу МТОК. Допускається монтувати кабель в інші типи муфт, призначених для кабелів типу Drop.

Муфти поставляються у вигляді базових комплектів, які доповнюються необхідними аксесуарами після уточнення варіанти монтажу і умов розміщення муфт.

Для муфти типу МТОК додатково замовляється «Комплект для введення ОК № 3». До складу комплекту № 3 входять деталі для фіксації елементів ОК і відрізки термоусаджуваних трубок (ТУТ). Додатково, для збільшення зовнішнього діаметра ОК перед усадкою трубок ТУТ, поставляється герметизуюча мастика. На оболонку ОК, в місці усадки ТУТ, накладають 2-3 шари мастики для збільшення зовнішнього діаметра ОК. Мастику слід обжати за допомогою антиадгезійного паперу для додання їй округлої форми. Усередині муфти склопластикові прутки ОК фіксуються на кронштейні комплекту № 3 притискною планкою. Модуль ОК виводиться безпосередньо на касету.

Муфти підвішують на опорах або кріплять до стін в технічних приміщеннях будівель за допомогою кронштейнів.

.2Абонентські

Міжповерхова і поверхова розводка всередині будівель здійснюється внутрішньооб'єктовим оптичним кабелем (indoor cables), що відрізняється від кабелю зовнішньої прокладки підвищеною гнучкістю і поліпшеними масогабаритними показниками за рахунок використання в конструкції полегшених зміцнюючих покриттів, а також відсутністю елементів захисту від вологи. Оптичні волокна в кабелях цього класу забезпечуються буферним покриттям товщиною 0,9 мм, яке дозволяє здійснювати безпосередню установку конекторів. Деяке збільшення загасання, викликається застосуванням оболонки tight buffer, не має принципового значення через порівняно невеликі довжини кабельних трас в межах будівлі. Приклад конструкції такого кабелю показаний на рисунку 2.2. Максимальне число волокон серійних внутрішньооб'єктових кабелів, як правило, не перевищує 12 (фірма AMP випускає кабелі з 18 волокнами).

Рисунок 2.2 - Конструкція чотирьохволоконного внутрішньооб'єктового кабелю

У разі необхідності створення внутрішньооб'єктових кабелів з великим числом волокон застосовують конструкцію, аналогічну кабелям зовнішньої прокладки: навколо центрального силового елемента укладають кілька (в більшості випадків шість, рідше дванадцять) звичайних кабелів і отриманий сердечник закривають зверху загальною захисною оболонкою.

Для отримання в розглянутій структурі дрібнішого дискрета по числу волокон деякі з таких модулів можуть замінюватися зміцнюючими прутками. Кабелі подібної конструкції зазвичай виготовляються на замовлення.

Конструкції кабелів внутрішньооб'єктової прокладки, в яких не використовуються матеріали, що утворюють густий дим під впливом високої температури і не виділяють при цьому задушливі галогеновмістні гази, позначаються абревіатурою LSZH (low smoke zero halogen).

Розрізняють кабелі Plenum, використовувані при організації горизонтальних ділянок структурованих кабельних систем і прокладаються, як правило, над фальшстелею, під фальшпідлогою і в захисних декоративних коробах в коридорах, а також Riser для вертикальних магістралей.

Робоча температура внутрішньооб'єктових кабелів становить зазвичай від - +20 До +70 °С. Деякі моделі кабелів серії LGBC виробництва Lucent Technologies нормально функціонують в температурному діапазоні від -40 до +85 ° С. Такі конструкції можна застосовувати для зовнішньої прокладки на лініях невеликої протяжності за умови забезпечення захисту від попадання вологи (зазвичай це виконується за рахунок прокладки в захисній трубці).

Переважна більшість внутрішньооб'єктових кабелів мають багатомодові світловоди. Одномодові внутрішньооб'єктові кабелі застосовуються в обмеженому обсязі головним чином для з'єднання вхідного комутаційно-розподільного пристрою кабелю зовнішньої підсистеми з полицею або муфтою адміністративної точки. Конструктивно такі кабелі не відрізняються від багатомодових і випускаються, наприклад, фірмами Lucent Technologies і Mohawk.

Для розширення функціональних можливостей кабельної продукції деякі фірми виробляють комбіновані кабелі внутрішньооб'єктової прокладки. У конструкціях таких кабелів передбачаються дві або три скріплені один з одним зовнішні оболонки. В перший укладається два або чотири многомодових світловода, дві інші містять 4-парний елемент кручені пари категорії 5 і елемент типу 1за класифікацією ІБМ.

.2.1 Міні- та мікрокабелі

Кабелі внутрішньооб'єктової прокладки з одним або двома волокнами, кожне з яких укладено в індивідуальний захисний шланг, виділяються в спеціальну групу і називаються міні-кабелями. Міні-кабелі бувають одинарні (simplex) і подвійні (duplex) (рисунок 2.3)

Рисунок 2.3 - Конструкція внутрішньооб'єктових міні - кабелів

Звичайні подвійні міні-кабелі без оболонки іноді називаються zipcord, кабелі з оболонкою носять назву heavy duty duplex (рисунок 2.3). Німецькі фірми позначають подвійні кабелі без оболонки як Duplex Figure 8, а з оболонкою - Duplex Figure 0. Компанія Alcatel застосовує для позначення конструкцій останнього типу термін "овальний кабель" (dual fibre oval cable).

Основним призначенням дуплексних кабелів є:

.Виготовлення з'єднувальних шнурів;

.Створення кабельної розводки в технічних приміщеннях локальних мереж;

.Формування горизонтальних магістралей великих структурованих кабельних систем з прокладкою в декоративних коробах до робочого місця.

Діаметр зовнішньої оболонки міні-кабелю зазвичай становить від 2,4 до 3,0 мм. Останнім часом з'явилися конструкції із шлангом діаметром 1,6 мм.

Для виготовлення монтажних шнурів (пігтейлів - від англ. Pig-tail), приєднуваних до магістральних кабелів в процесі складання кінцевих обробних пристроїв, використовується одинарне волокно в буферному покритті 0,9 мм. Таку конструкцію іноді називають мікрокабель.

.2.2 Оптичні волокна, які використовуються у абонентських оптичних кабелях

Внутрішньооб'єктові ОК випускаються як з одномодовими оптичними волокнами (ОВ), так і з багатомодовими ОВ, а також можуть містити різнотипні ОВ.

В якості багатомодових використовуються ОВ з діаметром серцевини 50 мкм, відповідні рекомендаціям МСЕ-Т G.651, і ОВ з діаметром серцевини 62,5 мкм, при цьому ОВ першого типу все більше і більше витісняють ОВ другого типу. Відповідно до рекомендацій МСЕ-Т G.652 в якості одномодових використовуються переважно найбільш дешеві ОВ.

Слід зазначити, що міжнародним стандартом ISO/IEC11801 Information technology - Generic cabling for customer premises (редакція - вересень 2002 р.) максимальна довжина каналу, утвореного з використанням ОВ в СКС, встановлена:

.від 300 до 2000 м на довжинах хвиль 850 і 1300 нм для багатомодового ОВ з діаметром серцевини 50 мкм, максимальним загасанням 3,5 дБ/км/1,5 дБ/км (л=850/1300 нм) і мінімальною широкополосністю 500 МГц·км/500 МГц·км (л=850/1300 нм);

.від 300 до 2000 м на довжинах хвиль 850 і 1300 нм для багатомодового ОВ з діаметром серцевини 62,5 мкм, максимальним загасанням 3,5 дБ/км/1,5 дБ/км (л=850/1300 нм) і мінімальною широкополосністю 200 МГц·км/500 МГц·км (л=850/1300 нм);

.до 2000 м на довжині хвилі 1310 нм для одномодових ОВ.

.2.3 Особливості конструкції внутрішньообєктових оптичних кабелів

До складу внутрішньооб'єктових оптичних кабелів входять наступні компоненти:

.розподільні (distribution, breakout) OK;

.сімплексні (одноволоконні) оптичні шнури (simplex patch cord);

.дуплексні (двоволоконні) оптичні шнури, які можуть мати загальну оболонку для обох оптичних волокон (duplex patch cord) або ж окремі для кожного оптичного волокна оболонки, об'єднані перемичкою (zipcord patchcord).

Основними відрізняючими ознаками внутрішньооб'єктових оптичних кабелів від оптичних кабелів зовнішньої прокладки є:

.зовнішня оболонка з матеріалу, що не поширює горіння;

.менша стійкість до кліматичних і механічних впливів;

.відсутність захисту оптичного кабелю від поздовжнього розповсюдження води.

Внутрішньооб'єктові оптичні кабелі не містять металевих конструктивних елементів, що виключає необхідність вирішення питань електромагнітної сумісності та електробезпеки застосування цих кабелів; в якості силових елементів внутрішньооб'єктових оптичних кабелів переважно використовують арамідні нитки.

При необхідності забезпечення захисту від гризунів розподільних внутрішньооб'єктових оптичних кабелів деякі виробники застосовують в конструкції таких оптичних кабелів багатошарову оболонку "безгалогенний матеріал - поліамід (нейлон) - безгалогенний матеріал".

Пожаростійкість внутрішньооб'єктових оптичних кабелів забезпечується завдяки їх оболонці, яка виготовляється з не розповсюджуючих горіння безгалогенних матеріалів - полівінілхлоридних пластикатів або спеціальних поліетиленових композицій.

Слід зазначити, що оболонки оптичних шнурів, до яких пред'являються вимоги високої гнучкості, робляться в основному з полівінілхлоридних пластикатів. Одним з недоліків даного матеріалу є те, що ПВХ пластикати при дії полум'я розкладаються з виділенням галогенного матеріалу (хлору). У процесі розкладання полівінілхлориду виникає сильне задимлення, утруднення з диханням і в результаті з'єднання хлору з вологою повітря утворюються пари соляної кислоти, що сприяють корозійному пошкодженню обладнання.

Цього недоліку позбавлені спеціальні поліетиленові композиції, що не поширюють горіння. Водночас кабелі, виготовлені з їх застосуванням, володіють меншою гнучкістю, у зв'язку з чим такі поліетиленові композиції застосовуються переважно для виготовлення стаціонарно прокладених розподільних внутрішньооб'єктових оптичних кабелів.

Внутрішньооб'єктові оптичні кабелі, як правило, не містять гідрофобних заповнювачів, що також сприяє підвищенню пожежобезпеки їх застосування та спрощує монтаж.

Конструкції внутрішньооб'єктових оптичних кабелів для СКС і локальних оптичних мереж містять в основному оптичне волокно з щільним буферним покриттям (tight buffer) і з зовнішнім діаметром 900 мкм, з більш високим коефіцієнтом загасання за рахунок мікровигинів оптичного волокна в порівнянні з оптичними волокнами, що мають діаметр покриття 250 мкм, що в більшості випадків цілком прийнятно, враховуючи невеликі довжини прокладки таких оптичних кабелів. Деякі виробники при виробництві внутрішньооб'єктових оптичних кабелів перед накладенням на оптичне волокно вторинного покриття наносять на первинне покриття оптичного волокна тонкий шар гелю. Це забезпечує менший приріст загасання через мікровигини і збільшує довжину зняття вторинного покриття при обробленні оптичного кабелю до значення більше 1 м (за одну операцію).

Слід зазначити, що в якості внутрішньооб'єктових розподільних оптичних кабелів в ряді випадків використовуються і оптичні кабелі зовнішньої прокладки, оболонки яких виконані з матеріалу, що не поширює горіння.

.2.4 Арматура для внутрішньообєктових оптичних кабелів

Для кінцевого закладення внутрішньооб'єктових розподільних оптичних кабелів застосовують оптичні кросові пристрої двох основних конструктивів - настінної установки і для установки в телекомунікаційні шафи і стійки. У разі спорудження локальних мереж і СКС з використанням технології "волокно до робочого місця" (fibre to the desk) для кінцевого закладення внутрішньооб'єктових оптичних кабелів застосовують також оптичні настінні розетки.

Оптичні шнури типу pigtail (армовані оптичним з'єднувачем на одному кінці) і типу patchcord (армовані оптичними з'єднувачами на обох кінцях) в даний час армують оптичними з'єднувачами в основному в заводських умовах. Це забезпечує більш високі їх характеристики в порівнянні з шнурами, армованими на місці застосування (останнє можливо тільки для шнурів з багатомодовими оптичними волокнами).

Оптичні шнури типу pigtail виготовляють в основному на основі оптичних волокон з діаметром вторинного покриття 900 мкм, що забезпечує зручність розміщення технологічних запасів їх довжин в оптичному кросовому обладнанні. Довжина шнура типу pigtail становить близько 1,5 м. Монтажні шнури типу patchcord виготовляють в основному на основі оптичних волокон з діаметром покриття 250 мкм. Довжина такого шнура становить від одного до кілька метрів або ж визначається вимогами замовника.

В якості оптичних з'єднувачів, якими армують оптичні волокна внутрішньооб'єктових оптичних кабелів та оптичні шнури, використовуються практично всі представлені на телекомунікаційному ринку типи оптичних з'єднувачів: SC, FC, ST (рисунок 2.3). Застосовуються також з'єднувачі інших типів: Е2000, SMA, DIN, LC, MT-RJ і таке інше. У той же час слід зазначити, що найбільш перспективні оптичні з'єднувачі типу SC (з діаметром наконечника 2,5 мм) і малогабаритні оптичні з'єднувачі (з діаметром наконечника 1,25 мм) типу LC і MT-RJ.

Рисунок 2.4 - Оптичні з'єднувачі типу FC, SC, ST

.2.5 Конструкції абонентських оптичних кабелів

Мінікабель. Тип: ОКВС (Simplex).

Застосування.

Мінікабель типу ОКВС (Simplex) призначений для міжблочних з'єднань на станціях зв'язку, для виготовлення з'єднувальних шнурів (пігтейлів і патчкордів); створення кабельної розводки в технічних приміщеннях локальних мереж; формування горизонтальних магістралей великих структурованих кабельних систем з прокладкою в декоративних коробах до робочого місця.

Рисунок 2.5 - Конструкція кабелю типу ОКВС (Simplex)

Структура кабелю:

. Оптичне волокно;

. Щільна захисна оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

. Силовий елемент - арамідні нитки;

. Оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH).

З'єднувальний волоконно-оптичний кабель. Тип: ОКВк (Duplex).

Застосування.

Кабель типу ОКВк (Duplex або Zip-cord) призначений для міжблочних з'єднань на станціях зв'язку, для виготовлення з'єднувальних шнурів (пігтейлів і патчкордів); створення кабельної розводки в технічних приміщеннях локальних мереж; формування горизонтальних магістралей великих структурованих кабельних систем з прокладкою в декоративних коробах до робочого місця. Допускається прокладка в приміщеннях у вертикальних трубопроводах, вертикальних шахтах, в будинках між поверхами.

Рисунок 2.6 - Конструкція кабелю типу ОКВк (Duplex)

Структура кабелю:

. Оптичне волокно;

. Щільна захисна оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

.Силовий елемент - арамідні нитки;

. Оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH).

З'єднувальний волоконно-оптичний кабель. Тип: ОКВД (Heavy Duplex).

Рисунок 2.7 - Конструкція кабелю типу ОКВД (Heavy Duplex)

Структура кабелю:

. Оптичне волокно;

. Щільна захисна оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

. Силовий елемент - арамідні нитки;

. і 5. Оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

. Шнур ріжучий.

Розподільчий волоконно-оптичний кабель. Тип: ОКВр (Distribution).

Застосування.

Кабель типу ОКВр (Distribution) призначений для використання в якості розподільного кабелю в локальних мережах для з'єднання апаратури зв'язку з магістральним кабелем. Прокладка в приміщеннях у вертикальних трубопроводах, вертикальних шахтах, в будинках між поверхами. Допускається прокладка між будівлями на невеликі відстані в захисних поліетиленових або азбестоцементних трубах.

Рисунок 2.8 - Конструкція кабелю типу ОКВр (Distribution)

Структура кабелю:

. Оптичне волокно;

. Щільна захисна оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

. Силовий елемент - арамідні нитки;

. Оболонка з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

. Шнур ріжучий.

Броньований розподільний кабель. Тип: ОКВрб (Distribution).

Застосування.

Кабель типу ОКВрб (Distribution) призначений для використання в якості розподільного кабелю в локальних мережах для з'єднання апаратури зв'язку з магістральним кабелем. Призначений для прокладки на невеликі відстані між будівлями, в кабельній каналізації, в захисних поліетиленових або азбестоцементних трубах, в тому числі в районах, заражених гризунами.

Рисунок 2.9 - Конструкція кабелю типу ОКВрб (Distribution)

Структура кабелю:

. Центральний елемент - склопластиковий стрижень в полімерній оболонці;

. Оптичне волокно в щільній захисній оболонці з компаунда, поширює горіння, низькодимного, безгалогенні;

. Силовий елемент - арамідні нитки;

. Оболонка з компаунда, не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні;

. Броня із сталевої гофрованої ламінованої стрічки;

. Захисний шланг з компаунда, не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні;

. Шнур ріжучий.

Подвісний розподільний кабель. Тип: ОКВрт (Distribution).

Застосування.

Кабелі типу ОКВрт призначені для підвіски і експлуатації на опорах повітряних ліній зв'язку, між будівлями в умовах впливу навантажень від вітру, ожеледі, температури і їх комбінацій.

Рисунок 2.10 - Конструкція кабелю типу ОКВрт (Distribution)

Структура кабелю:

. Несучий елемент - сталевий трос;

. Центральний елемент - склопластиковий стрижень в полімерній оболонці;

. Оптичне волокно в щільній захисній оболонці з компаунда не поширює горіння, низькодимного, безгалогенні (LSZH);

. Силовий елемент - арамідні нитки;

. Оболонка з поліетилену;

. Шнур ріжучий.

3. Обгрунтування конструкції та матеріалів магістрального волоконно-оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу

.1Конструкція волокно-оптичного кабелю

Призначення:

Кабелі ТПОд2 застосовуються для підвісу (при особливо високих вимогах по стійкості до зовнішніх електромагнітних впливів) на опорах повітряних ліній зв'язку, контактної мережі залізниць, ліній електропередач з максимальною величиною потенціалу електричного поля до 12 кВ, а також між будівлями і спорудами.

Рисунок 3.1 - Конструкція оптичного кабелю типу ТПОд2

Кабель містить оптичний модуль з вільно укладеними волокнами. Вільний простір в оптичному модулі заповнений гідрофобним гелем. В якості силових елементів використовуються два діелектричних стрижня. На оптичний модуль і силовий елемент накладається оболонка з поліетилену середньої щільності.

Маркування:

Наноситься на кожен метр кабелю.

Приклад маркування кабелю:

Оптичний кабель = ІНКАБ = ТПОд2 П 12A 1,4 кН 2013 = 0001 м =

Розшифровка маркування:

ІНКАБ - назва підприємства виробника;

ТПОд2 - тип кабелю;

П - матеріал зовнішньої оболонки (поліетилен середньої щільності);

- кількість оптичних волокон;

А - тип оптичних волокон (одномодове волокно, відповідне рекомендаціям G.652D);

,4 кН - максимально допустиме розтягуюче навантаження;

- рік виготовлення;

м - метраж.

За погодженням із замовником в маркування може бути включена додаткова інформація.

Таблиця 3.1 - Деталі конструкції

Максимально допустиме розтягуючи навантаження, кН1,21,41,72,2Кількість ОВ у кабеліДо 8До 12До 16До 24Розмір кабелю В х Ш, мм3,0 х 7,63,1 х 8,03,3 х 8,63,6 х 9,5Маса кабелю, кг/км27,129,534,041,5

Таблиця 3.2 - Параметри експлуатації

Робоча температура-60 0С…+70 0СТемпература монтажу-30 0С…+50 0СТемпература транспортування та зберігання-50 0С…+50 0СМінімальний радіус згинуНе менше 15 діаметрів кабелюСтрок придатності25 роківМінімальний радіус згину оптоволокнане менше 3 мм (протягом 10 хв)

Упаковка та маркування:

Кабелі поставляються на дерев'яних барабанах з діаметром шийки не менше 40 номінальних діаметрів кабелю, однієї будівельної довжиною. За узгодженням із замовником допускається поставка двох будівельних довжин на одному барабані. Нижній кінець кабелю довжиною не менше двох метрів виводиться на щоку барабана. Кінці кабелю герметично закладаються. Упаковка кабелів відповідає вимогам ГОСТ 18690-82.

Таблиця 3.3 - Застосовувані оптичні волокна

АОдномодове, з розширеною смугою робочих довжин хвиль (Рекомендація МСЭ-Т G.652D);УВдосконалене одномодове, з розширеною смугою робочих довжин хвиль з пониженими загасаннями (Рекомендація МСЭ-Т G.652D);НОдномодове, з позитивною ненульовою зміщеною дисперсією ОВ (Рекомендація МСЭ-Т G.655);МБагатомодове, із співвідношенням діаметрів серцевини і оболонки 50/125 мкм (Рекомендація МСЭ-Т G.651);ГБагатомодове, із співвідношенням діаметрів серцевини і оболонки 62,5/125 мкм (Рекомендація МЭК 60793-2-10);G.657Одномодове з низькими втратами загасання на вигині (Рекомендація МСЭ-Т G.657).

Таблиця 3.4 - Технічні параметри кабелю

Вид впливуНормоване значенняКритерії оцінкиРозтягуючи зусилля (ГОСТ Р МЭК 794-1-93 метод Е1)1,2 - 2,2 кН- Дб* ≤ 0,05дБ -відсутність пошкодженьРоздавлюючи зусилля (ГОСТ Р МЭК 794-1-9З метод Е3)0,3 кН/смДинамічні вигини (ГОСТ Р МЭК 794-1-93 метод Е6)20 циклів на кут ± 90оОсьові закручування (ГОСТ Р МЭК 794-1-93 метод Е7)-10 циклів - на кут ± 360о на довжині 4 мУдар (ГОСТ Р МЭК 794-1-93 метод Е4)Енергія удару 5 ДжВодонепроникність (IEC 60794-1-2 п.25 метод F5B)Довжина зразка ≥ 3 м Час: 24 годиниВідсутність води на кінці відрізкуКліматичні впливи (ГОСТ Р МЭК 794-1-93 метод F1)-Діапазон температур від -600С до 70 0С -2 цикли -час циклу ≥ 16 годинДб ≤ 0,05 дБ/кмКраплепадання гідрофобного компаунда (IEC 60794-1-2 метод Е14)При 70 0СНемає краплепадання

На етикетці, прикріпленій до барабана, вказується: товарний знак, умовне позначення кабелю, дата виготовлення (місяць, рік), довжина кабелю в метрах, маса брутто в кілограмах.

На зовнішній стороні щоки кожного барабана вказується: заводський номер барабана, напис «Не класти плазом», позначено стрілкою допустимий напрямок кочення барабана з кабелем.

У паспорті на кабель вказується: умовне позначення кабелю, номер технічних умов, довжина кабелю в метрах, тип ОВ, забарвлення і розподіл оптичних волокон в модулях, забарвлення модулів, коефіцієнти загасання для кожного ОВ на нормованих довжинах хвиль, показник заломлення ОВ, виробники ОВ та кабелю, дата виготовлення кабелю. Паспорт поміщається в поліетиленовий пакет і закріплюється на внутрішній стороні щоки барабана. За погодженням із замовником можливе включення в паспорт додаткової інформації.

.2Матеріали конструктивних елементів кабелю

Загальні положення. Зупинимося на матеріалах основних елементів оптичного кабелю. Профільований сердечник оптичного кабелю виготовляють з полівінілхлориду, поліетилену, поліуретану або поліпропілену. Кордель (заповнювач) може виконуватися з поліетилену, полівінілхлориду, поліуретану, гуми і містити бавовняну нитку різного забарвлення, зміцнюючі елементи або струмопровідні жили. Скріплюючі елементи виготовляють з ниток (бавовняних, полімерних, склониток), стрічок (поліамідних, поліетілентерефтолатних, фторопластових, паперових), полімерних металізованих плівок. Армуючі елементи для оптичного кабелю відрізняються високою міцністю на розрив (2000 - 3000 МПа), високою гнучкістю, мають великий модуль Юнга (60000 - 100000 МПа) і малу масу.

У багатьох випадках одним з основних вимог до оптичних кабелів є відсутність металевих елементів в його конструкції. У цьому випадку армуючі елементи виконують з неорганічних або полімерних матеріалів. Це дозволяє до того ж істотно зменшити масу кабелю, збільшити його стійкість до багаторазових деформацій вигину, кручення, перемотування і збільшити термін служби.

Синтетичні високомодульні матеріали. Синтетичні волокна мають високу механічну міцність, нагрівостійкість і малу усадку.

Краще волокно СВМ має розривну міцність, переважаючу міцність всіх природних, штучних і синтетичних волокон (2000 - 2500 МПа). Але волокно СВМ дуже жорстке - його міцність у вузлі становить 20 - 40% від початкової. Оксалон має меншу міцність (600 - 800 МПа) і меншу жорсткість. Відсоток збереження міцності у вузлі у нього в 1,5 - 3 рази більше, ніж у СВМ, і становить 60%.

Найбільш стійкими до хімічних реагентів виявилися волокна СВМ, оксалон і фенилон. Решта волокна стійки або до кислот, або до лугів.

По стійкості до впливу мікроорганізмів кращими є СВМ, високомодульний вінол, лавсан і фенілон.

СВМ, оксалон, сульфон, арімід при температурах від 150 до 300 0С мають усадку не більше 1 - 2%. Нітрон Т і високомодульний вінол при 150 0С мають незначну усадку, при підвищенні температури до 200 - 300 0С усадка нитрона Т досягає 10 - 16%.

У процесі виготовлення зміцнюючих сердечників і джгутів, а потім і кабелів нитки піддаються впливу ряду факторів: вигинів і стирання при тростуванні і скрутці, натягненні до 10,0 - 15,0 Н, нагріванню до 170 - 200 0С при ошлангованні поліетиленом і полівінілхлоридним пластикатом. При накладенні оболонки з гуми і вулканізації виробів температурний інтервал змінюється від 100 до 213 0С, і можливий вплив пари.

Вплив технологічних факторів у процесі виготовлення кабелів оцінювався по зміні міцності ниток.

Технологічні чинники не впливають на міцність ниток СВМ лінійної щільності 58,9 і 29,4 текс. Міцність нитки СВМ товщиною 100 текс спочатку знижувалася після операції тростки, а після скрутки кабелю і накладення оболонки зростала майже до вихідних значень.

Технологічні операції впливають також на властивості міцності високомодульних полівінілспиртових волокон. Так, після скрутки сердечника і джгутів міцність ниток зменшується, а після накладення полівінілхлоридної оболонки на кабель збільшується до вихідних значень. Зміна міцності високомодульних полівінілспиртових волокон свідчить про те, що ці волокна, що володіють великою питомою об'ємною енергією міжмолекулярної взаємодії (4,33 - 4,75 кДж / моль), очевидно, ще здатні до подальшої релаксації.

Волокно фенилон також досліджувався в одному з типів кабелів. Такі операції, як скручування, обплетення, дещо зменшили міцність волокна. При накладенні оболонки, як і у випадку застосування винолу, міцність збільшилася.

Збільшення міцності всіх досліджених волокон при накладенні шланга обумовлено орієнтацією і стабілізацією структури волокна при натягу і тепловій дії, порушених при скрутці і обплітки.

Зміна міцності поліефірних ниток обумовлено зміною їх структури. Так, наприклад, при натягу і тепловій дії відбувається орієнтація макромолекул, що пов'язано з рекристалізацією волокна при підвищених температурах (100 - 200 0С). Зниження міцності ниток при цьому може бути обумовлено зменшенням числа зв'язків в аморфних областях і, крім того, посиленням процесу дезорієнтації макромолекул. Відносне подовження і теплова усадка досліджених волокон не змінюються при виготовленні кабелів. Таким чином, вплив технологічних факторів на властивості синтетичних волокон при виготовленні кабелю незначні.

З початку 90-х років останнього тисячоліття були зняті обмеження КОКОМ, введені за ініціативою США, на передачу в колишні соціалістичні країни так званих високих технологій і ряду продуктів на їх основі. Це дозволило в конструкціях оптичних кабелів застосовувати нитки СВМ типу кевлар і нитки типу тварон. Ці нитки володіють добре збалансованими фізичними і хімічними властивостями. Розглянемо деякі з основних властивостей цих ниток.

. Відмінні властивості при розтягуванні:

нитки кевлар і тварон здатні витримувати великі лінійні навантаження при малому відносному подовженні, це дозволяє їм захищати оптичні волокна від деформацій, які можуть погіршити характеристики передачі сигналу в кабелях;

ці нитки ідеально підходять для дуже довгих оптичних кабелів. Їх дуже велика розривна довжина під дією власної ваги дозволяє створювати і використовувати великі прольоти на повітряних лініях для підвісного кабелю, ніж це було можливо раніше.

. Чудова стабільність розмірів:

волокно кевлар і тварон мають високу стійкість до повзучості і ефективно протистоять незворотних змін довжини під навантаженням в процесі експлуатації;

нитки практично не схильні до дії граничних температур, що виникають при експлуатації виробу на відкритому повітрі, не втрачають міцності при високій температурі і не стають крихкими в умовах арктичного клімату;

низький (негативний) коефіцієнт теплового лінійного розширення дозволяє скоротити до мінімуму обумовлені температурою (оборотні) зміни довжини кабелю.

. Відмінні діелектричні властивості:

кевлар і тварон володіють відмінними ізоляційними властивостями, які дозволяють створювати кабельні конструкції, які забезпечують електричну безпеку, стійкість до розряду блискавки і несхильність до перешкод.

. Міцність і стійкість до зовнішніх пошкоджень:

хороша стійкість до абразивного зношування, відмінні балістичні властивості і хороші втомні характеристики дозволяють створювати довговічні кабелі;

кевлар і тварон не підтримують горіння і згоряють тільки, якщо їх тримати у вогні. Вони не сприяють поширенню полум'я і тепла.

. Мала вага і об'єм. Гнучкість:

ці властивості полегшують використання кабелю, дозволяючи зменшити поперечний переріз кабелю і забезпечуючи створення легких і гнучких конструкцій.

. Хороша текстильна засвоюваність, свобода при проектуванні:

нитки кевлар і тварон можна використовувати як для центрального силового елемента, так і для периферійного силового армування. Випускається широка номенклатура товщини ниток, і їх можна переробляти на наявному виробничому обладнанні, не жертвуючи при цьому їх експлуатаційними характеристиками;

армуючі матеріали повністю сумісні з іншими конструкційними матеріалами для кабелів;

гнучкість і не викликаюча труднощів переробка забезпечують зниження ризику пошкодження оптичних волокон в процесі переробки.

. Перевірена практикою надійність:

багато років практичного застосування волокон кевлар і тварон довели їх надійність і економічність. Армування становить невелику частину витрат у вартості кабелю, але воно вимагає застосування надійного матеріалу з перевіреними на практиці характеристиками.

Нитки тварон в даний час застосовуються для вирішення спеціальних проблем замовника. З них випускають стрічки для балістичного захисту самонесучих оптичних кабелів, розривні корди, для розкривання оболонки кабелів. Армовані тварон стрижні можуть бути використані в якості центрального силового елемента в волоконно-оптичних кабелях. Такий стрижень є композитом з колімірованими арамідними нитками тварон і епоксидної смоли. Армовані тварон стрижні перед силовими елементами з стандартного епоксістекла Е (FRP) мають такі переваги: ​​більш високий модуль пружності при розтягуванні (+ 25%); негативний температурний коефіцієнт розширення (протидіє позитивним температурним коефіцієнтам інших присутніх пластиків); меншу щільність (-35%); більшу гнучкість (менша жорсткість).

Армуючі матеріали зі склопластику і металу. Цікавий ще один вид армуючих матеріалів, який найчастіше використовується для посилення сердечника оптичного кабелю - це склопластики. Прутки з цього матеріалу виконують з пучка скловолокна, просочених поліефірною смолою. Прутки виготовляються діаметром від 2,5 до 15 мм необмеженої довжини. Для виготовлення прутків скловолокно з віддаючих котушок пропускають через ванну з просочуючим складом і піч попередньої просушки. Поверх заготовки накладають ще один шар скловолокна, потім заготовку сушать і полімерізують. Всю технологічну операцію здійснюють за один прохід.

З металевих армуючих елементів, застосовуваних в оптичних кабелях, слід згадати сталеві дроти з латунним покриттям або полімерною оболонкою, троси, металеві стрижні з циліндричними канавками. Можливе застосування вуглецевого волокна. У деяких конструкціях оптичних кабелів використовують обплетення з зазначених матеріалів, зміцнені нитками полімери.

Оболонки можуть виконуватися з комбінації скляних або синтетичних ниток, просочених епоксидним компаундом, при цьому не тільки підвищується розривна міцність і стійкість до крученню, а й збільшується стійкість до продавлювання та герметичності. При радіальній товщині оболонки 0,25 мм і загальному діаметрі кабелю 1,53 мм відносне подовження його при зусиллі розтягування 400 Н становить 1%. Модуль пружності матеріалу оболонки приблизно дорівнює 55 ГПа, щільність матеріалу зі скловолокна, просоченого епоксидним компаундом, становить 2,2 г/см3. Матеріал витримує 1000000 циклічних перегинів при 20%-му граничному навантаженні розтягування і зберігає оптичне волокно в цілісності.

Водоблокуючі матеріали для волоконно-оптичних кабелів. Всі кабелі бувають в такій ситуації, коли може бути пошкоджена оболонка. Кабелі для зовнішньої прокладки особливо схильні до дії води і вологи, яка може проникнути через невеликі дефекти оболонки або погано виконане з'єднання. У кабелях, які постійно піддаються сильному впливу вологи, вода дифундує через пластикову оболонку, незалежно від того, як добре виготовлена ​​або накладена оболонка. Для запобігання дифузії води всередину на кабель перед накладенням оболонки (в деяких конструкціях оптичного кабелю) накладається шар металевої (алюмінієвої або свинцевої) фольги. Вода, яка проникає в кабель з вільним простором між волокнами або між трубками модулів, поширюється по сердечнику кабелю до тих пір, поки не досягне найнижчої фізичної точки, де вона буде збиратися. Вода знижує термін служби кабелю, руйнуючи скло. Виникає ризик того, що в результаті високої концентрації водню буде зростати загасання в волокні.

Найкращим способом запобігання проникнення води і вологи є заповнення вільного простору між волокнами, трубками, стрічками з волокнами і оболонкою водозахисним матеріалом, який запобігає подальше поширення води в кабелі і таким чином обмежує ризик пошкодження оболонки. В якості водоблокуючих матеріалів можуть використовуватися гідрофобні компаунди, що розбухають порошки, стрічки, нитки або комбінації цих матеріалів. Компаунд, поглинаючий гідроксильні групи, може бути використаний як заповнювач трубки оптичного модулю або паза модуля профільної конструкції. Звичайні компаунди використовуються для заповнення вільного простору і між скріпними стрічками сердечника кабелю, стрічками броні кабелю. Розбухаюча стрічка наноситься, як правило, поверх елементів з оптичним волокном або поверх сердечника кабелю.

Ключовими параметрами для цих матеріалів є: фізичні характеристики (блокування поширення води, в'язкість, межа плинності, робоча температура, технологічна стабільність, дренажні властивості і мінімальне масловідділення); хімічні характеристики (сумісність з акрилатними покриттями волокна, сумісність з офарблюючими покриттями волокна, сумісність з полімерними матеріалами, використовуваними в конструкції кабелю); вартість.

Композиції компаундов вибирають таким чином, щоб забезпечити прийнятні реологічні характеристики, які впливають на величину надлишку волокна в трубках, стабільність технологічного процесу введення компаунда в трубку, продуктивність процесу, дренажні властивості матеріалу. Критичне значення межі текучості обумовлюється зусиллям, необхідним для початку закінчення желеподібного компаунда. Плинність повинна знаходитися в певних межах, щоб не впливати на передавальні характеристики оптичного волокна. Високе значення межі текучості (> 70 Па) може сприяти виникненню напруг, що впливають на оптичне волокно. Водночас низьке значення межі текучості (<25 Па) може підвищити дренажні властивості компаунда, що погіршує водоблокуючі характеристики матеріалу.

Масла, що містяться в желеподібних компаундах, не повинні викликати набухання або пошкодження акрилатного покриття оптичного волокна. Деякі фірми провели випробування оптичних волокон після прискореного старіння з метою визначення критичних напружень, які можуть призвести до утворення дефектів в покритті оптичного волокна. Відповідні випробування були проведені також на забарвлених оптичних волокнах, що дозволило оцінити стійкість кодуючого забарвлення до дії водоблокуючих компаундів.

Водоблокуючі компаунди не повинні негативно впливати на полімерні матеріали, які використовуються в конструкціях волоконно-оптичних кабелів. Для оцінки можливого впливу були проведені випробування на абсорбцію за методом Дамббела при температурі 70 0С протягом 28 діб. Значення величини абсорбції склали для полібутилентерефтолату - 0%, для поліетилену високої щільності - 5%, для поліетилену середньої щільності - 6%.

Матеріали захисних покриттів. Оболонку оптичного кабеля виконують найчастіше з поліетилену низького, середнього та високого тиску, полівінілхлориду, поліуретану або фторопласту. Можливе виконання оболонки з алюмінію або сталі.

Зупинимося детальніше на характеристиках поліетилену (ПЕ), як найбільш часто уживаного матеріалу. Поліетилен середньої і високої щільності (більше твердих видів) використовується в оптичних кабелях у зв'язку з високими показниками по міцності та опору деформації при високих температурах. Найвища температура при постійній експлуатації не повинна перевищувати 60 - 70 0С з допуском короткочасного нагрівання до 90 0С, за умови, що кабель не піддається одночасно механічному стресу. Точка плавлення ПЕ - приблизно 110-130 0С.

Як і інші термопласти на холоді ПЕ стає жорстким, крихкість настає при температурі близько -65 0С. Межа міцності при розтягуванні при 20 0С становить 10-25 МПа. Саме менше подовження до настання розриву 500%. ПЕ стійок до старіння; час експлуатації матеріалу практично не обмежений, якщо він застосовується всередині приміщення і не піддається прямому сонячному світлу. Якщо в ПЕ відсутня стабілізатор ультрафіолетового випромінювання, то в матеріалі утворюються тріщини. Найпоширенішим стабілізатором ультрафіолетового випромінювання є газова сажа. У зв'язку з цим погодостійкий ПЕ, застосовуваний поза приміщенням, зазвичай чорного кольору.

При кімнатній температурі ПЕ має високий рівень опору на більшу частину хімікалій, масел і розчинників, володіє низьким рівнем водопроникності. Це означає, що ПЕ в якості матеріалу оболонки добре захищає від вологи кабель, використовуваний у вологих і сирих умовах.

Поліетилен не містить пластифікатори і тому не впливає на інші матеріали міграцією пластифікатора. Але при контакті з полівінілхлоридом, гумою і т.п. ПЕ може вбирати в себе малі кількості пластифікатора, тому його слід використовувати у поєднанні з безміграційним полівінілхлоридом або застосовувати яку-небудь форму захисту проти міграції пластифікатора. Поліетилен - займистий матеріал, для поліпшення його вогнестійкості використовують різні добавки.

Поліетиленові композиції, що використовуються як оболоноки волоконно-оптичних кабелів, повинні мати: високий модуль пружності і підвищену механічну міцність; малу усадку; низький коефіцієнт тертя.

Мала усадка поліетиленового покриття кабелів дуже важлива, так як при впливі температурних циклів виникають розтягуючі сили і як наслідок, - мікровигини волокна, що призводить до збільшення загасання оптичного сигналу або навіть обривів волокна.

Залежність характеристик поліетилену від його щільності показана на рисунку 3.2. Для оболонок волоконно-оптичних кабелів особливо важливе значення має коефіцієнт температурного розширення і його залежність від температури (рисунок 3.3).

Рисунок 3.2 - Залежність характеристик поліетилену від його щільності

Рисунок 3.3 - Залежність коефіцієнта температурного розширення від температури для різних типів поліетиленів

Коефіцієнт тертя матеріалу безпосередньо пов'язаний з його пластичністю і кристалічністю. При підвищенні щільності величина коефіцієнта тертя знижується, одночасно збільшуються усадка і жорсткість. Коефіцієнт тертя і кристалічності полімеру залежать також в сильному ступені від умов екструзії та охолодження.

Швидке охолодження шару матеріалу знижує його кристалічність, призводить до виникнення внутрішніх напружень і великої усадки.

Матеріали для захисту від гризунів. В якості броні може бути використаний сталевий дріт, склопластикові стрижні, стрічки або обплетення з сталевих дротів з джутовою подушкою або захисним шлангом. Вибір матеріалу захисного шланга або броні в чому визначають умови і регіони експлуатації кабельного виробу. Наприклад, кабелі, укладені вздовж залізничних шляхів, в метро, польові кабелі зв'язку найбільш часто піддаються пошкоджень різними гризунами, комахами, аж до повного знищення цілих ділянок ізоляції по всій товщині.

Найбільшу небезпеку становлять: у тропічній зоні терміти, проникаючі не тільки через самі тверді сорти деревини, але і через будь-які полімерні матеріали, які приводять їх в непридатність за лічені години; в більш прохолодному кліматі різні види щурів, лугова собака, малий ховрашок, полівки, білки і т. п.

Основні види захисту від гризунів можна розділити на дві групи. Перша група включає хімічні способи захисту за допомогою отрутохімікатів і репелентів. Так як отрутохімікати часто призводять до загибелі деяких видів рослин і тварин, що не представляють загрози для кабелів, то має бути ще додаткова робота з досягнення вибірковості застосовуваних речовин даного типу.

Репеленти здійснюють більш надійну, безпечну для навколишнього середовища і ефективний захист кабелів з пластмасовою ізоляцією. Найбільш ефективним є репелент, що складається з (5-7)% дегидроабиэтиламинпентахлорфенола (ДГЕАПХФ) і (6 - 7)% трібугілхлоріда олова (ТБХО). В якості основи рекомендують застосовувати вінілкаучук. Інший репелент містить 100 масових частин полібутилентерефталату (ПБТФ) і 50 масових частин розчиненого в ньому полімерного порошку.

Друга група включає різні види металевих оболонок, екранів і спеціальних видів броні. Останнім часом кабельна промисловість для реалізації сталевих оболонок широко стала застосовувати металеві стрічки з покриттям.

Броньовані оптичні кабелі зазвичай виготовляються за допомогою однієї сталевої двосторонньої покритої пластиком стрічки товщиною 0,115 мм. Цю стрічку гофрують і потім поздовжньо формується навколо сердечника кабелю. Сталь, покрита пластиком, забезпечує утворення зв'язку між пластиковим покриттям на сталі і полімером зовнішньої оболонки. Структура «зчепленої оболонки» має підвищений прогин, поліпшену міцність на пробій і опір роздавлюванню, а також більш високий опір удару.

Функціональні можливості оболонки кабелю, виконаної з таких стрічок, залежать в першу чергу від глибини і щільності гофрування. Крім того, правильне впровадження покритої сталі в захисний шланг кабелю покращує механічні властивості кабелю, забезпечує радіальний бар'єр вологості при закритті перекриває шов та поздовжнього бар'єру вологості при з'єднанні покритої сталі з зовнішньою оболонкою, а також корозійний захист для металевої стрічки. Ці переваги залежать від правильності проведення технологічного процесу під час виготовлення кабелю.

.3Термомеханічний розрахунок волокно-оптичного кабеля

Первинне захисне покриття (ПЗП) волокна, що служить для оберігання ОВ від механічних пошкоджень, проникнення вологи, різного роду реагентів, виконується двошаровим. перший, амортизуючий, внутрішній шар виконується з м'якого полімерного матеріалу, а другий, демпфуючий, зовнішній шар з жорсткішого. Первинне покриття не тільки покращує механічну міцність волокна (рисунок 3.4: 1 - волокно без первинної полімерної захисної оболонки; 2-волокно в захисній оболонці), а й відіграє важливу роль у стабілізації характеристик передачі волокна при зміні температури і зовнішнього навантаження. В даний час найбільшого поширення набули ОВ із захисним покриттям на основі уретанакрілатов. Проте це є недостатнім захистом ОВ. додатковою захистом служить вторинне захисне покриття (ВЗП) у вигляді трубок-оптичні модулі (ом.), заповнені гідрофобними заповнювачами, або щільні (буферні) покриття. Кварцеве оптичне волокно розташовується всередині ОМ гелікоїдального, тобто має надлишкову довжину в порівнянні з полімерним оптичним модулем.

Рисунок 3.4 - Інтегральна ймовірність руйнування оптичного волокна від величини розтягуючого зусилля Fp (діаметр волокна 2в = 125 мкм)

Рисунок 3.5 - Розтягування оптичного кабелю (1) і волокна (2) під дією зовнішніх сил

Основним контрольованим технологічним параметром при виробництві ВОК є надлишкова довжина ОВ. Отримання оптимального значення надлишкової довжини відбувається в процесі виготовлення трубки оптичного модуля. Величина надмірної довжини залежить від безлічі технологічних факторів.

Збільшення надмірної довжини призводить до деформації ОВ і утворення макровигинів. Вони є причиною додаткових втрат ОВ на вигин. Зменшення надлишкової довжини волокна призводить до появи додаткових втрат на мікровигини. Додаткові втрати на макро і мікровигини виникають як у процесі виготовлення оптичного кабелю, так і в процесі прокладки ВОК.

Таблиця 3.5 - Характеристики матеріалів

Матеріал Модуль Юнга Е, ГПаТКЛР, 10-6,1/ 0СКварц (волокно)740,5-2Кремнійорганічна резина (ПЗП)0,1300Полівініліденфторид (ВЗП)0,8585Найлон 12 (ВЗП)1,3 100Поліпропілен (ВЗП)1,180Полібутилентерефтолат (ВЗП)0,9590Поліетилен високої щільності (ВЗП)0,81,5

Визначення подовження оптичного волокна при зміні температури у вторинному захисному покритті:

Еов т = (ТКЛРвзп - ТКЛРов)·(tn - t), (3.1)

Де ТКЛРвзп - температурний коефіцієнт лінійного розширення вторинного захисного покриття (ТЗО);

ТКЛРов - температурний коефіцієнт лінійного розширення оптичного волокна;- номінальна температура, tn = 25°С;- дана температура;

ТКЛРвзп = 1,4·10 - 4 1/°С - для ПБТ;

ТКЛРов = 5,8·10 - 7 1/°С.

При максимально припустимій температурі t = 60 °С:

Еов т = (1,4·10 - 4 - 5,8·10 - 7)·(25 - 60) = - 0,48 %

Знак мінус свідчить про те, що волокно стискується щодо матеріалу трубчастої захисної оболонки. Для виключення стиску волокна необхідно закласти надлишкові 0,48%. Або використати в конструкції кабелю елементи, які б перешкоджали розтяганню матеріалу ТЗО, таким матеріалом є арамідні нитки. При мінімально припустимій температурі t = -50 °С:

Еов т = (1,4·10 - 4 - 5,8·10 - 7)·(25 + 50) = 1 %

Таким чином, волокно зменшує свої розміри менше, ніж ТЗО. Визначення сили натягу оптичного волокна при максимально припустимій температурі:

Рів 60 = Рів тест·Еов 60/Еов тест, (3.2)

Де Еов 60 - відносне подовження оптичного волокна щодо матеріалу трубчастого вторинного покриття: Еов 60 = 0,48%

Рів 60 = 4·0,48/0,5 = 3,84 Н

.4Розрахунок масогабаритних розмірів

Маса 1 км оптичного волокна може бути визначена як:

,кг/км (3.1)

Де Dоб - діаметр кварцової оболонки оптичного волокна, м

- густина кварцового скла, г/см3.= 2,217 г/смі.

кг/км.

Маса полімерного покриття оптичного волокна і фарби для фарбування розраховується по формулі:

, кг/км (3.2)

Де - маса полімерного покриття, кг/км;

- густина матеріалу, покриття в неотвердженому стані, г/см3

= 1,04 г/смі;

Т - товщина слою покриття.

Маса полімерного покриття первинного слою оптичного волокна:

= 3,14 (0,125 + 0,04) · 0,04 · 1,08 = 0,0234 кг/км

Маса полімерного покриття вторинного слою оптичного волокна:

= 3,14 (0,205 + 0,0225) · 0,0225 · 1,13 = 0,0182 кг/км

Спільна маса полімерного покриття оптичного волокна:

= + = 0,0234 + 0,0182 = 0,0416 кг/км

Маса 1 км не пофарбованого оптичного волокна буде:

= + = 0,0272 + 0,0416 = 0,0688 кг/км

Маса фарби на 1 км пофарбованого оптичного волокна складе:

= 3,14 (0,250 + 0,005) 0,005 1,13 = 0, 00453 кг/км

Маса 1 км пофарбованого оптичного волокна буде:

= + = 0,0688 + 0,00453 = 0,07333 кг/км

Витрати оптичного волокна розрахуємо з точки зору його довжини і маси у оптичному модулі.

Витрати кварцу визначаються для 1 км оптичного модулю з n оптичних волокон:

, кг/км(3.3)

Де - коефіцієнт обліку перевищення довжини оптичного волокна у оптичному модулі за рахунок гелікоідного розташування, kп = 1,005;

n - кількість оптичних волокон у модулі, шт. n = 12

= 0,0272 · 1,005 · 12 =0, 32803 кг/км

Маса кварцового скла для іншої кількості оптичних волокон у модулі розраховується так само.

Маса кварцового скла у кабелі залежить від кількості оптичних модулів у ньому та визначається так:

= · С, кг/км (3.4)

де С - кількість оптичних модулів у кабелі. С = 1.

= 0,32803 · 1= 0,32803 кг/км

Спільна мас полімерного покриття оптичного волокна з 12 оптичними волокнами визначається так:

, кг/км

де - маса полімерного покриття оптичного волокна та фарби для його фарбування, кг/км.

= 0,0416 · 1,005 · 12 = 0,5017 кг/км

Маса полімерного покриття оптичного волокна у кабелі визначається:

= · С, кг/км

Для кабелю з одним оптичним модулем:

= 0,5017· 1 = 0,5017 кг/км.

Спільна маса не пофарбованого оптичного волокна у 1 км оптичного модулю з 12 оптичними волокнами:

= + =0, 32803 + 0,5017 = 0,83 кг/км

Расход краски на окрашивание ОВ в составе скрученного ОМ определяется:

, кг/км(3.5)

и для 12 оптичних волокон буде:

= 0,00453 · 1,005 · 12 = 0,0546 кг/км

Маса фарби для фарбування оптичних волокон у кабелі визначається:

= · С, кг/км

Для оптичного кабелю з 1 оптичним модулем:

= 0,0546· 1 = 0,0546 кг/км

Довжина оптичних волокон у оптичному модулі визначається:

, кг/км(3.6)

де - одиниця довжини оптичного волокна, км.

= 1 · 1,005 · 12 = 12,06 км

Маса матеріалу трубки із полібутилентерефтолату (ПБТ) для виготовлення оптичного модулю визначається:

, км/км (3.7)

де - густина матеріалу оптичного модулю, кг/км. = 1,31 кг/км

С - кількість оптичних модулів у оптичному кабелі, шт.

= 3,14 · (2- 0,35) · 0,35 ·1,31·1 = 2,375 кг/км

Маса фарбника для фарбування оптичного модулю приймаємо 2,5 % від маси ПБТ та буде:

= 0,25 · = 0,025 · 2,375= 0,06 кг/км

Маса гідрофобного заповнювача у оптичному модулі визначається:

, кг/км (3.8)

де - густина матеріалу гідрофобного заповнювача оптичного модулю, г/см.

= 0,88 г/смі

- кількість оптичних волокон у оптичному модулі, шт;

- кількість оптичних модулів у оптичному кабелі, шт.

Маса гідрофобного заповнювача вільного простору оптичного модуля з 12 оптичними волокнами складе:

= (1,3І - 0,25І ·1,005 · 12)·0,88·1 = 0,65 кг/км

Розрахунок маси склопластику:

, кг/км (3.9)

- густина склопластику, г/смі. =2,0 г/смі.

кг/км

Витрати склопластику по довжині складає 1 км на 1 км оптичного кабелю.

Для того щоб розрахувати масу поліетиленової оболонки спочатку треба знати площу яку займає поліетилен.

, см2

Тепер треба розрахувати площу яку займає склопластик та оптичний модуль.

Далі віднімемо площі склопластику і оптичного модуля від площі поліетилену.

Маса поліетилену у кабелі складає:

(3.10)

Де - об'єм поліетилену у кабелі, км3

- густина поліетилену, г/см3. г/см3

Кф - коефіцієнт технологічності факторів, кф = 1,04

Мпе = 13,3·0,923·1,04·р = 40,1 кг/км

Маса кабелю дорівнює:

Мкаб = 40,1+3,14+0,65+0,328+2,375 = 46,593 кг/км

4. Охорона праці та навколишнього середовища

.1 Загльні питання з охорони праці

Завдання законодавства про охорону навколишнього природного середовища є регулювання відносин у галузі охорони, використання і відтворення природних ресурсів, забезпечення екологічної безпеки, запобігання і ліквідації негативного впливу господарської та іншої діяльності на навколишнє природне середовище, збереження природних ресурсів, генетичного фонду живої природи, ландшафтів та інших природних комплексів, унікальних територій та природних об'єктів, пов'язаних з історико - культурною спадщиною. [15] Згідно із законом України «Про підприємства в Україні» усі роботодавці повинні турбуватися про дотримання у своїй діяльності вимог законів України стосовно охорони праці та навколишнього природного середовища. [16]

Охорона праці - це система законодавчих, організаційно - технічних, соціально - економічних, санітарно - гігієнічних і лікувально - профілактичних заходів і засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я й працездатності людини в процесі праці. Завдання охорони праці полягає в тому, щоб звести до мінімуму ймовірність враження працюючого під дією небезпечного виробничого фактора з одночасним забезпеченням комфортних умов при максимальній продуктивності праці. Закон України «Про охорону праці» визначає основні положення з реалізації конституційного права громадян на охорону їх життя і здоров'я в процесі трудової діяльності; регулює відносини між адміністрацією і працівником незалежно від форм власності; встановлює єдиний порядок організації охорони праці в Україні. [13]

У цьому дипломному проекті «Конструкція магістрального волоконно - оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу» питання охорони праці розглядаються для підприємства, де виконується безпосередньо робота за напрямом диплому та за умовами праці, які визначені завданням. Дослідження конструкції волоконно - оптичних кабелів та основних компонентів для пасивних оптичних мереж доступу PON, термомеханічний та механічний розрахунок, розрахунок масогабаритних розмірів волоконно - оптичних кабелів.

.2 Структура управління охороною праці на підприємстві

Управління охороною праці здійснюється: на підприємстві у цілому - директором підприємства безпосередньо та через заступника; у підрозділах та відділах - керівниками підрозділів. Контроль за дотриманням вимог із питань охорони праці та навколишнього середовища, підготовку звітності, рішень та пропозицій щодо покращення умов праці виконує фахівець з охорони праці.

Система управління охорони праці (СУОП) є комплексом дій з підготовки, прийняття та реалізації рішень з метою виконання організаційних, технічних, санітарно - гігієнічних і лікувально - профілактичних заходів. [13]

Головна мета введення СУОП на підприємстві - забезпечення безпеки, збереження життя, здоров'я та працездатності працівників під час трудового процесу.

.3 Загальна характеристика приміщення та робочого місця

На робочому місці діють такі шкідливі та небезпечні фактори: електрична напруга вище 127 В; шум; електромагнітні, радіаційні та теплові випромінювання; статична електрика; іонізація повітря; пожежна небезпека у приміщенні; неякісне освітлення. [5], [6], [11], [12] У лабораторії може перебувати 6 працівників. Мінімальна припустима площа приміщення на одну людину повинна складати не менше 6,0 м2. Розміри приміщення: довжина - 5 м, ширина - 7 м, висота - 3 м. [10] За умовами завдання це виконується повністю. У приміщенні відсутні умови, які можуть створювати підвищену або особливо підвищену небезпеку, тому воно належить до класу звичайних приміщень. [20] За пожежо-вибухонебезпекою приміщення лабораторії відноситься до класу В (пожежонебезпечне). Приміщення звичайне, без ознак хімічного забруднення та нормальної вологості за санітарними вимогами. Категорія за важкістю робіт легка 1а - 140-174 Вт/м2, клас умов праці - оптимальний. [5]

.4 Метеорологічні параметри робочої зони

Під час роботи необхідно підтримувати у приміщенні оптимальні метеорологічні умови. Оптимальні метеорологічні умови - поєднання параметрів, які при тривалому й систематичному впливі на людину забезпечують збереження нормального функціонального й теплового стану організму без напруження реакції терморегуляції. Параметри мікроклімату в приміщенні відповідають нормам. [5] Із урахуванням категорії роботи за енерговитратами повинні дотримуватися параметри мікроклімату, наведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Оптимальні параметри мікроклімату

Категорія робітПеріод рокуТемпература, оСВідносна вологість, %Швидкість руху повітря, м/сЛегка (Iб)Теплий22-2440-60Не більше 0.2

Для підтримки в приміщенні оптимального температурного режиму є вентиляція, використовується кондиціювання та системи опалення. [8], [5]

4.5 Освітлення

Особливістю роботи за дисплеєм ЕОМ є постійна й значна напруга функцій зорового аналізатора, обумовленого необхідністю розрізнення самосвітних обєктів при наявності відблисків на екрані, рядковій структурі екрана, мерехтіння зображення, недостатньою чіткістю обєктів розрізнення. Для забезпечення нормального освітлення застосовуються природне бокове одностороннє й штучне освітлення. [6]

За характером зорової роботи виконувана робота належить до роботи високої точності, норми освітлення наведені в таблиці 4.2. Раціональне освітлення приміщення сприяє кращому виконанню виробничого завдання і забезпеченню комфорту під час роботи. Для забезпечення нормального освітлення застосовуються природне, штучне, а також сполучне освітлення. [6]

Таблиця 4.2 - Норми природного й штучного освітлення

Мінімальний розмір обєкта розрізнення, мФонКонтрастРозряд, під розряд зорової роботиНормоване значенняПриродне освітлення КПО, %Штучне освітленняЕmin, лкТип лампВід 0.3 до 0.5СвітлийСереднійIII г1.5300Газорозрядні

При виконанні роботи використовувалося природне одностороннє бокове й штучне освітлення, яке забезпечується завдяки газорозрядним лампам. Газорозрядні лампи є більш економічно обґрунтованими. Нормативне значення КПО повинно бути не нижче ніж 1.5% при роботі з ПЕОМ, тому потрібно застосовувати штучне освітлення. [6]

.6 Шум та вібрація у робочому приміщені

У приміщенні технічного відділу причиною шуму і вібрації являються апарати, прилади та устаткування: друкуючі пристрої, компютери, вентилятори, кондиціонери та інше. При їхній роботі рівень вібрації не вище 33 дБ, рівень шуму не повинен перевищувати 50 дБА. [11] Заходи із забезпечення встановлених норм: використання спеціальних шумопоглинаючих перегородок, застосування меблів, які сприяють зменшенню шуму і вібрації, установка апаратів і приладів на спеціальні амортизуючи підкладки.

.7 Електробезпека

Для живлення устаткування (ПЕОМ, освітлювальні прилади, робоче обладнання), яке є однофазним споживачем, використовується трифазна мережа 380/220 В частотою 50 Гц з глухо заземленою нейтраллю. З цієї причини при роботі з електроприладами існує потенційна небезпека ураження людини електричним струмом, тому передбачені такі заходи електробезпеки: конструктивні, схемно-конструктивні й експлуатаційні. Конструктивні - вимоги, що забезпечують захист від доторкання персоналу до струмоведучих частин. [20] ПЕОМ мають ступінь захисту IP-43. Прилади освітлення IP-23. Схемно-конструктивним заходом захисту є занулення електрообладнання у приміщенні.

.8 Ергономічні вимоги до робочого місця

Площу приміщень, в яких розташовують персональні компютери, визначають згідно з чинними нормативними документами з розрахунку на одне робоче місце в лабораторії: не менше 6 м2 на людину, з урахуванням максимальної кількості осіб, які одночасно працюють у зміні; робочі місця повинні бути розташовані на відстані не менше ніж 1 м. від стіни з вікном; відстань між бічними поверхнями компютерів має бути не меншою за 1,2 м; відстань між тильною поверхнею одного компютера та екраном іншого не повинна бути меншою 2,5 м; прохід між рядами робочих місць має бути не меншим 1 м. [10]

.9 Охорона навколишнього середовища

Законодавство України [13], [14], [16] визначає правові, економічні, соціальні основи охорони навколишнього середовища.

На дільниці, де проводилися експериментальні роботи використовувалися газорозрядні лампи, побутова техніка та інше лабораторне обладнання. У звязку з цим, для подальшої утилізації та переробки відпрацьованих матеріалів повинні бути заключні договори на переробку та утилізацію відходів, що утворюються зі спеціалізованими підприємствами, що мають відповідні ліцензії.

5. Техніко-економічне обгрунтування виробництва опто-волоконних кабелів марки ТПОд2

У даному дипломному проекті виконується економічний розрахунок технології виготовлення оптичних кабелів марки ТПОд2. Приймаємо річний випуск продукції в розмірі 1000км.

Таблиця 5.1 - Витрати на матеріали та куповані вироби на одиницю продукції

Вид матеріалу або купованого виробуМаса матеріалів, кг/кмЦіна матеріалу, грн./км.Поліетиленова оболонка40,17,07Склопластикові прутки3,14380,88Гідрофобний заповнювач0,6547,52Оптичне волокно0,33190,30Оптичний модуль2,37549,52Всього675,29

Витрати на основну заробітну плату розраховуємо укрупнено, приймаємо їх величину в розмірі 5% від витрат на матеріали та куповані вироби. Додаткову заробітну плату приймаємо в розмірі 8% від основної. Відрахування на соціальне страхування приймаються у відповідності з нормами чинного податкового законодавства в розмірі 39,7% від суми основної та додаткової заробітної плати працівників. Витрати на утримання та експлуатацію обладнання - 300%, загальновиробничі витрати - 150%, інші виробничі витрати - 10%, адміністративні витрати - 100% від основної заробітної плати; витрати на збут - 3% від виробничої собівартості виробу. Прибуток - 15% від суми всіх витрат.

Таблиця 5.2 - Статті витрат для річного випуску

Статті витратВитрати, грн.1. Сировина і матеріали6752902. Відходи виробництва-3. Основна заробітна плата33764,54. Додаткова заробітна плата 2701,165. Відрахування на соціальне страхування14476,96. Витрати на утримання та експлуатацію обладнання101293,57. Загальновиробничі витрати50646,758. Інші виробничі витрати3376,459. Виробнича собівартість881549,2610. Адміністративні витрати33764,511. Витрати на збут26446,312. Прибуток141264,0113. Ціна виробництва1083024,2714. ПДВ216604,8615. Ціна продажу1299629,13

Таким чином, користуючись даними для річного випуску оптичних кабелів (1000 км), встановлюємо, що вартість одного кілометра оптичного кабелю складає 1299,63 грн.

Для оптичного кабелю марки ТПОд2 робимо наступні розрахунки. Ефективність виробництва даного виробу визначаємо за формулою:

(5.1)

- прибуток на виріб, грн.; - річний обєм виробництва; - ціна виробу (без НДС), грн.; - фондоємність виробу (приймаємо 0,4).

Порівнюючи отримане значення з нормативною величиною (0,15), можна зробити висновок, що розробка і виробництво даного типу кабелів є доцільним. Визначаємо збитки від ризику зменшення обєму продаж під час зниження попиту та інфляції. Обєм продажу у натуральному вираженні з урахуванням ризику зниження попиту () визначається за формулою:

(5.2)

- річний випуск виробів у натуральному вираженні.

км

Виручка від продажу при цьому складає:

(5.3)

- риночна ціна виробу (без ПДВ) у відповідності з прийнятою стратегією маркетингу. Приймаємо

, де - ціна виробництва, грн.

грн.

З урахуванням рівня інфляції виручка від продажу складе:

(5.4)

грн.

Збитки від зниження обєму продаж та інфляції визначаються:

(5.5)

грн.

До заходів, що будуть знижувати ризик зменшення обєма продаж та стимулюють збут продукції, можна віднести розширення ринку збута продукції, пошук нових покупців (замовників), випуск рекламної продукції та участь у виставках.

Прибуток на річний випуск продукції розраховується як:

(5.6)

грн.

Чистий прибуток підприємства:

(5.7)

- податок на прибуток підприємства (30%).

грн.

Рентабельність виробництва дорівнює:

(5.8)

- вартість виробничих фондів.

Для визначення точки беззбитковості необхідно знайти змінні витрати на виріб і умовно-постійні на річний випуск :

(5.9)

- вартість матеріалів та купованих виробів; і - основна і додаткова заробітна плата робітників; О - відрахування на соціальні програми; - витрати на утримання та експлуатацію обладнання.

грн.

(5.10)

грн.

Критичний річний випуск:

(5.11)

км

Строк окупність капітальних вкладень у виробництво:

(5.12)

Де к - відсоткова ставка за кредит (к=25%), - сума кредиту.

років

Отримане значення строку окупності менше нормативного (6,7 років), отже розробка проекту є ефективною.

Строк повернення кредиту:

(5.13)

років

Таким чином, були визначені ціни на оптичні кабелі марки ТПОд2 (1299,63 грн./км.). Головну роль відіграє вартість поліетиленової оболонки, вибір якої обумовлений вимогами щодо експлуатації оптичного кабелю. Аналізуючи вище наведені розрахунки, можемо зробити висновки, що розробка і виробництво оптичних кабелів марки ТПОд2 є доцільним, рентабельним та ефективним для районів, що не підлягають особливим вимогам щодо експлуатації. [23], [24]

Висновки

В дипломному проекті виконано огляд пасивних оптичних мереж доступу, їх топологій та конфігурацій. Показано, що існуючі PON можуть бути застосовані для передачі не тільки даних, телевізійних та телефонних сигналів, але і для передачі в режимі реального часу даних електричних лічильників за спожиту електричну енергію абонентом. Інформаційна система обліку енергоресурсів є достатньо ефективна, адже для передачі сигналів використовується волоконно-оптична інфраструктура пасивних мереж доступу.

В дипломному проекті наведено технічні характеристики інтелектуальних лічильників електричної енергії та приладів збору та передачі інформації.

Виконано огляд конструкцій волоконно-оптичних кабелів зовнішнього прокладання та наведено їх технічні характеристики.

Огляд конструкцій магістральних кабелів для пасивних оптичних мереж доступу показав, що найбільш доцільною є конструкція плаского діелектричного кабелю. Така конструкція не містить металевих елементів, що унеможливлює пошкодження діелектричного кабелю під час дії блискавки та забезпечує високу електромагнітну сумісність кабелю.

Використання діелектричного кабелю при прокладанні між будівлями при монтажі систем кабельного телебачення та структурованих кабельних мереж знижує витрати при інсталяції за рахунок виключення технології заземлення, яка необхідна при застосуванні кабелів з металевими елементами. Конструкція кабелю включає два оптичних модуля на основі полібутилентерефталату, в кожному з котрих розташовано по 4 одномодових оптичних волокна зі зменшеними втратами на вигинах відповідно до рекомендацій МККТ G 657. Загальна кількість волокон - 8. На основі термомеханічних розрахунків при максимальній робочій температурі 60 оС визначено, що перевищення довжини волокна в порівнянні з оптичним модулем становить 0,48%. Для виключення стиску волокна необхідно закласти надлишкову довжину кожного оптичного волокна на рівні 0,48%.

На основі термомеханічних розрахунків встановлено, що при застосуванні одношарового полімерного покриття відносне подовження при збільшенні робочої температури до 60 оС наближається до верхньої границі. Застосування двошарового покриття призводить до зменшення термомеханічних напруг в 15 разів та відносного подовження в 10 раз в самому оптичному волокні у випадку першого «мякого» покриття.

Виконано масо габаритний розрахунок кабелю: геометричні розміри кабелю становлять 3060 мм, маса кабелю становить 40,1 .

Вартість кабелю становить 675,29 грн за 1 км. В дипломному проекті також розглянуті питання охорони праці та навколишнього середовища.

Список джерел інформації

1Белоруссов Н.И., Пешков И.Б. Производство кабелей и проводов. М., «Энергоиздат.», 1981.

2Гроднев И.И. Кабели связи М., «Энергия», 1986.

Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учебное пособие для вузов.- 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990.

Гроднев И.И., Ларин Ю.Т., Теумин И.И. Оптические кабели. Москва, «Энергоатомиздат», 1991.

ГН 3.3.5-8-6.6.1 Гігієнічна класифікація праці за показниками шкідливості та небезпечності факторіів виробничого середовища, важкості та напруженості трудового процесу. - Чинний 19.04.2011 р.

ДБН В.2.5-28-2006 природне та штучне освітлення. - Чинний 01.09.2012 р.

ДБН В.2.5-56-2010 Інженерне обладнання будинків і споруд системи протипожежного захисту. - Чинний 06.06.2011 р.

ДБН В.2.5-67:2013 Опалення, вентиляція та кондиціонування. - Чинний з 01 вересня 2013 року.

Дональд Дж. Стерлинг Кабельні системи. 2 - е издание. «Лори»,2003.

ДСанПіН 3.3.2.007-98 Державні санітарні правила і норми з візуальними дисплейними терміналами ЕОМ

ДСН 3.3.6.037-99 Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку. - Чинний 01.12.1999 р.

ДСТУ 2272:2006 ССБП. Пожежна безпека. Терміни та визначення основних понять. - Чинний 01.10.2010 р.

Закон України "Про охорону праці" - Чинний 16.10.2012

Закон України "Про охорону атмосферного повітря" - Чинний 16.10.2012

Закон України "Про охорону навколишнього природного середовища" - Чинний 17.05.2012

Закон України "Про підприємства в Україні" - Чинний 22.12.2006

Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В., Дащенко А.О., Усов А.В. Волоконно-оптические кабели. Одесса, «Астропринт», 2000.

И.Г. Смирнов Структурированные кабельные системы. - Москва, 1998г.

Основы кабельной техники. Учеб. пособие для вузов. Под ред. В. А. Привезенцева. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1975.

Правила улаштування елктроустановок. ПУЕ - Х.:Форт, 2013

«Справочник по электротехническим материалам» под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева (2 том Москва 1974г., 3 том Ленинград 1976г).

Справочник « Оптические кабели связи», М, 2004 г.

23Безносов Б.Л. и др. Технико-экономические расчеты при проектировании цехов кабельных заводов. Харьков, "Высшая школа", 1981, 130 ст.

24А.И. Яковлев Проектный анализ инвестиций и инноваций. Харьков, 1999.

Похожие работы на - Конструкція магістрального волоконно-оптичного кабелю пасивних оптичних мереж доступу

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!