История развития линий связи

Американский  кабель, широко используемый на ГТС, представляет собой стопку плоских пластмассовых  лент, содержащих по 12 ОВ. Кабель может  иметь от 4 до 12 лент, содержащих 48- 144 волокна.

В Англии построена опытная линия электропередачи  с фазными проводами, содержащими  ОВ для, технологической связи вдоль  ЛЭП. В центре провода ЛЭП располагаются  четыре ОВ.

Применяются также подвесные ОК. Они имеют  металлический трос, встроенный в  кабельную оболочку. Кабели предназначаются  для подвески по опорам воздушных  линий и стенам зданий.

Для подводной  связи проектируются ОК, как правило, с наружным броневым покровом из стальных проволок (рис.11). В центре располагается  модуль с шестью ОВ. Кабель имеет медную или алюминиевую трубку. По цепи “трубка-вода” подается ток дистанционного питания на подводные необслуживаемые усилительные пункты.

3. Основные требования к линиям  связи

 

В общем  виде требования, предъявляемые высокоразвитой современной техникой электросвязи к междугородным линиям связи, могут  быть сформулированы следующим образом:

осуществление связи на расстояния до 12500 км в пределах страны и до 25 000 для международной  связи;

широкополосность и пригодность для передачи различных видов современной информации (телевидение, телефонирование, передача данных, вещание, передача полос газет и т.д.);

защищенность  цепей от взаимных и внешних помех, а также от грозы и коррозии;

стабильность  электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи;

экономичность системы связи в целом.

Кабельная линия междугородной связи представляет собой сложное техническое сооружение, состоящее из огромного числа  элементов. Так как линия предназначена  для длительной работы (десятки лет) и на ней должна быть обеспечена бесперебойная работа сотен и  тысяч каналов связи, то ко всем элементам  линейно-кабельного оборудования, и  в первую очередь к кабелям  и кабельной арматуре, входящим в  линейный тракт передачи сигналов, предъявляются высокие требования. Выбор типа и конструкции линии  связи определяется не только процессом  распространения энергии вдоль  линии, но и необходимостью защитить расположенные рядом ВЧ цепи от взаимных мешающих влияний. Кабельные диэлектрики  выбирают исходя из требования обеспечения  наибольшей дальности связи в  каналах ВЧ при минимальных потерях.

В соответствии с этим кабельная техника развивается  в следующих направлениях:

Преимущественное  развитие коаксиальных систем, позволяющих  организовать мощные пучки связи  и передачу программ телевидения  на большие расстояния по однокабельной системе связи.

Создание  и внедрение перспективных ОК связи, обеспечивающих получение большого числа каналов и не требующих  для своего производства дефицитных металлов (медь, свинец).

Широкое внедрение в кабельную технику  пластмасс (полиэтилена, полистирола, полипропилена и др.), обладающих хорошими электрическими и механическими  характеристиками и позволяющих  автоматизировать производство.

Внедрение алюминиевых, стальных и пластмассовых  оболочек вместо свинцовых. Оболочки должны обладать герметичностью и обеспечивать стабильность электрических параметров кабеля в течение всего срока службы.

Разработка  и внедрение в производство экономичных  конструкций кабелей внутризоновой  связи (однокоаксиальных, одночетверочных, безбронных).

Создание  экранированных кабелей, надежно защищающих передаваемую по ним информацию от внешних электромагнитных влияний  и грозы, в частности кабелей  в двухслойных оболочках типа алюминий - сталь и алюминий - свинец.

Повышение электрической прочности изоляции кабелей связи. Современный кабель должен обладать одновременно свойствами как высокочастотного кабеля, так и силового электрического кабеля, и обеспечивать передачу токов высокого напряжения для дистанционного электропитания необслуживаемых усилительных пунктов на большие расстояния.

4. Достоинства оптических кабелей  и область их применения

 

Наряду  с экономией цветных металлов, и в первую очередь меди, оптические кабели обладают следующими достоинствами:

широкополосность, возможность передачи большого потока информации (несколько тысяч каналов);

малые потери и соответственно большие длины  трансляционных участков (30...70 и 100 км);

малые габаритные размеры и масса (в 10 раз меньше, чем электрических кабелей);

высокая защищенность от внешних воздействий  и переходных помех;

надежная  техника безопасности (отсутствие искрения и короткого замыкания).

К недостаткам  оптических кабелей можно отнести:

подверженность  волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание;

водородная  коррозия стекла, приводящая к микротрещинам  световода и ухудшению его свойств.

Достоинства и недостатки оптоволоконной связи

Достоинства открытых систем связи:

Более высокое  отношение мощности принимаемого сигнала  к излучаемой мощности при меньших  апертурах антенн передатчика и  приемника.

Лучшее  пространственное разрешение при меньших  апертурах антенн передатчика и  преемника.

Очень малые  габариты передающего и приемного  модулей, используемых для связи  на расстояния до 1 км.

Хорошая скрытность связи.

Освоение  неиспользуемого участка спектра  электромагнитных излучений.

Отсутствие  необходимости получения разрешение на эксплуатацию системы связи.

Недостатки  открытых систем связи: Малая пригодность  для радио вещания из-за высокой  направленности лазерного пучка.

Высокая требуемая точность наведения антенн передатчика и приемника.

Низкий  КПД оптических излучателей.

Сравнительно  высокий уровень шума в приемнике, частично обусловленный квантовой  природой процесса детектирования оптического  сигнала.

Влияние характеристик атмосферы на надежность связи.

Возможность отказов аппаратуры.

Достоинства направляющих систем связи:

Возможность получений световодов с малыми затуханием и дисперсией, что позволяет сделать большим расстояния между ретрансляторами (10 … 50 км)

Малый диаметр  одноволоконного кабеля.

Допустимость  изгиба световода под малыми радиусами.

Малая масса  оптического кабеля при высокой  информационной пропускной способности.

Низкая  стоимость материала световода.

Возможность получения оптический кабелей, не обладающих электропроводностью и индуктивностью.

Пренебрежимо  малые перекрестные помехи.

Высоко  скрытость связи: ответвление сигнала  возможно только при непосредственном подсоединении к отдельному волокну.

Гибкость  в реализации требуемой полосы пропускания: световоды различных типов позволяет заменить электрические кабели в цифровых системах связи всех уровней иерархии.

Возможность постоянного усовершенствования системы  связи.

Недостатки  направляющих систем связи:

Трудность соединения (сращивания) оптичеких волокон.

Необходимость прокладки дополнительных электропроводящих  жил в оптическом кабеле для обеспечения  электропитания динстационно управляемой аппаратуры.

Чувствительность  оптического волокна к воздействию  воды при ее попадании в кабель.

Чувствительность  оптического волокна к воздействию  ионизирующего излучения.

Низкий  КПД источников оптического излучения  при ограниченной мощности излучения.

Трудности реализации режима многостанционного (параллельного) доступа с помощью шины с временным разделением каналов.

Высокий уровень шума в приемнике.

связь линия оптический кабель

5. Направления развития и применения  волоконной оптики

 

Открылись широкие горизонты практического  применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям:

многоканальные  системы передачи информации;

кабельное телевидение;

локальные вычислительные сети;

датчики и системы сбора обработки  и передачи информации;

связь и  телемеханика на высоковольтных линиях;

оборудование  и монтаж мобильных объектов.

Многоканальные  ВОСП начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали.

Применение  оптических систем в кабельном телевидении  обеспечивает высокое качество изображения  и существенно расширяет возможности  информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется  заказная система приема и предоставляется  возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения  газетных полос, журнальных страниц  и справочных данных из библиотеки и учебных центров.

На основе ОК создаются локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют  объединять вычислительные центры в  единую информационную систему с  большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного допуска.

Волоконно-оптические датчики способны работать в агрессивных  средах, надежны, малогабаритны и  не подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии различные физические величины (температуру, давление, ток и др.). Датчики используются в нефтегазовой промышленности, системах охранной и пожарной сигнализации, автомобильной технике и др.

Весьма  перспективно применение ОК на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) для организации  технологической связи и телемеханики. Оптические волокна встраиваются в  фазу или трос. Здесь реализуется  высокая защищенность каналов от электромагнитных воздействий ЛЭП  и грозы.

Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для  монтажа и оборудования летательных  аппаратов, судов и других мобильных  устройств.

В последнее  время появилось новое направление  в развитии волоконно-оптической техники - использование среднего инфракрасного  диапазона волн 2...10 мкм. Ожидается, что потери в этом диапазоне не будут превышать 0,02 дБ/км. Это позволит осуществить связь на большие  расстояния с участками регенерации  до 1000 км. Исследование фтористых и  халькогенидных стекол с добавками  циркония, бария и других соединений, обладающих сверхпрозрачностью в инфракрасном диапазоне волн, дает возможность еще больше увеличить длину регенерационного участка.

Ожидаются новые интересные результаты в использовании  нелинейных оптических явлений, в частности  соли тонного режима распространения  оптических импульсов, когда импульс  может распространяться без изменения  формы или периодически менять свою форму в процессе распространения  по световоду. Использование этого явления в волоконных световодах позволит существенно увеличить объем передаваемой информации и дальность связи без применения ретрансляторов.

Весьма  перспективна реализация в ВОЛС метода частотного разделения каналов, который  заключается в том, что в световод одновременно вводится излучение от нескольких источников, работающих на разных частотах, а на приемном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов. Такой метод разделения каналов в ВОЛС получил название спектрального уплотнения или мультиплексирования.

При построении абонентских сетей ВОЛС кроме  традиционной структуры телефонной сети радиально-узлового типа предусматривается  организация кольцевых сетей, обеспечивающих экономию кабеля.

Можно полагать, что в ВОСП второго поколения  усиление и преобразование сигналов в регенераторах будут происходить  на оптических частотах с применением  элементов и схем интегральной оптики. Это упростит схемы регенерационных  усилителей, улучшит их экономичность  и надежность, снизит стоимость.

В третьем  поколении ВОСП предполагается использовать преобразование речевых сигналов в  оптические непосредственно с помощью акустических преобразователей. Уже разработан оптический телефон и проводятся работы по созданию принципиально новых АТС, коммутирующих световые, а не электрические сигналы. Имеются примеры создания многопозиционных быстродействующих оптических переключателей, которые могут использоваться для оптической коммутации.