WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

«Содержание Предисловие к русскому изданию Предисловие автора Глава 1 Введение в передачу сигнала по оптическому волокну 1.1. Требования к полосе пропускания 1.2. Модель волоконно-оптической системы ...»

-- [ Страница 6 ] --

12.6.6. Каналы передачи данных (DCC) Два канала данных определены стандартом ANSI для работы в системах SONET, они формируются байтами D1, D2 и D3 в секционном заголовке, обеспечивая единый канал емкостью 192 кбит/с. В линейном заголовке существуют шесть 64 кбит/с каналов, зарезервированных для передачи данных. В объединенном варианте они составляют канал емкостью 576 кбит/с. Типичный 576 кбит/с канал использует стек протоколов, осно ванный на 7 уровневой эталонной модели OSI. Этот канал обслуживает транспортировку сигналов аварийного состояния, статуса, управления и информации о показателях качества системы другим элементам сети. Этот высокоскоростной канал терминируется только на линейных оконечных устройствах (LTE).

12.7. Минимизация необходимых запасных узлов Из выражения (12.1) видно, что доступность можно улучшить путем увеличения показателя MTBF или путем уменьшения показателя MTTR.

Надежность устройств можно улучшить либо путем использования высоконадежных устройств, либо за счет избыточности, либо и тем и другим способом. В любом случае это будет стоить денег.

Второй фактор (избыточность) может быть одинаково важен, или, в не которых случаях, даже более важен. Если какой-то узел отказывает и его нет на складе, то время MTTR может вырасти до нескольких недель, создается крайне нежелательная ситуация. Из этого следует, что было бы лучше хра нить на складе все необходимые запчасти, блоки и готовые узлы, а также сменные карты. Это может стать главной статьей расходов, которые, как известно, неэффективны. Например, операционные карты могут лежать на складе годами, и их использование будет нулевым. Они, может так случить ся, не будут использованы в течение всего срока службы системы.

Руководящие указания в этом случае можно найти в разделе стандарта Telcordia SR-TSY-000385, Reliability Manual (Руководство по надежности) [12.15]. Их основной принцип основан на показателе непрерывности сервиса (SCO), используя который мы потребовали бы доступности для основной линии ВОСП большой дальности, по крайней мере, 99,99%, для Telcordia SCO эта величина составляет 99,9%. Она приводится обычно для большого количества используемого оборудования (например, 160000 регенераторов);

наши числа значительно меньше.

Математически, Руководство по надежности использует произведение NRT, где N — число блоков, находящихся в обслуживании;

R — скорость замены в блоках в час;

Т - среднее время выполнения операции в часах.

Наша концепция (применительно к запасным частям) состоит в том, чтобы требовать минимизации числа различных запасных частей. Например, для ВОСП большой дальности все узлы передатчиков должны быть одинаковы и взаимозаменяемы, использующими те же самые лазерные диоды. Все узлы приемников должны быть теми же самыми и т.д. Мы можем использовать для запасных частей нормы, приведенные в разделе 7 стандарта Telcordia (Руководство по надежности), например, для передатчиков, используя значение SCO.

Для оптоволоконных систем, покрывающих большие географические пространства, центры обслуживания должны располагаться там, где прожи вает обслуживающий персонал. Идея здесь в том, что это позволяет умень шить время на разъезды персонала к месту аварии. Каждый такой центр должен иметь небольшой склад запчастей. Мы должны иметь представление о частоте выхода из строя для каждого узла или карты. Опираясь на эти данные, мы рассчитываем число узлов/карт, которое должно хранится в за пасе на складе центра обслуживания. Ожидается, что эти центры обслужи вания соединены между собой телефонными линиями и локальными сетями (типа Ethernet). Центры обслуживания должны находится поблизости от основных узлов ВОСП, таких как ADM, соединенных с центром коммутации соответствующего ранга. Для удаленных устройств, время персонала в пути к месту аварии должно быть включено в MTTR. Акцентируя еще раз на значении показателя MTTR, заметим, что требуется:

• два часа для замены устройств в месте, где находится ремонтники, время в пути здесь мало по сравнению с MTTR;

• четыре часа для замены устройств, находящихся в относительной близости к этому месту;

• шесть часов — для замены удаленных устройств.

Когда ремонтник покидает центр обслуживания, он должен знать, какой отказавший узел или карту ему необходимо взять с собой. Место, где произошла авария, и какой узел/карта вышли из строя, должны быть определены по информации, которая обеспечивается системой управления NOOC. Она играет жизненно важную роль в уменьшении показателей MTTR.

ГЛАВА 13 ВАРИАНТЫ СЕТЕВОГО ПИТАНИЯ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ДОСТУПНОСТИ СИСТЕМЫ 13.1.Бесперебойное питание Система связи, которая теряет источник первичного питания прекращает свою работу. Многие системы связи жизненно необходимы для систем здравоохранения и социального обеспечения, руководства штата и федерального правительства, для человечества в целом. Сети связи общего пользования (PSTN) находятся на самом верху приведенного списка, наряду с системами безопасности и сетями вооруженных сил. Фактически первыми, кто использовал бесперебойное питание были PSTN. Были ли вы в центрах коммутации PSTN, называемых местными офисами, в США? В них вы можете увидеть огромные банки батарей, обычно свинцово-кислотные, которые выглядят, как большие ящики. Они мало изменились за последние десятки лет. Их дизайн практически не модернизировался, хотя сам продукт конечно стал более эффективным. Их концепция была распространена на другие приложения, где определенное устройство или группа устройств требуют «жизнесберегающего» питания. В некоторых приложениях, таких как сети связи, работоспособность систем (по питанию) должна быть 100%.

В этом разделе мы опишем системы бесперебойного питания, которые могут найти применение в активных узлах и терминалах ВОСП. Многие из этих систем используют постоянный ток и напряжение, которые обычно используются в этой области техники: —48 В (DC) или +24 В (DC). Если требуется переменное напряжение, можно использовать инвертор, преобра зующий постоянный ток (DC) в переменный ток (АС).

Цель при этом, сформировать резервную систему питания с приемлемыми параметрами. Время работы резервного источника - это единственный параметр, который определяет цену. Мы определим резервное время, как такое время, при котором батарея сможет обеспечить полную нагрузку без изменения напряжения. Часто определение резервного времени является прерогативой системного проектировщика.

Как правило, статическая система бесперебойного питания состоит из зарядного устройства, батареи или набора батарей и нагрузки. Последова тельно (между батареей и нагрузкой) может быть включен элемент, вырабатывающий противоэдс. Простая функциональная схема такой системы показана на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Упрощенная блок-схема статической системы бесперебойного питания.

Основываясь на своем опыте, могу дать некоторые общие рекомендации. Когда основная система электропитания установлена, она должна иметь две шины. Одна несет критическую нагрузку, а другая — регулярную нагрузку. Критическая нагрузка должна включать линейное оборудование, аварийное освещение, и другие критичные для функционирования системы элементы. Телекоммуникационное оборудование обычно питается от источника постоянного тока напряжением —48 В. Только критическая нагрузка поддерживается системой бесперебойного питания. Это обеспечивает значительную экономию средств как на заводской цене, так и периодических издержках. Это позволяет проектировщику больше свободы в выборе резервного времени.

Ожидается также, что система бесперебойного питания будет поддержана мотор-генератором или даже сдвоенным блоком мотор генераторов. Проект должен быть выполнен так, чтобы мотор-генератор мог быть запущен и выведен на требуемые параметры выходного напряжения не более, чем за 5 минут. Рекомендуется, в этом случае, иметь значение резервного времени 1 час или больше [13.1, 13.2].

13.2. Кинетические системы с маховиком Кинетические системы с маховиком снова входят в моду. Их принципиальный недостаток в том, что если в маховике есть дефект, то система может разлететься на части со всеми вытекающим из этого последствиями. Одним из ярких моментов этой картины будет то, что прекратятся все разговоры о недостатках батарейных систем. Однако батарейные системы имеют ограниченный срок жизни, тогда как срок службы кинетических систем составляет 50 лет. Батареи также могут быть опасны тем, что может происходить их взрыв за счет аккумулированных газов.

Кинетическую систему можно описать как генератор, расположенный на одном валу с мотором, приводимым в движение газовым или дизельным двигателем. При этом между генератором и мотором располагается большое маховое колесо. Между маховиком и мотором располагается электрически управляемая муфта сцепления. При нормальной эксплуатации, когда работает коммерческий источник основного питания, его ток течет через обмотку муфты, оставляя ее не сцепленной. Как только первичный источник напряжения потерян, ток прекращает течь по обмотке муфты и она разъединяясь с одной стороны, соединяет основной вал с валом мотора.

Инерция маховика заставляет приводной вал продолжать вращение, приводя мотор вновь в рабочее положение, а также заставляя вращаться генератор, подающий напряжение на линию. Концепция, положенная в основу этих систем — кинетическая энергия, запасенная быстровращающимся маховиком. Из физики известно, что кинетическая энергии вращающегося устройства, такого, как маховик, является функцией веса маховика и скорости его вращения.

Резервное время, эквивалентное системе с маховиком, называется прогоном (ride-through). Одна промышленная кинетическая система бесперебойного питания [13.3] имеет (согласно спецификации) прогон равный 15 с. Это устройство используется для хранения кинетической энергии и старта мотор-генератора и называется «Индукционный мотор генератор сцепленный с маховиком.» Конечно, во время прогона ожидается, что мотор-генератор стабилизируется и начинает отдавать постоянное напряжение в нагрузку. На рис. 13.2 приведена блок-схема динамической системы сохранения энергии (DESS).

Рис. 13.2. Блок-схема, иллюстрирующая работу динамической системы хра нения энергии (перепечатано с разрешения компании International Computer Power [13.3]) На этом рисунке схема управления мотором (1), сообщая ему макси мально возможную скорость для увеличения кинетической энергии маховика (2) и позволяя полностью использовать возможности генератора. Выходное напряжение генератора с маховиком затем выпрямляется (3) в регулируемое напряжение постоянного тока, позволяя маховику уменьшать скорость до 50% от его номинальной скорости вращения и все еще обеспечивать мощность, эквивалентную батарее для инвертора системы бесперебойного питания.

13.3. Обычные статические системы бесперебойного питания На рис. 13.3 приведена упрощенная блок-схема статической системы бесперебойного питания. Она состоит из выпрямителя и батарейного блока, который питает нагрузку. Выпрямитель питается от основного источника переменного тока. Обычно существует переключатель, который соединен с резервным АС-генератором, приводимым в действие дизельным или бензиновым двигателем. Когда основной источник АС-напряжения потерян, автоматически заводится мотор-генератор. Как только генератор запустился он (вместо батарей) начинает питать систему, до тех пор пока промышленный источник не вернется к своему нормальному варианту функционирования. В системе нет переходных процессов коммутации, так как нагрузка всегда питается от батареи, вне зависимости от того, потребляет ли она постоянное или переменное напряжение. Если нагрузка требует или 220 В переменного тока, она питается от инвертора DC-АС. Вход постоянного тока для инвертора обеспечивается от батареи. Переключатель, соединяющий выход мотор-генератора со входом переменного тока зарядного устройства батареи, может быть активирован автоматически или вручную.

Рис. 13.3. Функциональная блок-схема законченной статической системы бесперебойного питания. Заметим, что если телекоммуникационная система использует питание постоянного тока -48 В, то нет необ ходимости применять инвертор, показанный на схеме.

13.3.1. Классификация обычных статических систем бесперебойного питания Зарядные устройства, как правило, основаны на использовании тиристоров (SCR). Технология высокочастотного прерывания, использующая тиристоры, была внедрена несколько лет тому назад на конверторах AC-DC и DC-AC. Теперь та же самая технология используется для зарядных устройств батарей. Результатом этого стало значительно снижение требуемой емкости фильтров в системе выпрямителя и меньшие пульсации. Последние следует специфицировать на уровне 0,10% и ниже.

Для того, чтобы обеспечить низкий уровень фона переменного тока, 50 мВ и ниже, нужно задать ограничения на максимальное значение уровня пульсаций.

Шум от блока батарей не должен превышать —70 дБмп (псофометрические дБм). Как измерение пульсаций, так и шума, должны проводиться в условиях полной нагрузки, при подключенном источнике промышленного переменного тока.

Современные свинцово-кислотные батареи остаются очень привлекательными для систем телекоммуникаций, так как имеют срок службы 15 лет. Однако продолжают использоваться и старые элементы типа свинец-сурьма. Элементы на основе кальций-свинец стоят на 10-15% больше, чем обыкновенные свинцово-кислотные батареи, еще более дорогими являются никель-кадмиевые элементы (NiCad).

Зарядные цепи должны выдерживать изменения номинального входного переменного напряжения, по крайней мере, на ±10%. Зарядное устройство также должно обеспечить требуемое выходное постоянное напряжение при достаточно широких допусках на изменение нагрузки.

Для некоторых приложений нагрузка по постоянному току может меняться в огромных пределах. Например, местный коммутатор (местный офис), используемый в бизнес-приложениях, емкостью 10000 линий, может потреблять в часы наибольшей нагрузки до 800 А при напряжении 48 В. В два часа утра этот же коммутатор может потреблять 15% от этого уровня, т.е.

120 А. Волоконно-оптические регенераторы потребляют только 5 А в течение всего дня.

Полагаем, что зарядные устройства используют тиристоры, или другие типы SCR, благодаря их легкому весу, простоте и хорошим рабочим харак теристикам. Распределение нагрузки также должно быть включено в специ фикацию зарядного устройства. Оно позволяет использовать два или больше зарядных устройства, не обязательно одинаковой емкости, для того чтобы обеспечить выход на общую шину и питать нагрузку, соединенную с этой шиной, в соответствии с ее номинальной емкостью. Это делается путем соединения сигналов управления постоянным током и юстировки потенци ометров распределения нагрузки.

Чтобы подобрать батарею и зарядное устройство, можно использовать следующее выражение (13.1), где емкость батареи (Cah) в ампер-часах (А-ч) определяется так:

Cah = IL TR (13.1) где IL — ток нагрузки в A, a TR - резервное время в часах.

Резервное время — это время, в течение которого система может работать при питании только от батарей, когда основное питание переменного тока отключено по каким-то причинам. При проектировании резервное время обычно выбирается из следующего ряда: 8, 12, 24, 48 и часа. Если оно увеличивается, то растет и стоимость установки UPS.

Резервное время зависит от того, сколько времени, предположительно, будет длиться перерыв в основном питании, или от того, сколько времени потребуется, чтобы доставить, запустить и подключить к линии резервный мотор-генератор. Это время должно включать время приезда техников на место. Однако при некоторых обстоятельствах, резервный генератор может быть подключен автоматически, и нет нужды вызывать техников, по крайней мере по этой причине.

В ряде случаев, когда подрядчик «срезает углы», он полагает, что в проекте было заложено резервное время 8 часов, считая, что оно достаточно для того, чтобы линии снабжения основного питания были восстановлены.

Нам кажется, что такая практика опасна. Хотя вероятность того, что 8 часов будет достаточно, велика, но его может оказаться недостаточно. Мы считает, что резервный генератор необходимо иметь, он будет поддерживать снаб жение питанием до тех пор, пока хватит топлива. Некоторые устройства не только имеют запасной топливный бак, но и второй генератор, в случае, если первый генератор откажет. Практика говорит нам, что если некий генератор откажет в будущем, то он с большой вероятностью откажет при первом старте. Вот почему хорошо периодически запускать резервные генераторы несколько раз в году на холостую нагрузку [13.4].

Соотношение для определения нагрузки на зарядное устройство (Ich) имеет вид:

Ich = Iba + IL (13.2) где Iba - ток батареи. Эти токи показаны на рис. 13.4. Другой параметр, который должен быть рассмотрен, — время перезарядки Тch, выраженное в часах. Средний ток, требуемый для перезарядки батареи можно выразить следующим образом:

Рис. 13.4. Упрощенная схема, показывающая зарядное устройство, токи, ба тарею и нагрузку.

Cah Iba = Tch Комбинируя последние два уравнения, получаем:

Cah Ich = + IL Tch Объединяя далее полученное выражение с выражением (13.1), получим IL Tr Ich = + IL Tch Энергия, требуемая для перезарядки батарей представлена членом IL Tr /Tch, при условии, что батарея имеет 100% эффективности. Однако ( ) часть энергии необходима для компенсации химических и тепловых потерь;

обычно на это требуется 10%. Следовательно, IL Tr Ich = IL +1, Tch или 1,1Tr Ich =1+ Tch Используя это выражение, можно определить ток Ich. Ток IL, называемый иногда бюджетом мощности, обычно задается. Резервное время и время перезарядки являются проектными параметрами и должны быть определены.

Стандартные, с номинальным напряжением в 2 В, свинцово-кислотные элементы считаются полностью разряженными, когда напряжение элемента падает до 1,75 В при температуре 25°С. Это напряжение называется конечным напряжением и используется в качестве стандартного в промышленности. Однако некоторые системные проектировщики используют и более консервативное значение конечного напряжения в 1, В. Конечное напряжение считается действующим при 8-часовой скорости разряда (резервное время — 8 часов).

Для того, чтобы иметь возможность сопоставить емкость при резервном времени в 8 часов с другими подобными емкостями, приведена табл. 13.1. Она демонстрирует новый аспект в определении требуемой емкости батареи.

Таблица 13. Таблица преобразования емкости для подобранного резервного времени к другим емкостям.

Емкость на положительную Рейтинг (час) пластину (А-час), при Емкость (%) конечном напряжении 1,75В 24 75 12 66 НО 8 60 6 55 4 50 2 40 Источник. [13.2], табл. 34-1, с. 3091.

Размеры батареи (т.е. требуемая емкость в А-час) определяется в терминах одной положительной пластины. Общий рейтинг элемента определяется путем умножения рейтинга одной пластины на число пластин в элементе. Следует иметь ввиду, что всегда существует на одну отрицательную пластину больше числа положительных пластин в элементе.

При спецификации установки батарей/зарядных устройств используют ся термины, приведенные в табл. 13.2. Эта таблица показывает термины с примерами значений, полученных для 48 В (DC) установки. Термины при ведены в порядке убывания эквивалентного напряжения.

Таблица 13. Термины, используемые при спецификации установок батарей/ зарядных устройств.

Термин Напряжение на 1 Напряжение на элемент элементах Выравнивающийa) 2,30 55, Плавающийб) 2,17 52, АС нет (нагрузка не подключена)в) 2,05 49, АС нет, начальная полная нагрузкаг) 1,97 47, АС нет, средняя полная нагрузкад) 1,92 46, АС нет, конечная полная нагрузкае) 1,75 42, а) Выравнивающее напряжение значительно выше, чем 2,05 В (DC) на 1 элемент и применяется относительно короткий период времени.

б) Плавающие условия допускают медленный заряд, используя напряжение достаточно высокое для преодоления внутреннего сопротивления элемента. Следовательно, зарядное напряжение должно быть на десятые доли выше, чем 2,05 В (DC) на элемент.

в) Полностью заряженная свинцово-кислотная батарея без нагрузки имеет разность потенциалов между отрицательной и положительной пластинами элемента 2,05 В. Относительная плотность электролита батареи будет 1,215. Некоторые батареи в таких устройствах используют высокоплотные электролиты, для которых плотность в полностью заряженном состоянии составляет 1,300.

г) Напряжение при начальной полной нагрузке равно 2,05 В (DC) - IL Rint, где Rint — внутреннее сопротивление элемента в Омах.

д) Напряжение при средней рабочей нагрузке, которое может ожидаться тогда, когда элемент «на полпути» между полным зарядом и конечным напряжением. При этом предполагается постоянная скорость разряда.

е) Конечное напряжение - стандартный параметр.

Источник. [13.2], табл. 34-2, с. 3091.

При выборе размеров батареи и зарядного устройства проектировщик должен быть уверен, что представленная нагрузка сможет выдержать обыч ные изменения входного напряжения (DC) ±10%. Эти значения должны быть проверены по спецификации на оборудование, которое является рас сматриваемой нагрузкой.

Предположим, что имеем блок питания 48 В (DC). Тогда наибольшее напряжение будет 52,8 В, а наименьшее - 43,2 В. Если заряд выравнивания был 55,2 В (DC), см. табл. 13.2, тогда на выравнивание зарядное устройство использовало бы регулирующий элемент Cemf с противо-ЭДС, показанный на рис. 13.1. Падение напряжения на этом элементе должно быть равно 2,4 В (55,2 - 52,8 = 2,4). В конструкции такого элемента должно быть предус мотрено его отключение при отказе основного питания переменного тока, так чтобы нагрузка получила полное напряжение батареи. Этот элемент также должен выдерживать полную токовую нагрузку.

Эту концепцию иллюстрирует следующий пример:

Пример.

Регенератор радиолинии, 48 В (DC) 8 групп приемопередатчиков 20 А 2 блока служебной связи 1 блок сигналов аварийного состояния Мачтовые огни, проблесковые огни Внутреннее освещение 3, Нагрев и вентиляция 14, Итого: 50 А Пункт не посещаемый и достаточно изолированный. Резервное время равно 12 часам.

IL = 50 A, TR = 12 ч., Тch = 48 ч., IC = 50 (1 + 1,1012/48) = 63,75 А (рейтинг зарядного устройства) Батарея: 48 В (DC) или 24 элемента.

Конечное напряжение элемента: 1,75 В (DC).

Из рис. 13.5 (ниже) получаем (как проекцию точки пересечения прямой с параметром 12 ч и кривой с параметром 1,75 FV) ток 5,5 А на каждую поло жительную пластину.

Число положительных пластин: 50/5,5 = 9,9, округляемое до 10.

Число отрицательных пластин: 10 + 1 = 11.

Общее число пластин на элемент: 21.

На рис. 13.5 приведены семейства кривых, используемых для определе ния количества ампер, приходящихся на одну положительную пластину ти пичной батареи. Эта информация важна при определении размера новой батареи при установке UPS.

Рис. 13.5. Кривые для определения количества ампер на положительную пла стину. Здесь FV - конечное значение напряжения элемента в вольтах, (h — ч) (С разрешения компании Warren G-V Communications, [13.2], рис. 34-3, с.

3093.) 13.3.2. Указания по использованию вторичных элементов Вторичные элементы, соединенные вместе, составляют батарею. Она называется стационарной батареей. Существует два типа стационарных батарей, широко используемых в индустрии телекоммуникаций: одна — свинцово-кислотная электрохимическая пара, вторая — никель-кадмиевая электрохимическая пара.

Можно сказать, что свинцово-кислотные батареи менее дорогие (по на чальным затратам), чем никель-кадмиевые. Однако начальные капитальные затраты могут быть только одной из составляющих затрат во многих приме нениях, так как никель-кадмиевые батареи имеют больший срок службы, большую жесткость конструкции и меньше затрат на обслуживание. Мень шая стоимость может быть перекрыта требованиями приобретения допол нительных батарей для получения необходимого напряжения.

Существуют три типа конструкций, используемых для стационарных свинцово-кислотных батарей с положительными пластинами: Форе (Faure), Планта (Plante) и многополостная (multitubular). Отрицательные пластины рассматриваемой батареи относительно мало изменились и фактически все производители используют стандартизованную конструкцию Форе для от рицательных пластин.

Пластины Форе (или пастированные пластины) имеют два варианта:

свинцово-сурьмянистые и свинцово-кальциевые. В любом из вариантов сплав свинца с сурьмой или кальцием наносится в виде пасты (пастируется) на плоскую свинцовую сетку. Преимущество свинцово-сурьмянистого варианта в возможности поддерживать длинный и частый разряд с минимальными структурными изменениями. Его недостатком является требование более частой доливки воды при старении элементов. Версия свинец-кальций требует небольшой добавки воды в процессе эксплуатации, однако частый разряд батарей может вызвать структурный рост, способствующий сокращению срока службы батарей.

Стационарные никель-кадмиевые батареи обычно конструируются с пластинами в миниатюрном (карманном) варианте. Другая конструкция ис пользует спеченные пластины, она нежелательна тем, что имеет эффект «памяти», описанный ниже.

Свинцово-кислотная электрохимическая пара имеет номинальное напряжение 2 В, тогда как никель-кадмиевая - номинальное напряжение 1, В. Поэтому при формировании батареи на нужное напряжение потребуется больше никель-кадмиевых элементов, чем свинцово-кислотных.

Число элементов батареи для конкретной системы является фактором адаптации, позволяющим удовлетворить требуемому уровню напряжения заряда и напряжению в конце разрядного периода (окно напряжений). Наи более часто встречающиеся в эксплуатации системы и число используемых в них элементов приведены в табл. 13.3.

Таблица 13. Число элементов для получения требуемого напряжения.

Номинальное напряжение батареи 120 48 32 24 Число свинцово-кислотных элементов 60 24 16 12 Число никель-кадмиевых элементов 92 37 24 19 Напряжение выравнивания/ перезарядки 143 58 38 30 15, Плавающее напряжение 129 51 34 26 Конечное напряжениеa) 105 42 27 21 10, Окно напряжений 143-105 58-42 38-27 30-21 15,5-10, а) Конечное напряжение - это предел, накладываемый производителем электрического оборудования, которое запитывается от источника. Однако, как следует из эмпирического правила, свинцово-кислотная батарей не должна разряжаться ниже 75% от своего номинального напряжения (1,5 В на элемент), тогда как никель-кадмиевые батареи на должны разряжаться ниже 50% своего номинального напряжения, т.е. 0,6 В. Для избежания глубокого разряда, большинство систем батарейного питания имеют реле напряжения, которое автоматически отключает систему при достижении конечного напряжения.

Замечание. Не исключен вариант изменения числа элементов для некоторых применений.

13.3.3. Перезарядка/выравнивание заряда В свинцово-кислотных батареях, даже если батареи не разряжены, напряжение отдельных элементов начинает дрейфовать в сторону от номинала и после 60-90 дней элементы с низким напряжением требуют восстановления до состояния полной зарядки путем увеличения (на 25- часов) зарядного напряжения примерно на 10%. Этот процесс называется выравниванием батареи. Никель-кадмиевые батареи имеют меньший саморазряд, в результате, если никель-кадмиевые батареи не разряжаются за счет действия внешней нагрузки, они остаются полностью заряженными на многие годы с напряжением 1,2 В на элемент. Поэтому никель-кадмиевые элементы не нуждаются в выравнивании.

Однако, никель-кадмиевые батареи нуждаются в режиме заряда с двой ной скоростью для плавающего/выравнивающего зарядного устройства ба тареи.

Как свинцово-кислотная, так и никель-кадмиевая батареи требуют ис пользовать примерно на 10% более высокое напряжение, для того чтобы восстановить разряженную батарею до полностью заряженного состояния.

Резервные батареи обычно применяются при плавающем напряжении, когда эти батареи, зарядные устройства и нагрузка соединены параллельно (см. рис. 13.6). Мощность зарядного оборудования выбирается так, чтобы обеспечить ту мощность, которая требуется для относительно стабильных нагрузок (таких, как индикаторные лампы, катушки удержания реле), не больших периодически меняющихся нагрузок плюс достаточно дополни тельной мощности для сохранения полного заряда батарей. Сильно меняю щиеся нагрузки будут отбирать мощность у батареи, мощность батарей будет восстанавливаться зарядным устройством в моменты, когда эта меняющаяся нагрузка прекращается.

Когда переменный ток, питающий систему, отключается, батареи мгно венно воспринимают все подключенную нагрузку. Если батарея и зарядное устройство определенным образом согласованы с нагрузкой и друг с другом, то не возникает видимых падений напряжения при возвращении системы к работе только от батарей.

Рис. 13.6. «Плавающая» диаграмма батареи.

Когда непредвиденная нагрузка на систему заканчивается и зарядная мощность восстанавливается, зарядное устройство доставляет больше тока, чем если бы батареи были полностью заряжены. Мощность зарядного уст ройства должна быть выбрана так, чтобы быть уверенным, что оно сможет обслужить нагрузку и восстановить полный заряд батареи в приемлемое время. Увеличенный ток, доставляемый зарядным устройством во время восстановления батареи, будет уменьшен, как только батарея приблизится к состоянию полного заряда. Управление зарядным устройством будет поддер живать плавающее напряжение батареи на предписанном уровне, когда батарея будет полностью заряжена.

Односкоростное плавающее зарядное устройство будет адекватно под держивать полностью заряженную никель-кадмиевую батарею до тех пор, пока она не разрядится под действием внешней нагрузки. Однако, с тех пор, как она разрядится, она не перезарядится до напряжения большего 85% от плавающего напряжения, независимо от того, какой емкостью обладает за рядное устройство. С каждым последующей перезарядкой никель-кадмиевая батарея в такой зарядной цепи может продолжать терять емкость. Это явление называют эффектом «памяти». В простейшем случае это результат неадекватной перезарядки любой батареи. Это наблюдается даже в свинцово кислотных батареях. Однако, до того, как потери емкости будут замечены, свинцово-кислотная батарея выйдет из строя за счет сульфатизации по ложительных пластин, что происходит очень быстро в результате недозарядки свинцово-кислотных батарей.

Рис. 13.7. Типичная схема резервных цепей зарядного устройства.

Зарядный выпрямитель или батарейное зарядное устройство — очень важная часть систем резервного питания и нужно обращать внимание на резервирование самих зарядных устройств в ответственных ситуациях. На рис. 13.7 показана концепция такого резервирования, которое может существенно улучшить надежность устройства в целом, увеличивая, тем самым, доступность системы. Общая формула для выбора емкости (размера) такого батарейного зарядного устройства (БЗУ) для системы инвертора такова:

БЗУ (А) = выход инвертора (ВА) 100/напряжение входа эффективность преобразования) + 1, емкость батареи (А ч) / желаемое время перезарядки.

Выход батарейного зарядного устройства должен быть пересчитан с учетом высоты места и окружающей температуры. Эти требования должны признаваться важными, особенно тогда, когда пользователь устанавливает соответствующие условия. Больший, чем необходимо, рейтинг может потребоваться, чтобы компенсировать уменьшенную емкость. Типичные кривые для пересчета выхода зарядного устройства показан на рис. 13.8.

13.3.4. Емкость батареи Требуемая емкость любой батареи, время службы, должно быть определены с учетом следующего:

- уровня потребления в амперах;

- рассчетного времени потребления;

- до какого конечного напряжения допустим разряд;

- при какой рабочей температуре.

Емкость батареи зависит не только от размера и длительности каждой нагрузки, но также от последовательности, в которой данная нагрузка под ключается.

Рис. 13.8. Кривые для пересчета выхода зарядного устройства для учета высоты места и температуры.

Емкость батареи выбирается для поддержки критической нагрузки до тех пор, пока эта критическая нагрузка не будет сброшена в приказном порядке, или восстановится основное питание, или не будет запущен и подсоединен альтернативный источник резервного питания (система мотор генератор). Вместо того, чтобы покупать батарею большой емкости, можно рассмотреть возможность покупки резервного мотор-генератора.

Батарейная система питания должна выбираться на основе данных про изводителя для конкретных применений, работающих в известном темпера турном диапазоне. Большинство показателей в Ач приведено для темпе ратуры +25°С и требуется снижать эти показатели при работе при пониженных температурах. Некоторые производители уменьшают показатели свинцово-кислотных батарей, измеренные при температуре +25°С, на 60% при снижении температуры до -18°С.

Емкость в Ач уменьшается при увеличении скорости разряда.

Поэтому простое суммирование различных нагрузок (при использовании кривых ток-время для оценки емкости) может привести к выбору батареи меньшего, чем следует, номинала. При изменяющихся нагрузках, суммирование различных нагрузок нужно проводить следующим образом:

AH = A1T1 + A2T2 +....+ AnTn где АН — ампер-часы, А — нагрузка в А, Т — время в часах.

Если может быть большая скорость разряда в конце цикла разряда, то нужно выбирать батарею большей емкости. Поэтому, для того чтобы под твердить адекватность выбора батареи, она должна проверяться, начиная от начала разрядного цикла путем вычитания энергий (AT), при удалении каж дого типа нагрузки, для того чтобы определить, осталась ли адекватная ем кость для конечного интервала нагрузки.

Практика показывает, что свинцово-кальциевым батареям требуется от нескольких дней до нескольких недель, для того чтобы, после разряда до конечного напряжения, вернуться к совершенно одинаковым зарядам на всех элементах.

Возможно, что для ситуаций с длительным и частым пропаданием основного питания, требуются другие батареи, так как может оказаться, что не будет достаточно времени для полной перезарядки между пропаданиями питания, если только не прибегать к увеличению зарядного напряжения за пределы нормально допустимого. Можно было бы рассмотреть свинцовые батареи Планта и свинцовые батареи с многополостными элементами, но они используются очень ограниченно. Поэтому они и не были показаны в табл.

13.4 [13.4].

Таблица 13. Основные отличия между разными типами батарей.

Тип батареи Конструкция Типичные характеристики Свинцово- Пастированные свинцово- Срок службы 12-15 лет, меньше при кальциевая кальциевые положительные высоких температурах, многократных пластины, сернокислотный или глубоких разрядах. Минимальные электролит. среди свинцовых батарей потери воды и минимальная стоимость.

Свинцово- Пастированные свинцово- Срок службы 12-15 лет, хорошо при сурьмянистая сурьмянистые положитель- способлен к циклическому характеру ные пластины, сернокис- нагрузки. Имеет среднюю стоимость.

лотный электролит.

Никель- Конструкция с небольшими Срок службы 20-23 года, хорошо при кадмиевые (карманными) пластинами, способлен для высоких или низких никелевые положительные температур, коротких, быстрых, пластины, кадмиевые глубоких или с большим числом отрицательные пластины, циклов разрядов. Может быть быстро гидроксид калия в качестве перезаряжен. Имеет максимальную электролита. стоимость.

Замечание. Конец срока службы батареи определяется следующим образом: когда перезаряжаемый элемент был полностью перезаряжен и разряжен в процессе теста под нагрузкой и не смог обеспечить 80% своей номинальной емкости, его срок службы считается законченным.

13.4. Питание удаленных пунктов Существует ряд обстоятельств, когда требуется обеспечить дистанционное снабжение питанием удаленных мест, где нет собственного источника питания. Существуют также ситуации, когда мы хотим обеспечить свое питание, нежели использовать питание от местного источника. В ряде случаев осуществление этой идеи не только возможно, но и необходимо, если мы хотим обеспечить надежную и высоко доступную систему связи.

Если регенератор, оптический усилитель, или мультиплексор ввода-вывода, теряют питание, то отказывает вся система, сформированная как линейная цепь, до тех пор, пока не будет сформирована конфигурация, использующая APS.

Удаленный объект должен обеспечить себе собственное питание, когда нет возможности получить его от местных источников. Желательно также иметь собственное питание, если местное питание плохого качества. Под плохим качеством мы понимаем питание, при котором плохо регулируется напряжение, возникает много переходных процессов и других дефектов питания, и, как следствие, много сбоев сервисного обслуживания.

Мы можем пожелать запитывать ВОСП за счет доставки питания по оптическому кабелю, в котором для этой цели предусмотрена медножильная пара. Это, конечно, убирает одно из преимуществ оптического кабеля отсутствие токовых петель по земле питания. Медножильная пара добавляет такую петлю в ВОК.

Метод подачи питания на удаленный узел должен быть прост, экономически эффективен и иметь MTBF-период на много лет.

13.4.1. Газотурбинные генераторы питания Одна из полностью замкнутых систем состоит из системы сжигания газа пропан, парогенератора, турбогенератора, конденсора с воздушным охлаждением, выпрямителя, системы аварийной сигнализации и управления, причем все расположено в отдельном боксе. Такой единый блок может обеспечить от 400 до 3000 ватт отфильтрованного постоянного тока в течение 24 часов на срок до 25 лет при очень низком уровне обслуживания и без капитальных ремонтов.

Этот блок использует герметически закрытый генераторный узел, кото рый содержит только одну аккуратно вращающуюся часть: вал, на котором смонтировано колесо турбины и ротор турбогенератора без щеток. Вал тур богенератора поддерживается гидродинамическими подшипниками, которые устраняют контакт металл-металл, обеспечивая годы эксплуатации без проблем. Надежность такого узла (на уровне 95% вероятности) порядка 000 часов (MTBF).

Для того чтобы улучшить надежность до величины доступности выше, чем 99,9999%, два газотурбинных узла объединяются параллельно и работа ют на одну шину питания, причем каждый турбогенератор нагружается на половину требуемой мощности. Если что-то происходит с одним из узлов, турбогенератор второго узла автоматически берет на себя всю нагрузку.

Рис. 13.9. Рисунок блока газовой турбины компании Ormat в разрезе. (С раз решения компании Ormat Corp. [13.5]) На рис. 13.9 приведен рисунок такого блока в разрезе с узлом газовой турбины. Этот рисунок показывает горелку, нагревающую органическую рабочую жидкость в парогенераторе, где происходит парообразование и рас ширение пара, вытекающего через колесо турбины и создающего, таким способом, крутящий момент вала, приводящего в движение генератор. Пар затем проходит в конденсор, где и охлаждается, превращаясь снова в жидкое состояние и снова приводя в движение парогенератор, охлаждая, тем самым, генератор переменного тока и смазывая подшипники. Этот цикл продолжается до тех пор, пока тепло нагревает парогенератор. В силу того, что стальной сосуд, содержащий жидкость/пар, герметически закрыт, орга ническая жидкость на расходуется в процессе работы.

Рабочая жидкость не может изменить климатические условия за пределами замкнутого сосуда. Этот турбогенератор производит трехфазный переменный ток, который затем выпрямляется и фильтруется. Мощность постоянного тока регулируется при изменяющихся условиях нагрузки, путем автоматического управления количеством топлива, подаваемого в горелку.

Система снабжена цифровым блоком управления, который обеспечивает дистанционное управление и мониторинг, а также управление безопасностью функционирования, для предотвращения от любых нештатных ситуаций [13.5].

13.4.2. Топливо сберегающая альтернатива Другим примером системы питания с дистанционным управлением является система, объединяющая солнечные элементы, систему бесперебойного питания и блок с газовой турбиной. Первичным источником были бы солнечные элементы, питающие систему батарей бесперебойного питания. Параллельно с солнечными элементами можно было бы подключить блок с газовой турбиной. Определение размера батареи в этой конфигурации - жизненно важно. Пришлось бы использовать компромисс между частью общей электрической мощности, взятой у системы, частью входной мощности, взятой у солнечных батарей, и частью, требуемой от газовой турбины. Батарейное питание должно использоваться в ночное время и при облачной погоде. Конфигурация, использующая батарею достаточно большой емкости и поддержанная солнечными элементами достаточно боль шой мощности, возможно оставила бы газовой турбине роль источника резервного питания.

ГЛАВА 14 ГИБРИДНЫЕ СИСТЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ МЕДНЫЕ ЖИЛЫ И ОПТОВОЛОКНО 14.1. Введение Оптоволоконный кабель, как среда передачи, занимает очень важную нишу в передаче сигналов кабельного телевидения (КТВ). Передача видеоизображения составляет основу сервиса КТВ. Цель передачи по КТВ — доставить пользователю четкий видеосигнал с отношением сигнал-шум больше 46 дБ. Это значение отношения сигнал/шум является большим по сравнению с тем, что имеет место в канале с данными или голосом. Можно сказать, что если доставка видео будет работать надлежащим образом, то остальные сервисы будут заведомо в норме.

Оптическое волокно, как среда передачи для КТВ, было введено в употребление в 1990. Рациональность его введения и архитектура различных сетей обсуждается в этой главе. В ней также дается обзор истории развития гибридных сетей КТВ и их организации, для обеспечения потребителей дву сторонней передачей, а также рассматривается архитектура гибридных сетей и соединения на последней миле.

14.2. Основные сведения На рис. 14.1 приведена схема сети КТВ до введения ВОК. Она существенно упрощена. Средой передачи в ней служил коаксиальный кабель, учитывая ее широкополосные свойства. Видео/ТВ относятся к системам с широкополосным сигналом, так как здесь используется стандартный NTSC телевизионный радиосигнал с шириной полосы 6 МГц, как показано на рис.

14.2.

Рис. 14.1. Схема обычной системы КТВ до 1970. Подсистема передачи полностью основана на коаксиальном кабеле и электронных усилителях.

Источники программ на головной телестанции работают в микроволновом диапазоне, используют кабельный сигнал и магнитную ленту. Спутниковый прием стал использоваться позднее.

Рис. 14.2. Амплитудно-частотная характеристика телевизионного сигнала.

Ширина полосы равна 6 МГц (взято из [14.4] FCC Part 73.699, рис. 5, с. 240) В системах КТВ головная телестанция является местом, где собираются все программные и другие сигналы и форматируются для последующей подачи в кабельную сеть. Головные телестанции отличаются от других наличием нескольких спутниковых антенн вокруг них. Сигналы КТВ, сформированные головными телестанциями, доставлялись тогда потребителям по коаксиальным кабелям. Системы КТВ требовали широкополосных усилителей для поддержания нужного уровня сигнала на всем пути до потребителя. Каждый усилитель нарабатывал свой собственный шум и вызывал искажения сигнала на пути к потребителю. Эти шумы и искажения аккумулировались. Следовательно, существовал предел числу последовательно включенных усилителей, которое могла поддерживать система, пока сигнал не становился бесполезным для потребителя. В работе [14.1] сообщается, что это число равно (примерно) 20. Однако в ней же утверждается, что максимальное число последовательно включенных усилителей может достигать 50 для узкополосных систем, где усилители имеют низкий уровень шума. В стандартной системе ТВ можно ожидать, что расстояние между усилителями равно 600 м. Следовательно, самая длинная система КТВ может простираться на 30 км или меньше. Это говорит о том, что максимально область обслуживания системы КТВ может базироваться только на одну головную телестанцию.

Было найдено, что оптимальный коэффициент усиления одного широ кополосного усилителя составляет примерно 22 дБ. Увеличение этого уси ления выше указанного значения приводит к тому, что интермодуляционные продукты увеличивают нелинейность, которая быстро становится чрезмерно большой. Коэффициент шума обычного широкополосного усилителя, который будет использоваться в наших расчетах, составляет примерно 8 дБ [14.1, 14.3, 14.5], хотя нам кажется, что лучше использовать цифру 10 дБ.

14.2.1. Логическое обоснование Напомним, что коаксиальный кабель представляет изолированную радиочастотную среду передачи. В силу своей конструкции и электрических характеристик, он имеет возможность переносить выделенный частотный спектр. Этот спектр обособлен от того спектра, что есть в воздушной среде.

Одно из его свойств в том, что он ведет себя так, как если бы он передавался по воздуху. Это значит, что телевизионный приемник, присоединенный к кабелю, ведет себя так, как если бы он был присоединен к антенне. Поэтому владелец ТВ приемника может стать пользователем кабельной сети, не тратя денег на приобретение дополнительного электронного оборудования. Если пользователь расторгнет договор, то у него не останется никакого (не нужного) оборудования.

Учитывая, что спектр КТВ находится «внутри» кабеля, системы КТВ могут использовать те частоты, которые предназначены в радиочастотном спектре (при передаче по эфиру) для других целей. Это «другое» использование происходит без создания каких-то помех для обычной (по воздуху) ТВ передачи. Конечно, нужно принять меры к тому, чтобы предотвратить влияние воздушной передачи на кабельную передачу или ответить на вопрос: может ли воздушная передача влиять на кабельную передачу? Итак, внутри коаксиального кабеля мы имеем систему КТВ, свой особый спектр со своими сигналами.

Спектр КТВ непрерывный в сторону увеличения частот (от канала 2 — 54 МГц, в США), тогда как обычно излучаемый спектр — разрывный. Преоб разованием спектра, позволяющим заполнить нормально не занятые части спектра с помощью оборудования трансляции стандартных частот, занима ется головная телестанция. Эти другие 6 МГц каналы поступают на нее со спутникового фидера или от РРЛ, которые доставляют удаленные ТВ сигна лы, передаваемые по воздуху.

Одним из основных недостатков коаксиального кабеля являются его потери, которые растут с частотой не линейно, а почти экспоненциально. Ос лабление сигнала коаксиального кабеля изменяется, как корень квадратный из частоты. Полдюймовый (12,7 мм) алюминиевый кабель имеет затухание дБ на каждые 30 м на частоте 181 МГц, для дюймового (25,4 мм) кабеля это затухание уменьшается до 0,59 дБ. Потери на частоте 216 МГц (13 канал в США) в 2 раза выше, чем на частоте 54 МГц (2 канал в США), так как разница в частоте в 4 раза. Следовательно, нужно использовать устройства выравнивания частотной характеристики.

Все это существенно отличается от оптоволокна, где нет такого увеличения потерь с изменением длины волны (или частоты). Как мы упоминали ранее, потери волокна в окне 1310 нм имеют порядок 0,35 дБ/км, а в окне 1550 нм - 0,25 дБ/км. Это одна из важных причин того, что оптоволокно так привлекательно для систем КТВ. При использовании AM модуляции, все, что нам требуется для использования конвертированного сигнала - приемник светового сигнала и усилитель радиосигнала в точке конвертирования. При прохождении по оптоволокну сигнал нарабатывает очень мало накопленных искажений и шума, тогда как при прохождении по коаксиальному кабелю искажения и шум велики. Оптоволокно выигрывает у коаксиального кабеля как среда передачи, хотя линия КТВ с коаксиальным кабелем дешевле, так как для оптоволоконной линии требуется иметь оптический приемник и демодулятор в каждом ТВ приемнике. Чем ближе к оборудованию потребителя мы доведем волокно, тем лучше качество изображения он будет иметь.

Некоторые дополнительные замечания. Активные устройства имеют тенденцию иметь худшее значение показателя MTBF, чем пассивные. Чем больше усилителей в последовательном соединении (тандеме), тем больше ухудшается MTBF системы. Это напрямую ухудшает показатели доступности.

Если мы сможем как-то уменьшить число широкополосных усилителей в тандеме, то сможем улучшить показатели качества/ошибок системы, т.е.

сможем улучшить отношение сигнал/шум видеосигнала в точке приема у потребителя. Мы также улучшим надежность системы, улучшая MTBF сис темы в точке приема у потребителя. Время отказов системы может быть существенно снижено.

Волоконно-оптический кабель был впервые использован в системах КТВ на магистральных маршрутах. Было установлено, что 32 км магистральный маршрут может работать без использования повторителей или усилителей. На такой длине маршрута ВОК позволяет заменить порядка 30 широкополосных усилителей в схеме с коаксиальным кабелем. На рис.

14.3 показана система КТВ, построенная по схеме доставки сигнала по коаксиальному кабелю. Эта же система, но использующая оптоволоконную магистральную сеть, показана на рис. 14.4. На рис. 14.5 показан один из возможных подходов в оптимизации схемы КТВ, реализованной на ВОК.

Этот подход к проектированию систем КТВ основан на том, чтобы построить сеть, использующую не более X усилителей на пути от головной телестанции к любому из потребителей сигнала. На рисунке показан случай Х = 3.

Рис. 14.3. Схема обычной системы КТВ до 1990. Обратите внимание на избыток электронных усилителей, число которых в тандемном соединении достигает 35 (см. [14.8, 14.9]).

Рис. 14.4. Та же система КТВ, что и на рис. 14.3, но первичное распределение осуществляется с использованием оптоволоконной магистрали. Пролеты на современной версии этой системы будут иметь два волокна для передачи потоков в прямом и обратном направлениях. (С разрешения компании ADC, Minneapolis, MN, [14.8]) Рис. 14.5. Схема сети КТВ с распределенной архитектурой, использующей не более X усилителей до любого потребителя сигнала. На рисунке показан случай X = 3. (С разрешения компании ADC, Minneapolis, MN, [14.8]) 14.3. Использование передачи КТВ по волоконно-оптическому пролету КТВ магистрали Существует три способа передать обычный аналоговый ТВ-сигнал по оптическому сегменту системы передачи КТВ. Наиболее популярным методом является использование амплитудной модуляции. В нем интенсивность сигнала КТВ с шириной полосы 500, 600 или 800 МГц непосредственно модулирует лазерный передатчик. Этот метод очень популярен потому, что практически не требует конвертирования сигнала.

Второй метод технические специалисты КТВ называют «ЧМ», хотя в чистом виде он не имеет отношения к частотной модуляции (ЧМ), (так как фактически для частотного сдвига канала при образовании канальной группы также используется AM модуляция). С помощью этого метода, частотный сигнал каждого канала КТВ модулирует отдельную поднесущую. В зависимости от конкретной реализации, 8, 16 или 24 таких поднесущих объединяют в группу, интенсивность сигнала которой модулирует (по методу AM) световой сигнал лазерного диода в передатчике (это похоже на схему частотного мультиплексирования для образования канальных групп при уплотнении аналоговых телефонных каналов, см. [А-20, А-21]). Каждый групповой сигнал связан с отдельным волокном. Если мы, например, хотим передать 64 канала КТВ на распределительный узел и предполагаем использовать группу из 16 поднесущих, то нам потребуется 4 волокна ( = 64). Это более сложный метод, чем метод непосредственной (AM) модуляции, учитывая то, что на стороне конечного пользователя сигнал должен быть обратно конвертирован в стандартный одноканальный AM формат, совместимый с ТВ приемником.

Так почему же ЧМ метод занимает первое место? Ответ прост, он - единственный метод, который удовлетворяет стандарту EIA/T1A-250C [14.2] для коротких секций с отношением С/Ш = 67 дБ. Этот стандарт является определяющим в США стандартом, гарантирующим высокое качество ТВ вещания. ЧМ системы имеют еще два преимущества: они значительно меньше подвержены влиянию дисперсии на оптическом сегменте и допускают большую длину волоконно-оптического пролета, чем аналогичные AM системы.

При обсуждении ниже мы уделим основное внимание методу AM пере дачи по волокну.

Третий метод передачи по оптическому волокну — цифровой. Он обсуждается ниже в разделе 14.3.2.

14.3.1. Передача AM сигнала КТВ по волоконно-оптическому пролету Пусть мы хотим передать сигнал с отношением сигнал/шум (S/N) дБ, но мы можем измерять только отношение сигнала несущей к шуму (C/N) для выходного сигнал PIN-диода приемника. В этом случае мы можем использовать соотношение:

S/N = C/N - 4,1 дБ (не взвешено) (14.1) Добавляя улучшение, получаемое при взвешенном измерении, 6,8 дБ, получаем:

S/N = C/N + 2,7 дБ (взвешено) (14.2) Это имеет место только для систем AM с частично подавленной боковой полосой (АМ-ЧПБП) при глубине модуляции 87,5%. При использовании этих соотношений нужно помнить, что для S/N сигнал измеряется по пиковому значению, а шум — по среднеквадратичному, а для C/N — сигнал и шум измеряются по среднеквадратичному значению.

Подставляя в соотношение (14.2) значение S/N=53 дБ, получаем, что эквивалентное ему значение C/N=50,3 дБ.

Рассмотрим теперь бюджет линии передачи, представленный табл.

14.1. Нам нужно иметь диапазон изменения сигнала 53 дБ, чтобы удовлетворить требуемое соотношение 50,3 дБ. Из таблицы видно, что мы имеем очень небольшой запас мощности.

Таблица 14. Пример бюджета мощности для AM линии Показатель или параметр Значение Комментарий Выход лазера (дБм) +7 дБма) Расширение для лазера Нижняя граница шума -58,7 дБм приемника (дБм) Порог приемника для -8,4 дБмб) Принято для обеспечения C/N=50,3 (дБ) S/N = 53 дБ Избыток бюджета линии 15 дБ Запас 2 дБ, который нужно 13 дБ Избыток оставить Допустимые общие потери 10 дБ = 1550 нм, 2 дБ для при 0,25 дБ/км сростков и разъемов Потери на сростки и 1,52 дБ Потери, вносимые разъемы: на длине 40 км сростком 0,08 дБ (19 сростков для секций по 0,48 дБ Общие 2 км и 0,08 дБ/сросток) Потери на оптические 1,0 дБ Дополнительные для разъемы формирования запаса а) Взято в предположении длины линии 40 км без регенератора и усилителей б) Это значение кажется большим, учитывая что перед этим мы имели дело с порогом -23 дБм и ниже до -40 дБм. Принципиальная причина в том, что тогда мы полагали, что отношение C/N=15 дБ. Здесь мы имеем дело с отношением C/N=50,3 или выше, это большая разница, она обусловлена ТВ приемом.

Очень большое значение S/N (53 дБ) при C/N (50,3 дБ) существенно сужает возможности увеличения длины пролета или запаса в бюджете мощ ности (например, в нашей ситуации это только 2 дБ). Часто выход лазеров устанавливается на уровень не выше 0 или 1-2 дБм, чтобы увеличить срок службы. Конечно, на отметке 40 км мы можем установить усилитель или регенератор, чтобы увеличить длину пролета.

При отношении C/N равном 50 дБ можно рассчитывать на следующий уровень искажений:

- комбинированные искажения второго порядка (CSO):

-62 дБн;

- комбинированные искажения третьего порядка (СТВ):

-65 дБн.

Если на приемной стороне нужно использовать разветвитель оптического сигнала, то может потребоваться оптический усилитель для компенсации потерь, вносимых разветвителем. Например, если используется разветвитель: 1:2, то можно ожидать уровень вносимых потерь порядка 3, дБ.

14.3.2. Комментарии и обсуждение бюджета мощности волоконно оптического линии Из табл. 14.1 видно, что запас в бюджете очень мал (2 дБ), такой запас опытные инженеры ВОСП обычно считают недостаточным. Мы можем по лучить такой запас на пролете в 40 км, если только заставим лазерный диод работать на пороге допустимого уровня. Если же проектировщик оптичес кого сегмента решит использовать ЧМ метод, а не AM метод, то он сможет обслуживать пролет длиной порядка 60 км и обеспечить запас в 4 дБ.

Мы упомянули три метода передачи сигналов КТВ по ВОК. Третий из них — цифровой. Так как используемый нами цифровой поток не имеет сжатого видео, то мы не очень беспокоимся за уровень BER. Не сжатое видео обычно содержит много избыточной информации. Поток бит может быть регенерирован. Фактически он регенерируется в каждой комбинации:

передатчик-приемник, через которую проходит битовый поток. Если нужно еще больше увеличить длину пролета, следует рассмотреть возможность ус тановки регенератора. Однако, если в терминальной точке уровень ВЕR бу дет 10-5 или лучше, то достаточно использовать широкополосный усилитель, чтобы привести битовый поток к нужному уровню ВЕR.

Основной недостаток использования цифрового сигнала на ВОСП — высокие затраты, в частности, из-за необходимости иметь АЦП и ЦАП кон верторы для оцифровки ТВ сигнала. Для получения более высокого качества видеоизображения (особенно для улучшения разрешающей способности) есть смысл использовать 10-битное, а не 8-битное кодирование.

В табл. 14.2 приведен бюджет мощности обычного звена ВОСП до потребителя в гибридной сети с использованием AM метода. Лазерный диод передатчика обеспечивает уровень выхода в волокно порядка +5 дБм. Допус тим, что нам нужно передать сигнал на 10 км. Можно проверить для передачи две длины волны: 1310 и 1550 нм. Мы можем также использовать WDM технологию для передачи каждой группы каналов по отдельной длине волны. Мы установили порог C/N на входе PINFET приемника на уровне - дБм, так чтобы получить отношение S/N порядка 67 дБ. Используя простое алгебраическое сложение, можно подсчитать, что для инжиниринга звена передачи остается +5 дБм (выход лазера) и -12 дБм (порог приемника), т.е. дБ (+5 — (-12)= 17). В табл. 14.2 эти операции показаны в табличной форме.

Таблица 14. Бюджет мощности линии модельной ВОСП с AM -другой подход Показатели/параметры Значение Комментарий Выход лазера +5 дБм несущая 1550 нм Потери на разъемах 1,0 дБ 2 разъема с 2 сторон Потери волокна, 0,35 дБ/км 3,5 дБ OB G.652 + сростки для 10 км Порог приемника PINFET -12дБм обеспечивает S/N = 67 дБ Диапазон инжиниринга 17 дБ +5- (-12)= 17 дБ Потери от дисперсии 1,0 дБ Запас в бюджете 11,5 дБ 17- 1 -3,5- 1,0= 11,5 дБ Запас слишком велик. Варианты:

уменьшить выход лазера, увеличить длину линии передачи Мы рекомендуем выражать бюджет линии в табличной форме, как это показано в табл. 14.2. В этом случае методика расчета становится более про зрачной для тех, кто будет потом иметь с этим дело, например, при состав лении отчетов. Мы также рекомендуем в последнем случае заранее разме щать нужные указания/комментарии, как это мы делали выше.

14.4. Установка волоконно-оптического оборудования как можно ближе к ТВ приемнику пользователя Узел сети КТВ - это точка, где осуществляется преобразование сигнала. Оптический сигнал может быть преобразован в электрический, или, наоборот, электрический сигнал может быть преобразован в оптический. В нашей модели оба типа преобразования имеют место.

Наша цель - довести волокно как можно ближе к ТВ приемнику потре бителя и сделать это с минимальными затратами. Существуют такие геогра фические точки на сети, где точка доступа электрического сигнала покрывает зону доступности определенного числа резидентов. Число таких резидентов может быть от 50 до 10000. Прежде чем переводить такую сеть на двусторонний режим работы, нужно убедиться, что в зоне доступности на ходится от 1000 до 2000 резидентов. В ранних системах такого типа, узел осуществлял преобразование оптического сигнала в электрический, который через систему разводки сигнала и обслуживал непосредственно многих резидентов. Оптический сигнал от терминальной точки оптической магист рали может быть разветвлен оптически и доведен ближе к группам пользо вателей, прежде чем он будет преобразован в электрический сигнал, совме стимый с обычным кабельным сигналом КТВ. Эти узлы помечены черными квадратами на рис. 14.4. Напомним, что целью сети, приведенной на этом рисунке, было использовать не более 3 усилителей для достижения любого пользователя. Это разительно отличается от того случая, кода максимально требовалось 35 усилителей для достижения удаленного пользователя.

До сих пор в рассуждениях мы исходили из того, как минимизировать число широкополосных усилителей, необходимых для того, чтобы достичь любого пользователя. Как мы отмечали раньше, при этом достигаются две цели:

1. Минимизируется число усилителей, включаемых последовательно, уменьшается аккумулированный шум и достигается лучшее соотношение сигнал/шум в точке размещения оборудования потребителя.

2. Улучшается системная надежность, так как существенно уменьшается число последовательно включенных усилителей.

Мы можем добавить третье улучшение: двунаправленную схему функционирования. До этого революционного изменения, КТВ представляли собой однонаправленную (провайдер услуг — потребитель) систему развлечений. Преобразование в двунаправленную систему сделало КТВ настоящим конкурентом на рынке цифровых услуг, наряду с такими технологиями, как LMDS, MMDS, ADSL и УКВ.

14.5. Двунаправленная схема КТВ Для двунаправленной работы было бы нормальным использовать столько услуг, сколько возможно. Существующая система развлечений была оставлена, как есть. На коаксиальном кабеле или волокне с AM системой она была представлена каналами ТВ, распределенными последовательно 6 МГц полосами, начиная от 54 и до 870 МГц. Проектировщики в первую очередь обратили внимание на незанятую полосу от 5 до 40 МГц, которая могла бы быть занята для потока от потребителя к провайдеру (обратный трафик).

Предполагалось использовать эту полосу частот прежде всего для Интернет, а затем и для передачи данных по IP или ATM, для VPN, интерактивного видео и телефонии.

Пытаясь извлечь максимум возможного из указанной полосы, нужно, прежде всего, ответить на вопрос: достаточна ли она для обслуживания сотен пользователей одновременно? Пусть у нас есть 100 пользователей и каждому требуется полоса 1 МГц для связи с провайдером. Получается, что нужно МГц, которые мы не можем предоставить (имея всего 35 МГц). При таком подходе мы сможем обеспечить в час наибольшей нагрузки только пользователей. Можно сделать некоторые наблюдения в этой ситуации, когда 100 пользователей требуют передачи обратного трафика:

а) Не все 100 пользователей одновременно требуют такой трафик.

б) Мы можем грубо считать, что 1 МГц полосы эквивалентен скорости передачи в 1 Мбит/с. Предположим, что 1 Мбит/с слишком большая скорость для сервиса Интернет в этом направлении. Наибольшая скорость обычно требуется для трафика, идущего из сети Интернет — от провайдера к пользователю (прямой трафик), тогда как в обратном направлении эта скорость может быть значительно уменьшена, пусть, например, она будет не более 100 кбит/с.

в) В качестве метода доступа к провайдеру можно применить метод множественного доступа с временным разделением (ТDМА). Эта техника доступа может обслуживать больше пользователей, учитывая взрывной характер обратного трафика (в Интернет).

г) Двунаправленная архитектура КТВ должна включать узлы с емкостью доступа не более 500 пользователей. Конечно, меньшие числа более предпочтительны, но они могут быть не выгодны экономически.

Характер функций узла, направляющих прямой трафик (к пользователю) показан на рис. 14.6.

Рис. 14.6. Функциональная схема узла КТВ, показывающая только прямой трафик Используется и передача трафика от оборудования пользователя к головной станции. Для наших рассуждений будем считать, что весь трафик цифровой. Предположительный тип трафика, скорость передачи, ожидаемое направление передачи (симметричная передача или асимметричная) детально представлены в табл. 14.3.

Таблица 14. Ожидаемые тип трафика, скорость передачи, направление передачи (симметричная передача или асимметричная, непрерывная или имеет взрывной характер) Тип Скорость Направле- Симметричный Непрерывный Комментарий трафика Передачи ние трафика или асиммет- или взрывной ричный Обычное 1,544Мбит/с Прямой В одну сторону Непрерывный MPEG- ТВ HDTV 20 Мбит/с Прямой В одну сторону Непрерывный См. [14.1] Интернет 2 Мбит/с Прямой В обе стороны, Непрерыв- 128 кбит/с Обратный асимметрич- ный ный Виртуаль- 256 кбит/с Прямой и Симметричный Взрывной ные сети Обратный (VPN) B-ISDN/ 1024 кбит/с В обе Симметричный Взрывной Частные ATM стороны сети Телефония 64 кбит/с В обе Симметричный Непрерывный стороны Frame 1024 кбит В обе Симметричный Взрывной ЛВС Relay стороны Пользователи минимально требуют передачу голоса и Интернет. Для данного обсуждения примем: телефония — 64 кбит/с, Интернет трафик в прямом направлении — 2 Мбит/с, а в обратном направлении — 256 кбит/с.

Если предположить эквивалентность 1 Гц и 1 бит/с, то обратный трафик требует 256 кГц. Используя табл. 14.2 и вновь предполагая 1 Гц ~ 1 бит/с, получим, что одновременно могут пользоваться обратным трафиком пользователей. Если допустить возможность одновременного использования обратного трафика только 50% пользователей, то их число может быть увеличено до 260. В работе [14.1] утверждается, что в обычных системах КТВ с использованием гибридных кабелей число таких пользователей в расчете на 1 узел может составлять от 1000 до 2000. Наш план тогда не сможет удовлетворить всех пользователей Интернет в час наибольшей нагрузки. Обратный трафик конфигурируется на основе использования ТDМА из расчете 4 пользователей на один частотный сегмент. В этом случае можно обслуживать 800-1000 пользователей при передаче обратного трафика в полосе 5-40 МГц, рассчитывая, что в час наибольшей нагрузки не всем пользователям он одновременно потребуется.

14.5.1. Назначение сегментов спектра КТВ для обратного трафика На рис. 14.7 приведен спектр радиочастот ниже некоторой частоты, занятой отдельными каналами. Прямой трафик (к пользователю) начинается с частоты 54 МГц и увеличивается сегментами по 6 МГц. Обратный трафик (в Интернет) начинается с 5 МГц и продолжается до 40 МГц. Полоса 40- МГц считается защитной и служит для изоляции прямого и обратного трафика.

Рис. 14.7. Низкочастотная часть спектра радиосигнала в сервисе КТВ.

Рассмотрим группы пользователей по 250 человек, пусть каждая группа обслуживается одним узлом. Для обеспечения обратного сервисного трафика, каждый узел имеет свой собственный сегмент на коаксиальном кабеле. У нас 4 узла, имеющие сегменты А, В, С и D с полосой 5-40 МГц. Эти сегменты передаются на центральный узел, который конвертирует их в по лосы, размещаемые в агрегатной полосе в диапазоне 5-200 МГц. Сформиро ванный агрегатный сигнал далее амплитудно модулирует лазерный диод, формируя оптический эквивалент этого сигнала. Указанная процедура транс ляции агрегатного сигнала показана на рис. 14.8. Каждая агрегатная группа передается в концентратор (хаб) по сравнительно короткому ВОК. Концен тратор является интерфейсным устройством типа мультиплексора ввода-вы вода, который обрабатывает (мультиплексирует) световые сигналы локаль ных групп от узлов и передает их на магистральное волокно, связанное с головной телестанцией.

Рис. 14.8. Блок трансляции 4 сегментов групповых спектров, ширина полосы частот каждого сегмента равна 35 МГц.

Магистральный ВОК обычно реализован в виде оптоволоконного коль ца для улучшения надежности и доступности. Этот подход иллюстрируется рис. 14.9.

Некоторые реализации таких систем используют технологии SONET или SDH для поддержки кольцевой оптоволоконной архитектуры. Другие могут использовать DOCSIS (спецификация интерфейса передачи данных по ТВ кабелю) или DAVIC (спецификация Совета по цифровым аудиовизуальным технологиям), которые также обеспечивают необходимый формат сигнала, позволяющий использовать оптоволокно (включая технику МАС-адресного доступа). Технологии SONET/SDH не обеспечивают такой доступ.

Рис. 14.9. Кольцевая оптоволоконная архитектура, соединяющая головную телестанцию КТВ с различными концентраторами, доставляющими сервис пользователям с помощью системы узлов. Обозначения на рисунке: Н - концентратор, N - узел.

Допустим, что плотность в расчете на узел возросла до 500 для данного географического региона, так что теперь группа из 4 узлов обслуживает пользователей. Скорость в расчете на несущую осталась прежней — кбит/ с (допустим, что используется модуляция BPSK и 1 бит соответствует Гц, т.е. используется полоса 256 кГц). Если мы предположим, что полоса рассчитана на использование синус-квадратного фильтра, то — 0,25. Наша полоса тогда в расчете на несущую станет 320 кГц. В этом случае, учитывая результаты, полученные выше, 35 МГц полоса может обслуживать только 109 несущих одновременно. То есть, можно будет обслуживать порядка одновременно работающих пользователя (при 100% нагрузке). Причем эти вычисления не включают время на установку/конфигурацию цепей и де монтаж оборудования. Заметим, что здесь предполагается использование метода множественного доступа с частотным разделением (FDMA), требую щего, вероятно, наиболее широкой полосы.

Напомним, что большинство реализованных оптоволоконных сегментов используют два волокна: одно - для прямого трафика, второе - для обратного. Это значит, что нет ограничений на полосу пропускания, тогда как при использовании коаксиальных кабелей необходимо находить компро миссы между требуемой полосой, шумом и искажениями сигнала. Это делает коаксиальный кабель узким местом в тракте передачи.

Указанный раздел описывает средства увеличения числа пользователей в расчете на один узел (имеется ввиду обратный трафик и связанные с ним проблемы). В качестве ориентира рекомендуется начать с достаточно низкой цифры в 250 пользователей на каждый сегмент с коаксиальным кабелем, чтобы иметь возможность адаптироваться к новым сервисам и расширениям клиентской базы.

Ниже приведены те меры, которые могут быть приняты с целью увеличения числа пользователей в расчете на единичный сегмент полосы пропускания.

- Метод доступа: Мы предпочитаем TDMA, хотя CDMA также нужно рассматривать. Таймирование и синхронизация — два важных вопроса в обоих случаях.

- Использование QPSK, а не BPSK, а, возможно, и 8-PSK, дающей, тео ретически, 3 бита/Герц. Это одно из наиболее гарантированных решений в плане увеличения числа пользователей.

- Уменьшение скорости передачи обратного трафика в расчете на пользователя с ростом новых сервисов, таких как VPN, сервис IP-сообщений и Frame Relay. Увеличение скорости передачи обратного трафика для быстрой обработки запросов, передаваемых в сеть Интернет. Дополни тельную полосу для передачи обратного трафика можно получить путем последовательного контроля полос передачи прямого трафика и переназначения свободных каналов в другие сегменты. Это переназначение должно осуществляться каналами/блоками по 6 Мбит/с.

Для достижения еще большей емкости, следует обратить внимание на квадратурные методы оптимизации эффективности передачи информации.

Эти методы позволяет осуществить такой телевизионный протокол, как DOCSIS. Для прямой передачи он использует методы модуляции 64- или 256-QAM;

а для обратной передачи — QPSK или 16QAM. Более подробно об этом см. в руководстве [14.6], а материалы о DOCSIS в работе [14.7].

ГЛАВА 15 ВНУТРИОБЪЕКТНАЯ КАБЕЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ 15.1. Введение Если здание строится для использования в сфере бизнеса или для производственных целей, оно должно быть спроектировано так, чтобы включить кабельную прокладку для целей связи. Должно быть оставлено достаточно места для ее последующего расширения и модификации.

Определение «достаточно места» довольно расплывчато и представляет определенную трудность для инженера-проектировщика.

В этой главе мы постараемся помочь советами тем, кто осуществляет прокладку ВОК внутри зданий. Возникают вопросы: как будет использо ваться ВОК, что мы хотим от кабельной прокладки? Как только мы на них ответили, нужно определить тип кабеля, который будет использоваться. Еще более важным является то, как сбалансировать использование медножильного кабеля и ВОК. Может быть более экономично использовать медную пару для передачи сигналов с полосой 64 кбит/с, чем делать это с помощью ВОК. С другой стороны, если нам нужно осуществить соединение с 1 Гбит/ с системой CSMA/CD длиной 100 м, мы, конечно, выберем одномодовое волокно. Вопросы, которые будут рассмотрены в этой главе, следующие: для чего будет использовано конкретное волокно и каково наиболее экономичное решение, связанное с использованием волокна?

15.2. Диапазон используемых приложений Примерно до 1975 года диапазон использования телекоммуникационных приложений для бизнеса и в промышленности был ограничен аналоговой телефонией, использующей неэкранированную витую пару (UTP) для соединения с АТС и остальным миром. Сегодня диапазон таких приложений значительно шире, большинство используемых систем стали цифровыми и передают не только голос, но и данные. Среди таких цифровых систем можно встретить Ethernet (использующий сейчас около разновидностей технологии CSMA/CD) с двумя его современными версиями, использующими скорости 1 и 10 Гбит/с, FDDI, Token Ring, TCP/IP. Кроме того, видео, SONET/SDH, ATM и, возможно, FC (оптоволоконный канал).

Для передачи этих сигналов достаточно использовать многомодовое волокно с диаметром сердцевины 62,5 мкм (см. гл. 2, разд. 2.1.2) и широкополосностью 160 МГцкм в окне 850 нм и 500 МГц/км в окне 1300 нм.

Ключевым в наших рассуждениях относительно оптоволоконных устройств в помещении пользователя является то, что расстояния между ними малы, обычно не более 300 м для одного здания. При использовании в кампусной сети или, даже, в сетях класса «метро» (MAN), расстояния не превышают км, если ориентироваться на стандарты ANSI/EIA/TIA-568-B.1 [15.1].

В соответствии с кабельной системой компании Corning Cable Systems [15.2] можно ожидать следующих скоростей передачи данных: передача данных по многомодовому волокну 62,5 мкм, работающему в окне 850 нм, удовлетворяет требованиям по передаче 155 Мбит/с или ниже на расстояние 2 км. Технология ATM, работающая на скорости 622 Мбит/с, использует многомодовый (62,5 мкм) кабель для передачи сигнала на расстояние до м. Уже это говорит о том, что этот тип волокна может удовлетворить требования большинства сетей, прокладываемых в зданиях. Компания Corning полагает [15.2], что скорость 2,5 Гбит/с (ОС-48) может поддерживаться многомодовым кабелем класса 62,5 мкм при длине горизонтальных соединений не выше 100 м. Гибкость, необходимую для всех приложений, развернутых у пользователя, можно обеспечить с помощью гибридной кабельной системы, использующей одномодовое и многомодовое (62,5 мкм) оптическое волокно. Одномодовое волокно, в дополнение к многомодовому, желательно использовать для кампусной магистральной сети, если расстояния превышают 300 м, а скорость данных выше Мбит/с.

Конечно, многомодовое волокно может работать на скоростях, превышающих указанные нами. Для горизонтальных кабельных участков была установлена предельная длина — 90 м. Причина этого в том, что кроме волокна используется UTP, и этот предел был выбран для него, а затем перенесен на волокно. Нужно также иметь ввиду, что ANSI/EIA/TIA-568B. 1 2001 рекомендует использовать СИД в качестве источника светового излучения (передатчика) в местах установки оборудования пользователя.

Этот выбор основан на экономии затрат и ни на чем другом. Следовательно, применение волокна 62,5 мкм идеально подходит для использования СИД передатчика, учитывая большую числовую апертуру многомодового волокна, позволяющую собирать световой пучок в большем конусе, чем у одномодового волокна.

15.2.1. Создание вертикальной (магистральной) и горизонтальной кабельной прокладки Существуют два главных компонента кабельной прокладки в офисе пользователя: горизонтальная и вертикальная (магистральная) кабельные прокладки. Общая схема прокладки в офисе приведена на рис. 15.1. Как показано на этом рисунке, горизонтальная кабельная прокладка соединяет рабочее пространство и оборудование с горизонтальным кроссом (НС).

Горизонтальная кабельная прокладка, в общем случае, ассоциируется с кабельным покрытием рабочего пространства на уровне одного этажа.

Вертикальная (или внутренняя магистральная) кабельная прокладка соединяет кроссы, расположенные на отдельных этажах, как показано на рис.

15.2.

Рис. 15.1. Пример горизонтальной прокладки (с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис. 2.8, с. 2.6) Рис. 15.2. Пример вертикальной (магистральной) прокладки (с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис. 2.7, с. 2.6) Рис. 15.3. Типовая кабельная система (с разрешения организаций ANSI/EIA/ TIA, см. стандарт [15.1], рис. 1-1, с. 3).

Цель создания вертикальной (внутренней магистральной) сети состоит в том, чтобы соединить главный кросс здания с каждым из телекоммуникаци онных шкафов в здании. На рис. 15.3 представлена модель типичной кампусной сети с многими зданиями. Этот рисунок объединяет вместе схему кабельной прокладки на территории пользователя. Волокно выбрано как среда передачи данных внутри здания, благодаря его возможности поддер живать много высокоскоростных линий передачи в кабеле меньших разме ров, совершенно не заботясь о перекрестных помехах. Все больше и больше пользователей становятся сторонниками применения ВОК для поддержки телефонных (голосовых) приложений, путем установки небольших учреж денческих АТС на каждом этаже здания.

15.3. Топология сети 15.3.1. Кампусная магистральная сеть Кампусная сеть состоит из ряда зданий, соединенных между собой телекоммуникационной связью. К этой категории сетей относятся военные базы, университеты, госпитали, большие промышленные комплексы.

Современные коммуникационные элементы, необходимые при создании такого сетевого окружения, которое могло бы удовлетворить пользователя, сложны и дороги. Вся система может быть разбита грубо на следующие иерархические уровни:

1. Кампус;

2. Здание;

3. Этаж здания:

а) телекоммуникационный шкаф (ТС);

б) рабочее пространство (WA).

На рис. 15.3 показаны эти три уровня. Существует кросс или кроссовая панель, соответствующая каждому уровню. Существует, по крайней мере один, телекоммуникационный шкаф на каждом этаже. Кроссы для оптичес ких волокон и медных пар должны быть физически отделены друг от друга.

МС — главный кросс, который обычно располагается на цокольном этаже одного из самых больших зданий. Все здания комплекса связаны друг с другом на одном или двух уровнях.

Рис. 15.4. Схема одноуровневого соединения зданий в кампусную сеть. МС главный кросс (с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис.

2.12, с. 2.6.) На рис. 15.4 показан один из методов одноуровневого объединения зда ний в кампусную магистральную сеть. Это одноуровневое объединение не имеет ничего общего с трехуровневой иерархией, которую мы обсуждали выше. Существует также схема объединения зданий на двух уровнях. Она используется в кампусных строениях, занимающих большую площадь, на пример, для больших военных баз и университетов с площадью в десятки или сотни квадратных миль. В двухуровневой схеме все здания соединяются не напрямую с МС, а через промежуточный кросс (IC). Эта двухуровневая схема, используемая в больших сетях, часто обеспечивает более эффективное использование электронного оборудования, такого как мультиплексоры, маршрутизаторы, коммутаторы, с точки зрения емкости сети и возможностей волокна или сетевых сегментов.

Можно перечислить несколько преимуществ использования одноуров невого соединения в сеть с топологией звезды:

- обеспечивается единая точка управления для системной администра ции;

- можно легко добавлять дополнительные звенья кампусной сети;

- можно гибко изменять сеть;

- обеспечивается легкое обслуживание схем защиты от несанкциониро ванного доступа;

- допускается тестирование и реконфигурация системной топологии и приложений из МС;

- обеспечивается простая изоляция (других звеньев) при централизованном тестировании.

Промежуточный кросс (IC) показан на рис. 15.3. В случае двухуровневого соединения, выбранные IC могут обслуживать ряд зданий.

Эти кроссы затем присоединяются к МС.

15.4. Замечания по поводу прокладки волоконно-оптического кабеля В секции 10.3 стандарта ANSI/TIA/EIA-568-B.l [15.1] рекомендуется использовать многомодовое волокно 62,5 мкм для горизонтальной прокладки в месте установки оборудования и многомодовое или одномодовое волокно для магистральной прокладки.

В случае многомодового кабеля 62,5 мкм он, как минимум, состоит из двух волокон, помещенных в защитную оболочку. Полоса пропускания та кого кабеля 1 ГГц при максимальной длине сегмента 90 м, определенной при обсуждении горизонтальной прокладки. Тип волокна – многомодовое градиентное волокно. Это волокно должно удовлетворять требованиям стан дарта ANSI/EIA/TIA-492AAAA [15.3].

Оптическое волокно, применяемое для магистральной проводки, состоит из многомодового или одномодового оптического волокна, объединенных в кабельные группы по 6-12 волокон. Эти группы собираются, образуя компактный кабель, покрытый защитной внешней оболочкой. Эта оболочка может иметь сложную структуру, состоящую из нескольких слоев, включая ряд диэлектрических слоев и металлический защитный слой.

Рис. 15.5. Затухание звена магистральной кабельной прокладки для многомо дового кабеля 62,5 и 50 мкм в зависимости от его длины (с разрешения организаций ANSI/EIA/TIA-568-B.1, см. [15.1], рис. 11-6, с. 56) Рис. 15.6. Затухание звена магистральной кабельной прокладки для одномо дового кабеля в зависимости от его длины (с разрешения организаций ANSI/EIA/T1A-568-B.1, см. [15.1], рис. 11-7, с. 57) Затухание такого кабеля показано на рис. 15.5 (многомодовое волокно 62,5 мкм) и рис. 15.6 (одномодовое волокно). Рабочая длина волны для мно гомодового волокна и источника излучения типа СИД - 1310 нм. Одномо довое волокно здесь также работает на длине волны 1310 нм.

Хотя в стандарте ANSI/EIA/TIA-568-B.l признается возможность одно модового волокна работать на магистралях, максимальная длина которых может достигать 60 км, это расстояние, в общем случае, рассматривается как некое расширение, выходящее за границы его основных рекомендаций.

Нужно также отметить, что битовая скорость системы зависит не только от волокна, но и от расстояния передачи и характеристик передатчика, прежде всего его центральной длины волны, спектральной ширины и оптического времени нарастания. Следовательно, рис. 15.5 и 15. характеризуют зависимости, соответствующие типовым используемым скоростям передачи.

Минимальный радиус изгиба. Одной из важных особенностей при прокладке ВОК является необходимость соблюдения минимальных радиусов изгиба кабеля. Если при прокладке кабель был согнут больше положенного, то результатом может быть увеличение затухания кабельного участка или даже образование трещин в волокне. Если элементы кабеля (буферная трубка или покрытие) не повреждены, затухание должно вернуться в норму, когда согнутый кабель разогнется. Производители кабеля указывают минимальные радиусы изгиба для кабеля при действии натяжения и после прокладки. В табл. 15.1 приведена спецификация типовых значений радиусов изгиба.

Максимальные растягивающие нагрузки. Этот показатель означает, насколько сильно можно тянуть кабель при прокладке, чтобы не повредить (разорвать) волокно. Самая большая вероятность повредить волокно приходится на процесс прокладки. Особо необходимо контролировать натяжение кабеля при использовании механических устройств протяжки кабеля.

При ручной прокладке кабеля такого мониторинга не требуется.

Таблица 15. Спецификация типовых радиусов изгибаa).

Тип прокладки Число Минимальный радиус изгиба волокон Haгруженный Разгруженный см дюймы см дюймы Кампусная магистраль 2-84 22,5 8,9 15,0 5, 86-216 25 9,9 20,0 7, Внутренняя магистраль 2-12 10,5 4,1 7,0 2, 14-24 15,9 6,3 10,6 4, 26-48 26,7 10,5 17,8 7, 48-72 30,4 12,0 20,3 8, 74-216 29,4 11,6 19,6 7, Горизонтальная 2 6,6 2,6 4,4 1, 4 7,2 2,8 4,8 1, а) Спецификация основана на репрезентативных кабелях. Для конкретных кабелей, соответствующие значения должны быть уточнены у производителя кабеля.

Замечание. Для внутренней горизонтальной прокладки кабеля с 2 и волокнами, например, типа Siecor, радиус изгиба равен 1 дюйму (2,54 см).

Источник. Напечатано с разрешения Corning Cable Systems, см. [15.2], рис. 2.25, с. 2. В табл. 15.2 приведена спецификация типовых растягивающих нагрузок.

Таблица 15. Спецификация типовых растягивающих нагрузока).

Тип прокладки Число Максимальная растягивающая нагрузка волокон Кратковременная Долгосрочная Н фунты Н фунты Кампусная магистраль 2-84 2700 608 600 86-216 2700 608 600 Внутренняя магистраль 2-12 1800 404 600 14-24 2700 608 1000 26-48 5000 1124 2500 48-72 5500 1236 3000 74-216 2700 600 600 Горизонтальная прокладка 2 750 169 200 4 1100 247 440 а) Спецификация основана на репрезентативных кабелях. Для конкретных кабелей, соответствующие значения должны быть уточнены у производителя кабеля.

Источник. Напечатано с разрешения Corning Cable Systems, см. [15.2], рис. 2.26, с. 2.17.

15.4.1. Оптические разъемы, рекомендуемые для использования при прокладке волоконно-оптического кабеля в здании Оптический разъем типа 568SC рекомендуется стандартом ANSI/TIA/EIA-568-В.1 [15.1] для использования при прокладке оптоволокна в здании, благодаря его возможности устанавливать и поддерживать точную «полярность» передающего и приемного оптических волокон в двух ВОСП, и, в то же время, работать с системами передачи, использующими другое число оптических волокон. Независимо от того, какой разъем используется на кабельной стороне коммутационной панели или телекоммуникационной розетки, два симплексных разъема SC или один 568SC и коммутационный шнур панели будут использовать двухволоконный разъем 568SC. В качестве адаптера для 568SC можно использовать либо два симплексных SC адаптера, либо один дуплексный SC адаптер в одном корпусе.

Характеристики передачи оптического разъема. Вносимые потери разъема 568SC будут не больше 0,75 дБ, тогда общее ослабление кабеля через кросс от любого терминированного оптического волокна до любого другого терминированного оптического волокна не превысит 1,5 дБ.

Возвратные потери такого разъема будут больше или равны 26 дБ. Вносимые потери сростка оптического волокна будут не больше 0,3 дБ.

К коммутационной панели для ВОК подключаются следующие аппаратные устройства:

а) основной кросс (МС);

б) промежуточный кросс (IC);

в) горизонтальный кросс (НС);

г) точки перехода горизонтальной кабельной системы;

д) телекоммуникационные розетки/разъемы.

Типичные кроссовые устройства состоят из кроссовых перемычек или коммутационных шнуров и коммутационных панелей, соединенных с гори зонтальной или магистральной оптической кабельной системой.

15.4.2. Практика кабельной прокладки — учет полярности Чтобы быть уверенным в том, что соединение с использованием 568SC поддерживает точную «полярность» по всей кабельной системе (имеется в виду сохранение полярности в гибридной (электрической и оптической) кабельной системе, учитывая, что оптический сигнал имеет одну полярность, это слово взято нами в кавычки), необходимо обеспечить точную ориентацию адаптера и оптической кабельной проводки. После завершения прокладки кабеля проверяется точность «полярности», чтобы убедиться, что оптическая кабельная система будет поддерживать эту «полярность» передающего и приемного волокон, и не создаст проблем конечным пользователям.

Прокладка осуществляется так, что магистральная и горизонтальная кабельные системы устанавливаются путем спаривания волокон с нечетными номерами со следующими за ними волокнами с четными номерами (т.е., волокно 1 со 2, 3 с 4 и т. д.), для того чтобы сформировать двухволоконный маршрут передачи. Каждый кабельный сегмент в месте прокладки устанавливается с парной перекрестной (кроссоверной) ориентацией, такой, что нечетные волокна соответствуют позиции А на одном конце и позиции Б на другом конце, а четные волокна - позиции Б на одном конце и позиции А на другом конце.

Перекрестная ориентация достигается путем использования последова тельной нумерации волокон (т.е., 1, 2, 3...) на обоих концах оптоволоконной линии, но адаптеры 568SC на каждом конце устанавливаются в противоположном порядке (т.е., А-В, А-В... - на одном конце и В-А, В-А...

— на другом конце). На рис. 15.7 показана разводка оптического волокна с соблюдение нужной «полярности».

Рис. 15.7. Прокладка оптического кабеля с соблюдением надлежащей «полярности» (показано оборудование стенных шкафов). (С разрешения организации ANSI, см. TIA/EIA-568-B.1, [15.1], рис. 10-1, с.36) На рис. 15.8 показан план прокладки волокна на территории заказчика.

На нем также показаны правила нужной ориентации адаптеров 568SC в точках МС, IC и НС, а также в точках выхода телекоммуникационных розе ток/разъемов, для того чтобы быть уверенным, что надлежащая «полярность» волоконно-оптической системы поддерживается от основного кросса до те лекоммуникационной розетки/разъема. Волоконно-оптические линии, не показанные на этом рисунке, гарантированно должны быть соединены так, что адаптер 568SC, установленный на одном конце с ориентацией А-В, будет установлен на другой стороне с ориентацией В-А.

Рис. 15.8. План прокладки оптического кабеля в здании. (С разрешения орга низации ANSI, см. TIA/EIA-568-B.1, [15.1], рис. 10-2, с.37) 15.5. Выбор кабеля и его использование Как говорилось выше, существует два типа оптического волокна, которые могут быть использованы для прокладки в помещении заказчика.

Это многомодовое волокно 62,5 мкм, которое лучше всего подходит для прокладки коротких сегментов в помещении заказчика, и одномодовое волокно, используемое для сегментов большей длины в пределах кампусной сети и для установки в очень высоких зданиях.

Причиной привлекательности многомодовьгх кабелей является возможность использовать относительно недорогие передатчики типа СИД и VCSEL (см. гл. 4) и дешевые оптические разъемы. СИД и, в меньшей степени, VCSEL передатчики имеют достаточно широкий спектр излучения.

Таблица 15. Сводные данные приложений, использующих многомодовое (62,5 мкм) волокно Приложения Скорость Комбинация среда передачи-технологии (Мбит/с) Горизонтальные Кабели в здании Внешние магистрали кабели (< 100 м) (< 300 м) (< 2000 м) Среда Техника Среда Техника Среда Техника Тх (нм) Тх Тх 10BASE-F 20 ММ S, 850, ММ S, 850, MM S, 850, LED, LD LED,LD LED,LD Token Ring 32 ММ S, 850, ММ S, 850, MM S, 850, LED,LD LED, LD LED,LD 100VG-AnyLAN 120 ММ S, 850, ММ S, 850, MM LE, LED,LD LED.LD 1300.LED 100BASE-F 125 ММ S, 850, ММ S, 850, MM LE, 1300, LED,LD LED,LD LED FDDI 125 ММ S, 850, ММ S, 850, MM LE, 1300, LED,LD LED,LD LED 1000BASE-F 1250 ММ SL/LE, ММ SL/LE, SM LL, 1300, 850/1300 850/1300 LD Fiber channel 133 ММ S, 850, ММ S, 850, MM LE, 1300, SONET-ATM LED,LD LED,LD LED 266 ММ SL/LE, ММ SL/LE, SM LL, 1300, 850/1300 850/1300 LD 531 ММ SL/LE, ММ SL/LE, SM LL, 1300, 850/1300 850/1300 LD 1062 ММ SL, 850, ММ SL, 850, SM LL, 1300, LD LD LD 52 ММ S, 850, ММ S, 850, MM LE,1300, LED,LD LED,LD LED 155 ММ S/LE, ММ S/LE, MM SL/LE, 850/1300 850/1300 850/1300, LED, LD 622 ММ SL/LE, ММ SL/LE, SM LL, 1300, 850/1300 850/1300 LD 1244 ММ SL, 850, ММ SL, 850, SM LL, 1300, LD LD LD 2488 ММ SL, 850, ММ SL, 850, SM LL, 1300, LD LD LD MM — 62,5 мкм волокно с полосой 160/500 МГцкм SM — стандартное одномодовое волокно S - коротковолновое (850 нм), LED или эквивалентный LD SL — коротковолновое (850 нм), LD LE - длинноволновое (1300 нм), LED LL — длинноволновое (1300 нм), LD Замечание. Жирным шрифтом с подчеркиванием выделены те случаи, где необходимы модификации существующих стандартов, для поддержки большинства экономически эффективных подходов.

Источник. Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис.3.4, с. 3.6.

VCSEL также имеет относительно круглый луч излучаемого света, который лучше стыкуется с круглым входным конусом волокна.

Многомодовые волокна имеют большую входную апертуру, позволяющую пропустить в волокно больше света, чем в случае одномодового волокна.В таблицах 15.3 и 15.4 приведены сводные данные для многомодового (62, мкм) и одномодового волокон соответственно.

Компания Corning Cable Systems и организация ANSI в стандарте [15.1] рекомендовали использовать гибридные кабели, состоящие как из одномо довых, так и многомодовых волокон, при кабельной прокладке кампусных сетей. Они позволяют использовать дешевые источники излучения и детек торы в сетях с длиной сегмента не более 2000 м и скоростью передачи вплоть до 155 Мбит/с. Для скоростей 622 Мбит/с и выше используется одномодовое волокно на расстояниях до 40 км.

Такие волоконно-оптические системы работают на длинах волн 850 и 1300 нм. Поведение светового сигнала на этих длинах волн различно. Зату хание на длине волны 850 нм выше, чем на длине волны 1300 нм. Полоса частот на 850 нм существенно уже. Многомодовое волокно имеет лучшие показатели на длине волны 1300 нм, что делает возможность использовать большие длины сегментов. Однако, если полоса частот и длина сегмента не являются определяющими, то нужно иметь ввиду, что системы на длине волны 850 нм в общем случае дешевле, чем на 1300 нм.

Таблица 15. Сводные данные приложений, использующих одномодовое волокно Приложение/ спецификация Максимальное Скорость, Затухание, Длина расстояние, м Мбит/с дБ/км волны, нм Прокладка кабеля по 60000a) - 0,5/0,5б) 1310/ ANSI/TIA/ EIA-568-B. Гигабитный 3000 1000 0,5 Ethernetв) FDDI-SMF 60000 100 0,5г) Fiber channel (OB канал) 10000 531д) 0,5 Fiber channel (OB канал) 10000 1063д) 0,5 ATM/SONET 55000 155 нет данных ATM/SONET 50000 622 нет данных а) За пределами стандарта ANSI/TIA/EIA-568-B.l.

б) Максимальное затухание для оптического кабеля для внешней прокладки, то же для внутренней прокладки 1,0/1,0 дБ/км для 1310/1550 нм.

в) Значения для спецификации 1000BASE-LX, спецификация 1000BASE-SX не поддерживает одномодовое волокно.

г) Типовые значения. (Затухание из конца в конец до 32 дБ).

д) Мбод.

Источник. Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис.3.5, с. 3.7.

Требуемое число волокон. Большинство приложений, связанных с прокладкой кабеля в помещении заказчика, требуют полнодуплексной работы;

следовательно, как минимум требуется два волокна. Нужно заметить, что видео приложения могут работать по симплексной схеме и, следовательно, требуют только одного волокна. Однако, кабельное ТВ быстро меняется от того традиционного варианта, которое требовало одно волокно, и уже требует двух волокон, учитывая те достижения, которые возможны сегодня.

Традиционная телеметрия требует только одного волокна. Но и здесь ситуация меняется. Некоторые виды телеметрии интерактивны и требуют двух волокон для приема и передачи.

Передача данных использует два волокна. Тем не менее используются и четырехволоконные системы. Определяющим фактором является тип сетевого приложения, который реализуется. В табл. 15.5 перечислены наиболее современные сетевые приложения и требуемое число волокон для их реализации.

Таблица 15. Сетевые приложения и число требуемых волокон Сетевое приложение Требуемое число волокон Тип волокна ATM 2 SM, ММб) 10BASE-F (Ethernet) 2 ММ 100BASE-F (Ethernet) 2 ММ 1000BASE-F (Ethernet) 2 SM, ММ Token Ring 4 ММ FDDI 4 (DAS), 2 (SAS) ММ Fiber channel 2 ММ SONET/SDHa) 4 SM Голос (в обе стороны) 2 ММ Видео (трансляция) 1 или 2 SM, ММ Видео (наблюдение) 1 ММ Видео (интерактивное) 2 ММ Телеметрия 1 или 2 ММ а) SONET/SDH и видео перечислены здесь благодаря требованию проектировщиков систем внедрить эти приложения в существующие сети связи б) SM - одномодовое волокно, ММ - многомодовое волокно, 62,5 мкм Замечание. DAS — станция с двойным подключением, SAS — станция с одинарным подключением (термины FDDI).

Источник. Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис. 4.4, с. 4.3.

Дополнительное электронное оборудование стоит за каждым требованием увеличения числа волокон. Электронное оборудование, такое как мосты и маршрутизаторы, может быть использовано для сбора и распределения сигналов. Более того, число волокон может быть увеличено, а количество оборудования уменьшится. Существует интересный набор альтернатив, доступных проектировщику. Существует огромное количество сервисов данных, которые могут (или не могут) включать голос. Например, в ATM предполагается передавать по одной и той же сети голос, данные и видео. Существует форма FDDI, которая также позволяет передавать голос.

Некоторые разновидности Ethernet позволяют передавать голос.

Рис. 15.9. Увеличение числа волокон как альтернатива увеличению количе ства оборудования. (Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems, см. [15.2], рис. 4.5, с. 4.5.) Проектировщик должен решить, использовать ли дополнительное электронное оборудование и уменьшить число волокон, или минимизировать электронное оборудование и использовать больше волокон в кабеле. На рис.

15.9 показаны две обобщенные схемы передачи данных между двумя зданиями. При стандартной конфигурации требуется 12 волокон между зданиями. В улучшенном варианте, используя то же оборудование, но добавив маршрутизатор, можно использовать только 4 волокна для осуществления тех же операций.

Сложность сетевого оборудования также может играть здесь свою роль. В результате, пользователь может сделать вывод, что более простая сеть, использующая больше волокна и меньше электроники, является наиболее экономически эффективной.

Резервные волокна. Проектировщик сети уже на ранней стадии должен решить вопрос об использовании резервных волокон. Он может сделать это и определить нужное число резервных волокон путем анализа возможного роста сети в будущем. Он (анализ) должен опираться на знание новых сиcтем, которые будут установлены, или которые планируется построить.

Если ожидаются небольшие изменения на ближайшие пять лет, то нужно зарезервировать, по крайней мере, 25% волокна от того уровня, который требуется сейчас. 50% увеличение рекомендуется в случае, если будущие сетевые приложения определены и потенциальные запросы на будущий сервис велики. Если же будущее расширение можно предвидеть, а расширение в будущем само по себе будет провести крайне трудно, то можно рекомендовать сразу закладывать 100% резерв волокна по отношению к текущим требованиям. Кроме того, проектировщик должен сразу выбирать число волокон в кабеле из какого-то стандартного ряда, где число волокон кратно 6 или 12 в зависимости от типа и назначения кабеля.

Типичная сеть состоит из концентратора (хаба), находящегося в каждой аппаратной и позволяющего минимизировать требования на число волокон во внутренней магистрали здания. Проектировщик должен определить уровень использования мостов и маршрутизаторов, что поможет установить число волокон, требуемых в магистрали здания. Таблицы, аналогичные табл. 15.5, должны быть составлены, чтобы можно было быть уверенным, что все требования будут выполнены. В качестве совета можно предложить использовать для прокладки 30-волоконный многомодовый (62, мкм) кабель до каждого горизонтального кросса, если продумывается вариант установки волокна до каждого рабочего стола. 30-волоконный кабель кажется избыточным, если не принимать во внимание будущие расширения. Включение одномодового волокна не рекомендуется. В целом все волокно в здании должно быть многомодовым (главным образом, ввиду достигаемой экономии), до тех пор пока какие-то особые обстоятельства не продиктуют необходимость использования одномодового волокна. Однако многомодовое волокно может поддержать скорости выше 1 Гбит/с при передаче на короткие расстояния, например, меньше 300 м. Для внутренней магистрали в здании нужно использовать как минимум 24-волоконный кабель, для поддержки распределенной электроники.

Прокладка центральной магистрали. Так как волоконная оптика обычно не требует использования высокоскоростных модемов на основе медных пар, то оптоволоконные системы не требуют использования электроники в аппаратных на каждом этаже, и поэтому допускают полностью централизованную кабельную сеть. В методике, основанной на документе TIA TSB72 [15.5], описано, в общем случае, где конечный пользователь может разместить всю электронику в одной аппаратной в здании. Сравните это с использованием многих аппаратных, распределенных по зданию, в случае, если среда передачи - медный кабель. Это значительно упрощает управление и обслуживание оптоволоконных сетей и обеспечивает более эффективное использование портов электрических концентраторов, маршрутизаторов и коммутаторов.

Реализовать такой проект можно несколькими путями. Во-первых, можно протянуть кабели от розеток (или многопользовательских розеток) к одной центральной аппаратной в здании. Во-вторых, можно разместить неразъемное соединение горизонтального кабеля с внутренним магистральным кабелем в той же аппаратной. В третьих, можно использовать пассивное соединение в каждой аппаратной. Каждое из этих решений имеет какие-то достоинства, однако пользователи, обычно, склоняются ко второй альтернативе. Причина такого предпочтения в том, что это позволяет упростить размещение кабеля и предлагает определенную степень гибкости при добавлении новых пользователей.

Рекомендуется при прокладке магистрального кабеля в здании, оставлять достаточное количество резерва по длине, чтобы обеспечить возможные расширения. Что касается числа волокон в магистральном ВОК здания, то оно должно выбираться так, чтобы иметь возможность использования настоящих и будущих приложений с учетом максимально допустимой плотности подключений, обслуживаемых конкретным телекоммуникационным шкафом.

Компания Corning Cable Systems предлагает, в своей работе Design Guide [15.2], использовать два волокна для каждого приложения, доставленного до рабочего пространства, так что помещение, обслуживающее 72 пользователей, потребует прокладки кабеля со волокнами. Дополнительно могут быть приложения, такие как голос и SCADA, или телеметрия, которые будут обслуживаться электроникой в аппаратной, требуя дополнительно 12 или больше волокон. Рекомендуется также, как минимум двухволоконный (62,5 мкм) кабель для передачи данных и отдельно кабель UTP категории 3 для телефонии.

15.6. Тестирование эксплуатационных характеристик корпоративной сети Эксплуатационные характеристики/показатели сети необходимо измерять. Это трудно, но это необходимо. Простой путь — внять тому, что сказал об этом производитель в спецификации, в журнальной статье или сообщил устно. Многие сети передачи данных установлены и эксплуатируются без приемо-сдаточных испытаний. Перерывы в работе, непредвиденные узкие места и производительность сети ниже стандартной, после сдачи ее пользователю в эксплуатацию, может вызвать стресс у сетевых менеджеров и будет стоить приличных денег для устранения возникших проблем.

15.6.1. К вопросу о показателях корпоративной сети Рассмотрим шесть показателей корпоративной сети:

1. Пропускная способность. Сеть должна точно доставлять пакеты данных на узлы всех пользователей с надлежащей скоростью и с оговоренным уровнем ошибок.

2. Время ожидания. Важно знать время доставки, т.е. сколько времени нужно, чтобы доставить пакеты данных (или фреймы) от пункта отправления до пункта назначения. Некоторые типы трафика требуют более срочной доставки, чем другие.

3. Дрожание фазы (джиттер). Изменение фазы последовательного потока бит по отношению к эталонной/опорной фазе (взято из работы [15.8]).

4. Целостность. Данные не должны быть искажены в процессе прохождения по сети.

5. Порядок доставки. В некоторых системах передачи данных порядок доставки пакета или фрейма должен поддерживаться на пути от источника до назначения.

6. Приоритет. Если происходит перегрузка на сети (которая ведет к затору), система может отбрасывать некоторые пакеты или фреймы (чтобы разобрать затор). Сеть должна быть способна различить пакеты с различным приоритетом и отбрасывать пакеты (фреймы) с низким приоритетом (как это делают ATM и Frame Relay).

План тестирования сети должен рассмотреть эти шесть показателей при составлении методологии тестирования для верификации показателей сети и выявления источников ошибок. Последнее является важным требованием, так как тестирующий персонал должен быть в состоянии определить в чем проблема, вызвавшая ухудшение производительности сети или ее сбой.

15.6.2. Подготовка плана и методология тестирования Мы должны быть в состоянии определить соответствие каждого из шести приведенных показателей требованиям спецификации на систему/сеть.

В словаре [15.8], как пример, используется термин «пропускная способность». Существует большое количество определений этого показателя. Например, в RFC 2544 [15.9] этот показатель определяется как «способность оборудования обрабатывать или передавать данные в течение определенного периода времени». Другое определение этого термина:

«справка, подтверждающая отсутствие ошибок в фреймах в течение единичного интервала времени». Применительно к устройству группа IETF дает такое определение этого термина: «максимальная скорость, при которой не один из предложенных фреймов не был отброшен данным устройством».

Один из подходов установить соответствие требованиям по пропускной способности заключается в том, чтобы увеличивать скорость потока фреймов на входе устройства до тех пор, пока оно не начнет сброс фреймов. Об этом легче сказать, чем сделать на корпоративной сети, которая работает с минимальным набором тестового оборудования и специализированных тестовых позиций на самом приборе. Даже для того, чтобы измерить скорость фреймов, требуется специальное тестовое оборудование.

Конечно, для того чтобы определить осуществил ли сетевой элемент сброс фрейма, тестер должен был бы использовать мост или терминировать выходные порты элемента и считать каждый пакет или фрейм, прошедший на вход устройства. Как мы сказали, это большая работа. Например, каждый тестовый пакет (или фрейм) должен быть идентифицирован, так чтобы приемный порт смог изолировать его и сосчитать. Даже если используемая ОС достаточно современна и быстра, она не может генерировать и нумеровать тестовые пакеты на оптической сети, работающей с гигабитными скоростями.

Устройство тестирования корпоративной сети должно иметь специали зированное аппаратное обеспечение со следующими характеристиками:

- возможностью устанавливать BER тест для скоростей до 1 Гбит/с.

Проектная цель: 10 Гбит/с, BER < 110-12, Agilent 81250 [15.10].

- возможностью тестировать маршрутизаторы, Agilent E5203A (тестер маршрутизаторов) [15.10].

- возможностью моделировать протоколы, устройство должно включать все протоколы, используемые в корпоративной сети.

- возможностью генерировать форматы кадров Ethernet, ячеек ATM, кадров FDDI, кадров Frame Relay уровня 2 и тестировать состояние фреймов на уровне 3 (если нужно, то и фирменный генератор фреймов). Это может быть Agilent 86100А [15.10].

- возможностью измерять джиттер и время ожидания. Можно использовать Agilent р/о 5980-0990Е [15.10].

- тестовое оборудование и техника измерений рассмотрена в гл. 16.

Следует заметить, что может быть некоторое дублирование тестовых процедур, выполняемых оборудованием, указанном в списке выше.

В работе [15.7] описывается тест пропускной способности, приведенный в документе IETF RFC 2544 [15.9], для определения максимальной пропускной способности сетевого элемента.

Большинство производителей оборудования проводят тест, описанный в [15.7]. Проектировщики сетей также должны быть озабочены разными ме лочами, которые могут оказаться важными, когда дело касается таких тонких моментов. Например, маршрутизатор на одном конце линии связи Т запоминает кадры, которые подаются на его вход со скоростью порядка Гбит/с. Сам он может передавать кадры со скоростью 1,536 Мбит/с. Ясно, что буфер маршрутизатора будет заполнен в конце теста. Однако маршрути затор не остановится, а будет какое-то время продолжать выдавать тестовые кадры с выхода. В таких случаях алгоритм тестирования должен быть моди фицирован так, чтобы кадры, которые пересчитываются, инкапсулировались в кадры, которые не пересчитываются. Конечно, было бы проще ис пользовать тестовое оборудование, работающее на скорости 1 Гбит/с.

Словарь [15.8] описывает измерение времени ожидания, как процедуру, имеющую особенность, которая может усложнить ее выполнение.

Для устройств, осуществляющих пересылку бит, время ожидания описывается, как «временной интервал, начинающийся тогда, когда конец первого бита входного кадра достигнет входного порта, и заканчивающийся тогда, когда первый бит выходного кадра показывается на выходном порту».

Здесь время ожидания определяется по отношению к сетевому элементу.

Снова следуем методике, предложенной в RFC 2544 [15.9]. Сначала определяем максимальную пропускную способность сетевого элемента, затем передаем непрерывный поток кадров со скоростью, равной пропускной способности, в течение 120 с, из которых 60 с используется для передачи кадра с «подписью». Кадр с подписью несет временную отметку, и время ожидания определяется с помощью этой переданной временной отметки.

Рекомендуется использовать несколько прогонов и определять окончательный результат средним значением полученных результатов. В работе [15.7] сообщается, что такой подход работает хорошо, если тестирующий прибор формирует единственное число, которое и является чем-то, определяющим возможность сетевого элемента пересылать кадры.

ГЛАВА 16 СРЕДСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТИ СЕТИ 16.1. Сценарий Допустим, что в нашем распоряжении есть сеть ВОСП, которая имеет большой процент отказов и не удовлетворяет требованиям ВЕR, или вообще не работает, или мы хотим подтвердить показатели ошибок, перед тем как сдать ее в эксплуатацию.

В нашем распоряжении четыре средства, используемые для поиска неисправностей. Первым из них является центр управления сетевыми операциями (NOCC), который может обеспечить проведение теста без перерыва обслуживания (см. разд. 12.6). Остальные средства (второй четвертый) могут обеспечить проведение тестов только с перерывом обслуживания, что означает необходимость перерыва в обслуживании коммерческого трафика во время проведения активного тестирования.

В этой главе мы обсудим важный прибор, измеритель мощности, который относится ко второй группе средств для проведения тестов. К третьей группе средств для проведения тестов относится оптический рефлектометр во временной области (OTDR), который позволяет измерять многие важные параметры ВОЛС, и, обычно, используется для определения местоположения обрыва волокна или разрыва непрерывности показателей затухания кабеля. Четвертая группа средств служит для проведения BER тестов отдельных сегментов или системы в целом. Мы также кратко рассмотрим оптические спектроанализаторы (OSA). В конце раздела кратко обсуждается возможность использования оптического супервизорного канала, организуемого в агрегатном канале WDM.

16.2. Оборудование для тестирования Технические специалисты, проводящие тестирование, должны иметь возможность использовать измерительное оборудование, перечисленное в табл. 16.1.

Таблица 16. Список тестового оборудования Оборудование Цель использования Цифровой вольтметр Отслеживание рабочих уровней напряжения Оптический спектроанализатор Измерение несущих и формы спектра Оптический измеритель мощности Измерение оптической мощности на выходе передатчика, входе приемника и в промежуточных точках Среднеквадратический вольтметр Измерение отношения сигнал/шум Функциональный генератор NTSC Измерение параметров ТВ-сигналов Видеомонитор Измерение параметров видеоизображения OTDR (оптический рефлектометр) Идентификация разрыва волокон и мест разрыва, измерение затухания, возвратных потерь оптических разъемов и сростков BERT (BER тестер) Тестирование уровня BER, локализация отказов Вектороскоп Измерение дифференциальной фазы и усиления ТВ сигналов Источник светового сигнала Организация оптических измерений, включая измерение мощности 16.3. Процедуры тестирования, использующие измерители оптической мощности 16.3.1. Измерение обрывов оптоволокна в ВОК, используя измерители оптической мощности Обрыв жилы в ВОК происходит достаточно часто при установке ВОЛС. Симптомы этого события достаточно просты: нет сигнала на приемном конце кабеля. При поиске неисправности при этом задаются вопросом — что случилось, каковы возможные варианты? Ответов может быть несколько:

- нет светового сигнала на выходе передатчика;

- возник разрыв волокна, питающего удаленный приемник;

- приемник не работает.

Процесс тестирования, с целью установить обрыв волокна, очень похож на тестирование прохождения электрического сигнала, для тех, кто с этим сталкивался. Оно осуществляется с помощью вольтметра. На ВОЛС технические специалисты используют лампу вспышку или другие простые источники света, для того чтобы проверить, проходит ли свет через волокно на удаленный конец или нет. Предпочтительно использовать красный свет.

Если этот тест проводится с измерителем мощности, мы можем сказать сколько света прошло через волокно на удаленный его конец. Аналогично тесту с лампой вспышкой, нам нужен источник света. Идеально, нужно иметь калиброванный источник света с определенной длиной волны.

Желательно использовать следующие длины волн: 850, 1300 или 1310, или 1550 нм. Дополнительно, было бы желательно использовать длины волн и 1630 нм. Организация такого простого теста показана на рис. 16.1.

Рис. 16.1. Схема организации тестирования с измерителем мощности. А1 и А2 — оптические кроссовые панели.

В этом случае мы отсоединяем передатчик от кабеля и присоединяем его выход к измерителю мощности. Если показания в норме, то свет излучается передатчиком нормально и выход передатчика удовлетворяет спецификации (лежит в поле допуска). Двигаемся дальше до точки доступа, ближайшей к выходному порту кабеля, и снова измеряем уровень оптической мощности. Показания измерителя мощности обычно считываются в дБм. Мы заметили, что последний измеренный уровень на 0,7 дБ ниже показаний на выходе передатчика. Исходя из расчета бюджета мощности, это соответствует ожидаемым потерям между выходом передатчика и точкой доступа (на кроссе или оптической кроссовой панели). Двигаясь дальше, соединяем измеритель мощности с точкой выхода оптического разъема приемника на удаленном конце. Убеждаемся, что сигнала нет. С большой долей вероятности делаем вывод, что налицо разрыв волокна в кабеле, где-то между передатчиком и оптическим разъемом приемника. Возникает вопрос:

где произошел этот обрыв?

Если есть точки доступа к волокну, то аналогичный тест можно было бы провести последовательно приближаясь к точке, где есть световой сигнал.

Снова нужно провести подсчеты, ориентируясь на схему расчета бюджета мощности и потери в элементах, расположенных до точки обнаружения сиг нала. Разница между замеренным и рассчитанным должна лежать в пределах +5%. Двигаясь вдоль волокна и продолжая измерения последовательно во всех точках доступа, мы достигнем точки, где сигнал отсутствует. Теперь мы можем приблизительно оценить, где произошел обрыв.

Следуя этой методике и не проводя больше тестов, нам нужно вытянуть всю секцию кабеля и полностью заменить ее. Можно сэкономить много средств на резервных кабелях, если использовать OTDR, который позволит определить точку обрыва с точностью в несколько десятков сантиметров. Используя последующие тесты, мы определяем более точно точку обрыва, вытягиваем часть кабеля и свариваем.

16.4. Введение в оптическую рефлектометрию во временной области (OTDR) В разделе 16.3 мы были, так сказать, в подвешенном состоянии. Мы знали, что в волокне есть разрыв, но не знали, где точно он возник.

Используя OTDR, мы сможем точно установить, где произошел обрыв.

OTDR дает пользователю визуальное представление о характеристиках оптического волокна по его длине. Он представляет график на экране, где горизонтальная ось соответствует расстоянию по длине кабеля, а вертикаль ная ось - затуханию кабеля. При соответствующей настройке, дисплей OTDR может обеспечить пользователя такой информацией:

- местоположением аномалий (вдоль волокна);

- потерями в волокне;

- потерями на сростке и потерями в разъеме;

- оптическими возвратными потерями.

Он обеспечивает самое полное представление о целостности волокна (кабеля).

Работа OTDR напоминает работу радара. Он посылает короткие свето вые импульсы и измеряет время, требуемое для получения отраженного сиг нала. В случае радара, это может быть импульс, отраженный от корабля или самолета. В нашем случае OTDR излучает световой импульс, который рас пространяется вдоль волокна до тех пор, пока не встретит какое-то препят ствие. Возвращенный сигнал состоит из обратно рассеянного света вдоль волокна (а) и света, отраженного от дефектов волокна, таких как разрыв ность показателя преломления на стыках секций, разрывы волокна и концы волокна. Оптические потери между двумя точками на волокне могут быть, косвенно, определены путем измерения разницы в мощности оптического сигнала, отраженного от этих двух точек. Типичная картина отраженного сигнала показана на рис. 16.2.

Рис. 16.2. Типовая схема использования OTDR для измерения на образце во локна с двумя концевыми оптическими разъемами. Верхняя часть рисунка показывает схему подключения OTDR, а нижняя — график затухания отраженного сигнала, воспроизведенного на экране OTDR.

Основная задача OTDR - измерять расстояние до мест обрыва волокна или других аномалий по длине кабеля. Зная показатель преломления серд цевины волокна (n) и время, требуемое для возврата отражения (T), в секун дах, OTDR вычисляет расстояние D до дефекта, в метрах, используя следу ющее выражение:

D (метры) = 3108(T)/2(п) (16.1) Часто отраженный световой сигнал очень слаб и маскируется шумом приемной части OTDR. Вот почему OTDR посылает пачку импульсов. При емник в этой ситуации принимает пачку импульсов, вычисляет для нее сред нее значение, после чего отображает след на экране дисплея. График такого следа показан на рис. 16.2.

OTDR представляет результаты своих измерений в форме следа (графика) затухания на дисплее. Отображенная информация представлена наклонными следами логарифма рассеянной мощности, принятой OTDR.

Следует заметить, что наклон следа примерно равен затуханию волокна. Там, где есть сростки, разъемы или другие разрывы непрерывности волокна, их приблизительные потери можно оценить по величине вертикального смещения наклонных следов по разные стороны от стыка или разрыва непрерывности. Более аккуратные значения измерений указанных потерь можно получить, используя среднее двух измерений OTDR, проведенных с разных концов измеряемой линии. Можно убедиться, что OTDR является уникальным инструментом, позволяющим проводить измерения дефектов волокна, как в плане вносимых ими изменений оптической мощности, так и с точки зрения их расстояния до OTDR. На рис. 16.3 представлен вид графика отражений сигнала на дисплее OTDR. Идентифицируются разрывы непрерывности затухания.

Рис. 16.3. Вид графика отражений сигнала на дисплее OTDR.

В целом по длине, волокно, отражающее свет, оставляет впечатление среды с откликом в виде прямой линии с постоянным наклоном. Постоянный наклон представляет аккумулированное затухание волокна при прохождении по нему импульсов. Прямая линия представляет обратное рассеяние, характеризующее рассеяние от неоднородностей волокна. Вдоль следа наблюдаются ступеньки. Ступенька - это мгновенное изменение мощности.

Большинство, если не почти все, из этих ступенек, видимые вдоль следа OTDR, представляют сварные сростки. Ступенька также может быть ре зультатом света, отраженного от микроизгиба волокна. В этой ситуации во локно может быть расплющено или строго согнуто (макроизгиб), так что какое-то количество света может быть потеряно, что приводит к потерям (затуханию).

На следе OTDR также видны пики, или острые выступы. Они представ ляют собой отражения, вызванные переходами через границу раздела сред:

стекло-воздух, воздух-стекло. Можно ожидать появление таких пиков в ме стах механических сростков или оптических разъемов. На конце волокна происходит возвращение света из шума. Этот шум в большинстве своем возникает благодаря приемнику, который имеет конечную чувствительность.

Важным параметром OTDR является динамический диапазон. Он может быть определен, как разница между мощностью в начале обратного рассея ния, показанного в виде пика в начале следа, и мощностью у пика в самом конце следа (волокна), у границы шума.

Существует еще один предел на дисплее OTDR. Это так называемая мертвая зона ослабления, или просто мертвая зона. Этот предел описывает расстояние между началом пика и точкой, где он почти вернулся к уровню обратного рассеяния. Мертвая зона ограничивает разрешающую способность измерений. Оба эти параметра зависят от поведения приемника и от импуль са, запущенного вдоль волокна при измерении. Они как будто гасят друг друга: чем лучше динамический диапазон, тем хуже мертвая зона, и наоборот.

Существуют четыре типа измерительного оборудования в рамках семейства OTDR:

1. Полнопрофильные OTDR;

2. Мини-OTDR;

3. Устройства поиска мест обрыва волокна;

4. Блоки удаленного тестирования.

Полнопрофильные OTDR являются обычными оптическими рефлекто метрами во временной области, имеющими множество реализованных фун кций-особенностей. Они обычно имеют большой вес и меньше приспособ лены для транспортировки, чем мини-OTDR или устройства поиска мест обрыва волокна. Их используют обычно в лаборатории или для сложных процедур поиска неисправностей в полевых условиях.

Мини-OTDR и устройства поиска мест обрыва волокна являются портативными устройствами, широко используемыми для поиска неисправностей в ВОЛС. Мини-OTDR (в силу специфики) имеют уменьшенное число реализованных функций-особенностей. Они дешевле и легче и меньше по размерам, но при этом позволяют выполнять все основные функции полнопрофильных устройств. Что касается устройств поиска мест обрыва волокна, то это ни что иное, как оптоэлектронная измерительная лента, которая может мерить расстояние до катастрофических дефектов волокна.

Полнопрофильные OTDR должны иметь возможность работать со следующими длинами волн: 850 и 1300 нм (многомодовое волокно), 1310 и 1550 нм (одномодовое волокно).

Можно ожидать, что OTDR обеспечит получение следующей информа ции о типичной ВОЛС или ее сегменте:

- типовые характеристики волокна (коэффициент затухания, коэффици ент обратного рассеяния и др.);

- вносимые потери;

- отражательную способность;

- возвратные потери;

- расстояние между дефектами;

- расстояние и потери между терминальными точками.

Следующие два типа аномалий могут быть показаны на экране дисплея OTDR:

Ложный сигнал. Многие наблюдали такого типа сигналы (напр., двоение изображения) на экране ТВ. На экране дисплея может появиться ложный сигнал, которого фактически нет в наличии. Появление такого сигнала может быть вызвано как OTDR, так и волокном. Ложный сигнал может быть вызван многократными отражениями в обоих направлениях в волокне. Свет одного из таких отражений, попадая в OTDR с определенной задержкой, может вызвать появление ложного сигнала, рассматриваемого как дополнительный дефект. Интенсивность ложного сигнала можно снизить путем уменьшения отражательной способности оптических разъемов, или путем замены разъемов сварными сростками. Типичный пик от ложного сигнала показан на рис. 16.4.

Можно также иметь ложные сигналы, если OTDR не настроен коррект но. Если импульс 1 от OTDR еще распространяется по волокну, а импульс запущен раньше того момента, когда импульс 1 покинул волокно, может появиться дополнительный (ложный) сигнал. Это происходит от того, что приемник OTDR видит эхо как от одного, так и от другого импульсов в одно и то же время и дополнительный импульс может появится там, где его не ждут. Это можно устранить увеличением времени между запуском импуль сов. Некоторые OTDR делают это автоматически.

Рис. 16.4. Типичный пик от ложного сигнала Эффект усиления. Этот эффект - еще один источник ошибок при ис пользовании OTDR. Когда два различных типа волокна соединяются с по мощью сростка или разъема, может возникнуть эффект усиления. Он появ ляется в точке стыка/сварки и наблюдается в виде возрастания амплитуды, а не спада, как должно быть. Этот эффект неприятен для персонала, занятого поиском неисправностей, так как им нужно мерить возникающие потери количественно. Два стыкуемых волокна имеют, вероятно, различные свой ства. В результате, одно из волокон в стыке посылает обратно более сильное отраженное излучение, чем другое, приводя к ошибкам в измерении потерь.

Рис. 16.5 иллюстрирует эффект усиления на OTDR.

Рис. 16.5. Графики на дисплее OTDR, показывающие появление эффекта уси ления. Стык, как видно на графике, усиливает свет. Вот почему этот эффект называется эффектом усиления.

Диапазон использования OTDR. Диапазон использования OTDR имеет максимум, который определяется динамическим диапазоном инструмента.

Предположим, что производитель определил, что динамический диапазон (D) OTDR составляет 30 дБ на длине волны 1550 нм и что затухание волокна на этой длине волны [L(дБ/км)] = 0,25 дБ/км, включая все сростки и разъемы.

Каков при этом будет максимальный диапазон использования этого инстру мента?

Диапазон использования (км) = D(ОТDR)(дБ) / L(дБ/км) = = 30 дБ/0,25 дБ/км = 120 км (16.2) Чтобы преодолеть проблемы, связанные с мертвой зоной, рекомендуется проводить двусторонние измерения. С одного конца волокна технические специалисты будут измерять потери для идентификации дефектных точек и составление записей показаний. С противоположного конца того же волокна они будут измерять потери для тех же дефектных точек и делать аналогичные записи измерений. Следующий шаг — суммировать эти два показания для каждой точки и вычислить среднее значение, которое более точно, чем одно из них.

Нужно быть аккуратным, когда в сооружениях используется волокно в свободной буферной трубке. В этом случае, длина волокна больше длины кабеля, что сказывается на точности измерений кабеля с помощью OTDR.

Избыточная длина волокна в кабеле определяется не только за счет легкой пучковой укладки волокна внутри трубки, но и спиральной укладкой трубок вокруг центрального силового элемента. Производитель кабеля должен ука зать в спецификации это избыточное количество волокна в кабеле в виде процента от общей длины кабеля, измеренной по внешней оболочке. Пока зания OTDR должны быть отъюстированы по этому показателю.

Производитель оборудования должен также привести в спецификации показатель преломления волокна с точностью до четырех знаков. Прежде чем проводить какие-то измерения с помощью OTDR, его нужно настроить, введя это точное значение показателя преломления.

Ниже показан метод коррекции кабельной длины по избыточной длине волокна.

В выражении (16.3) приведено соотношение между длиной кабеля Dcable и длиной волокна Dfiber, полученной с помощью OTDR.

Dcable = Dfiber / (1+/100) (16.3) где = избыточное количество волокна в кабеле в процентах, указанное производителем кабеля.

Рассмотрим пример. Обслуживающий персонал определил показание расстояния до обрыва волокна по OTDR - 48,36 км. Производитель кабеля указал в спецификации процент избыточного волокна в кабеле - 5,4%. Для того чтобы определить истинное расстояние до точке обрыва волокна, пер сонал должен вычислить длину кабеля, измеренную по внешней оболочке.

Применяя формулу (16.3), получаем [16.1, 16.2]:

Dcable = 48,36/(1+0,054) = 45,88 км.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.