Пн - Чт с 10-00 до 18-00
Пт с 10-00 до 15-00

Монтаж оптического кабеля

Типовые значения строительных длин оптического кабеля составляют в настоящее время 2, 4 и 6 км. В связи с этим только при сооружении локальных оптических сетей с использованием оптического кабеля, а также при сооружении коротких соединительных оптических линий можно обойтись без монтажа соединительных муфт на стыках строительных длин оптического кабеля, ограничиваясь только концевой заделкой оптического кабеля. Так же, как и в традиционных сетях связи на основе медно-жильных кабелей, в оптических сетях используются неразъемные и разъемные соединения оптического волокна. Сращивая два оптических волокна, стандартный диаметр по оболочке которых составляет 125+1 мкм, необходимо выполнить их соединение с микронной точностью, обеспечивая при этом следующие основные требования:

  • Простота монтажа. Должны применяться простые технологии, с использованием инструмента и оборудования, требующего небольшой период обучения.
  • Низкие вносимые потери. Оптические сети основываются на применении оптического кабеля с очень низкими потерями, поэтому потери, вносимые сростками оптического волокна и оптическими соединителями, также должны быть низкими. Типичные значения потерь, вносимых сварными соединениями оптического волокна, составляют 0,03 дБ, типичные значения потерь, вносимых оптическими соединителями, составляют 0,2 дБ.
  • Хорошая повторяемость. Многократная расстыковка и стыковка вновь оптического соединителя не должна приводить к заметному увеличению вносимых потерь.
  • Экономичность. Стоимость сварного соединения оптического волокна составляет около 1,5 долларов США, хотя и требует наличия сварочного аппарата стоимостью около 20 тыс. долларов США.
С учетом указанных выше факторов преимущественное применение при монтаже оптического волокна получила техника сварного соединения, как обеспечивающая наиболее высокие требования в части вносимых потерь, механических характеристик и надежности. Следует отметить, что механический оптический соединитель или разъемный оптический соединитель имеют стоимость всего лишь на порядок выше сварного соединения оптического волокна и требуют применения недорого монтажного инструмента, однако по надежности существенно уступает сварному соединению, в таком соединении могут иметь место воздушные или механические включения. Поэтому механические соединители используются в основном при аварийно-восстановительных работах и, в ряде случаев, в локальных оптических сетях, разъемные оптические соединители - исключительно для концевой заделки волокон оптического кабеля. Процесс сварного соединения оптического волокна содержит следующие основные этапы:
  • Снятие защитного покрытия с концов сращиваемых оптических волокон,
  • Подготовка торцов оптического волокна (скалывание),
  • Установка оптического волокна в сварочный аппарат и их юстировка,
  • Сварка оптического волокна электрической дугой между двумя электродами,
  • Контроль качества сварки оптического волокна,
  • Защита и укладка сварного соединения оптического волокна.
При соединении оптического волокна в сварочных аппаратах используются два основных метода юстировки: юстировка по оболочке и юстировка по сердцевине оптического волокна. Юстировка по оболочке оптического волокна - пассивный вид юстировки, который осуществляется с помощью V-образных направляющих, фиксирующих концы сращиваемых оптических волокон. Как правило, такой вид юстировки используется для сварки оптического волокна на городских и локальных сетях, где не предъявляется высоких требований к вносимым сварным соединением потерям. Юстировка по сердцевине оптического волокна производится автоматически, с помощью микропроцессора, шаговых двигателей и прецизионных элементов привода (как правило, на основе пьезоэффекта), обеспечивая юстировку в трех направлениях: по горизонтали, по вертикали, по оси. Она, как правило, осуществляется с использованием одной из систем контроля: системы "LID" (Local light Injection and Detection) - система юстировки с помощью местного ввода и обнаружения света) или системы "PAS" (Profile Alignment System) - система юстировки по профилю. Принцип работы системы "LID" - ввод оптического сигнала через оболочку (за счет изгиба ОВ) одного из сращиваемых оптоволокон и прием оптического сигнала оболочку (за счет изгиба оптического волокна) другого из сращиваемых оптических волокон, обработка принимаемого оптического сигнала микропроцессором и последующая отработка сигналов управления микропроцессора исполнительными устройствами. Принцип работы системы "PAS" - оценка видеоизображений профилей сращиваемых оптоволокон в двух перпендикулярных направлениях с помощью коллимированного источника света, оптической системы и двух видеокамер, обработка данных микропроцессором и последующая отработка сигналов управления микропроцессора исполнительными устройствами. Современные сварочные аппараты управляют процессом сварки с учетом контролируемых параметров внешней среды: температуры, влажности, атмосферного давления и т.д., содержат установленные производителем программы управления процессом сварки для основных типов выпускаемых оптических волокон и оптического волокна специальных типов, а также обеспечивают возможность установки дополнительно собственной индивидуальной (характерной пользователю) программы сварки оптического волокна. Имеется также возможность ввода пароля доступа для изменения параметров сварки и др. Следует отметить, что на процессе сварки сказываются также такие факторы, как:
  • Эффект самоцентрирования (влияние сил поверхностного натяжения расплава стекла),
  • Эксцентриситет сердцевины оптического волокна,
  • Качество поверхности торцев оптического волокна,
  • Качество подготовки оптического волокна (наличие микротрещин),
  • Чистота (отсутствие загрязнений) V-образных ложементов оптического волокна,
  • Термические характеристики оптического волокна,
  • Качество электродов.
При изготовлении оптического волокна имеют место определенные отклонения от номинальных размеров, поскольку невозможно изготовить два абсолютно идентичных оптического волокна. Допуски составляют часто всего лишь тысячные доли миллиметра, однако и столь незначительные отличия могут повлиять на потери сростка оптического волокна. В общем на величине вносимых сростком оптического волокна потерь сказываются как отличия геометрических характеристик оптического волокна, так и погрешности юстировки и монтажа оптического волокна. Могут быть отмечены следующие основные отличия геометрических характеристик оптического волокна, сказывающиеся на оптических потерях сростка:
  • Различие диаметров модового поля
  • Различие цифровой апертуры
  • Различие диаметров сердцевины
  • Различие диаметров оболочки
  • Некруглость сердцевины и/или оболочки
  • Неконцентричность сердцевины относительно оболочки.
К основным погрешностям юстировки и монтажа оптоволокна могут быть отнесены:
  • Радиальное смещение
  • Осевое смещение
  • Угловое смещение
  • Загрязнение поверхности торцев оптического волокна
  • Плохое качество скола оптического волокна
  • Неоптимальный для данного типа оптического волокна режим сварки.
  • Проблема монтажа оптического волокна возникла сразу же при начале практического применения оптического кабеля и на первых порах, когда не имелось специализированного оборудования для сращивания оптического волокна, и решалась путем выполнения механических соединений оптического волокна - путем заделки их прототипами современных оптических соединителей, с индивидуальной ручной юстировкой соединяемых оптических волокон непосредственно на месте их монтажа под контролем микроскопов. С целью снижения потерь из-за наличия воздушного включения на стыке оптического волокна в соединение него вводился иммерсионный гель или оптический клей.
Разработка сварочных аппаратов для одномодовых оптических волокон велась с целью обеспечения минимальных вносимых потерь за счет максимально более точного соединения оптического волокна по сердцевине, поскольку на первом этапе освоения производства одномодовых оптических волокон имелись достаточно большие погрешности в их геометрии. Соответственно были разработаны системы юстировки оптического волокна типа "LID" и "PAS", в основном используемые и в современных типах сварочных аппаратов. Лидерами в производства аппаратов для сварки оптического волокна в настоящее время являются японские и западноевропейские фирмы ("Fujikura", "RXS", "Ericsson" и др.). Учитывая изложенное, существенное значение для выполнения сварного соединения оптического волокна с заданными характеристиками имеет выбор соответствующего типа сварочного аппарата, а также своевременность и качество его регламентного обслуживания. Монтаж оптического кабеля осуществляется с использованием специальных конструкций муфт и оконечных кабельных устройств, обеспечивающих герметизацию кабелей, механическую защиту и укладку запасов длин оптических волокон и их сростков. Вне зависимости от способа прокладки оптического кабеля (непосредственно в грунт, в ЗПТ, в кабельной канализации, подвеска на опорах) монтаж муфт на стыках строительных длин оптического кабеля осуществляется в специально оборудованных мобильных лабораториях для монтажа и измерения оптического кабеля. Это обеспечивает удобство выполнения монтажных работ и соответствие требованиям по климатическим условиям и технологии монтажа (в частности, предотвращение температуро-зависимых напряжений волокон в сростках), поскольку на качестве сварного соединения могут сказываться такие условия внешней среды, как температура, влажность, атмосферное давление, ветер. Соответственно в ходе прокладки оптического кабеля на стыках строительных длин должен предусматриваться необходимый технологический запас оптического кабеля (величиной не менее 6 м), обеспечивающий подачу концов оптического кабеля внутрь мобильной лаборатории для осуществления его монтажа. В качестве оптических муфт преимущественно используются муфты тупиковой конструкции, обеспечивающие возможность ввода в них не менее трех оптических кабелей (с учетом требований, предъявляемых аварийно-восстановительными работами), а также возможность выводов проводов к контрольно-измерительным пунктам (КИП) от металлических бронепокровов (или металло-пластмассовой оболочки) оптического кабеля. Муфты должны отвечать целому ряду технических требований, в том числе требованиям герметичности, прочности заделки оптического кабеля, укладки оптических волокон с допустимым радиусом изгиба и т.д. Немаловажным эксплуатационным требованием к оптической муфте является обеспечение возможности ее вскрытия и последующей герметизации без необходимости применения расходных материалов. Размещение запасов длин и оптических муфт на оптический кабель производится:
  • на оптические кабели, прокладываемых в грунт - непосредственно в грунте, с укладкой запаса длины оптического кабеля в виде бухты с допустимым радиусом изгиба, внутри которой располагается оптическая муфта. С целью предотвращения повреждения оптического кабеля при необходимости доступа к муфте в ходе эксплуатации бухту оптического кабеля и муфту следует защитить от последующих (при откопке муфты) механических воздействий шанцевого инструмента с помощью листового материала (металл, шифер и т.п.).
  • на оптический кабель, прокладываемых в кабельной канализации - в смотровых устройствах кабельной канализации (кабельных колодцах), с креплением бухты оптического кабеля и муфты в колодце,
  • на оптический кабель, прокладываемых в ЗПТ, осуществляется в пунктах доступа (смотровых устройствах), устанавливаемых на стыках строительных длин оптического кабеля, в которые вводятся ЗПТ,
  • на оптический кабель, подвешиваемых на опорах воздушных линий связи, ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог - непосредственно на опорах (на высоте несколько метров от грунта), с креплением бухты оптического кабеля и муфты к опоре.
С целью упрощения обнаружения местоположения муфты в процессе эксплуатации поверх устанавливаемых в грунт муфт, пунктов доступа на ЗПТ, на участках поворота трассы, на пересечениях с подземными сооружениями поверх таких размещаемых в грунте устройств рекомендуется предусматривать установку электронных маркеров. Концевая заделка оптического кабеля в объектах связи производится с помощью оптических оконечных кабельных устройств шкафного или стоечного исполнения, устанавливаемых в непосредственной близости от оборудования системы передачи в ЛАЦ. Одномодовые оптические волокна оптического кабеля, вводимого в это устройство, соединяются сваркой с одноволоконными станционными оптическими шнурами типа "pigtail", армированными на одном конце оптическими соединителями. Армирование многомодовых оптических шнуров оптически ми соединителями производится непосредственно на месте или же, аналогично монтажу одномодовых оптических волокон, сваркой с многомодовыми оптическими одноволоконными шнурами типа "pigtail". Соединители шнуров типа "pigtail" крепятся на панели соединений устройства, и соединяются с помощью шнуров типа "patchcord" (армированы оптическими соединителями с обоих концов) с портами ввода/вывода оптических сигналов оборудования системы передачи.

05.05.2020