Разработка оптических кабелей для абонентов широкополосного доступа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.02, кандидат наук Зин Мин Латт

• Зин Мин Латт
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Зин Мин Латт

Введение

Глава 1. ТРЕБОВАНИЕ К ПАРАМЕТРАМ И КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ СИСТЕМ

ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА

1.1 Понятие широкополосного доступа

1.2. Преимущества использования широкополосного доступа

1.3. Широкополосный доступ по DSL

1.4. Требование к абонентской линии широкополосного доступа

1.5. Современные конструкции внутриобъектовых кабелей для

широкополосного доступа

Глава 2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И ИСПЫТАНИЯХ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

2.1. Основные этапы технологии производства оптических кабелей

2.2. Оборудование, необходимое для реализации технологического процесса

2.2.1. Оборудование для окраски волокна

2.2.2. Оборудование для нанесения вторичного покрытия на волокно и изготовления защитной оболочки

2.3. Оборудование, необходимое для проведения испытаний

2.3.1. Оборудование для измерения передаточных характеристик

2.3.2. Оборудование для испытания на стойкость к механическим воздействиям

2.3.3. Оборудование для испытания на стойкость к климатическим воздейсвиям

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА

3.1. Анализ требований к конструкции кабелей

3.2. Расчет механических параметров

3.3. Расчет климатических параметров

3.4. Выбор материалов для изготовления кабелей и дизайн

3.4.1. Выбор оптических волокон и материалов защиты

3.4.2. Материалы для силовых элементов оптических кабелей

3.4.3. Материал внешней защитной оболочки

3.4.4. Дизайн оптических кабелей для широкополосного

доступа

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ КОНСТРУКЦИИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА

4.1 . Измерение параметров оптических кабелей при механических воздействиях

4.2. Измерение параметров оптических кабелей при климатических воздействиях

4.3. Математическая обработка результатов экспериментальных

исследований

Выводы

Список литературы

Приложение

Введение

Актуальность темы. В последние годы большое внимание уделяют развитию такой услуги как широкополосный доступ (ШПД). Это общее название технологии, с помощью которой обеспечивают постоянное (не сеансовое) подключение к Интернету, к телевидению и к телефонной линии.

Для предоставления ШПД можно использовать множество различных носителей и способов передачи данных. В начале второй половины прошлого века появились первые цифровые системы связи, предназначенные для быстрой дистанционной передачи цифровых потоков. Созданные для этой цели комплексные сети из кабелей связи позволяют абонентам предоставлять услуги связи, к которым относится, усовершенствованный телефонный сервис под названием технология DSL (англ. Digital Subscriber Line — цифровая абонентская связь по кабелю).

Несмотря на то, что многие (хотя и не все) учреждения и коммерческие организации уже имеют ШПД, до сих пор не решена проблема предоставления ШПД на отрезке линии связи, ведущей непосредственно в дома пользователей (так называемая «последняя миля»). В настоящее время ряд конкурирующих телекоммуникационных компаний разрабатывают, внедряют и рекламируют специфические технологии и услуги, предназначенные для предоставления ШПД широким слоям населения.

Развитие методов передачи сигналов по витой паре медных проводников привело к появлению множества видов технологии DSL. Существующие технологии DSL делят на две подгруппы: симметричного и асимметричного доступа. Симметричные технологии применяют, как правило, в корпоративном секторе, тогда как асимметричные — предназначены для предоставления услуг доступа к мультимедийной сети отдельным абонентам. Различают так же системы уплотнения абонентских

линий, которые обозначают собственными аббревиатурами: ADSL, HDSL, RADSL, SHDSL.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) — модемная технология, превращающая стандартные телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа.

HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия) — предусматривает организацию симметричной линии передачи данных, когда скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны.

RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения), которая обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом устройства, реализующие эту технологию, способны адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов.

SDSL (Single Line Digital Subscriber Line — однолинейная цифровая абонентская линия) также, как и технология HDSL, обеспечивает симметричную передачу данных, при этом используют только одну витую пару проводов.

Применение ШПД обеспечивает высокую скорость обмена данными во много раз большую, чем при коммутируемом доступе и при этом полностью не занимает телефонную линию. Понятие ШПД означает в первую очередь высокую скорость передачи данных и поэтому такое подключение часто еще называют высокоскоростным интернетом. Значение нижней границы скорости ШПД составляет 128 кбит/с. Сегодня потребности максимального доступной для домашних абонентов ШПД могут быть удовлетворены при скорости более 100 Мбит/с.

Кроме высокой скорости передачи информации, ШПД должен обеспечивать стабильное непрерывное соединение с сетью, а также

предоставлять так называемую «двустороннюю» связь, заключающуюся в возможности принимать и выгружать данные на одинаково высоких скоростях.

Благодаря ШПД пользователь должен получить услуги цифрового телевидения по Интернету, услуги передачи голосовых данных (№ телефонии) на любые расстояния по дешевым тарифам или даже бесплатно, а также возможность удаленного хранения данных больших объемов информации. Реализовать эти требования, используя для передачи сигналов витую пару медных проводников, сегодня становится проблематичным.

Вместе с тем, наиболее передовым в технологии ШПД является использование для передачи данных оптических кабелей (ОК), поэтому является актуальным исследование особенностей применения и разработка конструкций ОК для организации ШПД.

Исследованию изменения свойств ОК, различных конструкций, под влиянием внешних факторов посвящены работы известных зарубежных и отечественных ученых, таких как Г. Мальке, П. Гёссинг, И. И. Гроднев, Э. Л. Портнов, И. Б. Рязанов, Ю. Т. Ларин, П.Н. Яблочков, А.Н. Лодыгин, В. К. Зворыкин, Ф.А. Пироцкий и других.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка оптических кабелей для абонентов широкополосного доступа»

Цель и задачи работы

Целью работы является разработка конструкций и проведение исследований внутриобъектовых ОК, предназначенных для монтажа сети связи, используемой для организации ШПД внутри различных объектов.

Создание новых конструкций ОК сопряжено с решением научных задач, связанных с:

- поиском и изучением свойств новых материалов, пригодных для производства ОК;

- выбором и совершенствованием технологии изготовления ОК;

- определением допустимого уровня внешних воздействий, возникающих внутри объектов при монтаже и эксплуатации ОК;

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Определены зависимости механических параметров вновь разработанных конструкций внутриобъектовых ОК с силовыми элементами различного типа;

2. Разработан метод измерения прироста затухания в оптическом волокне (ОВ) на коротких длинах внутриобъектовых кабелей в зависимости от раздавливающего усилия с использованием оптического тестера и разрывной машины;

3. Установлено влияние количества ОВ на стойкость внутриобъектовых ОК к раздавливающему усилию;

4. Определено влияние климатических факторов на прирост затухания в ОВ вновь разработанных конструкций внутриобъектовых ОК.

Практическая ценность научных исследований и разработок заключается в обосновании технических решений по созданию нескольких новых конструкций внутриобъектовых ОК, которые можно использовать для организации ШПД на рабочих местах в офисах и других абонентов.

Объекты и методы исследования. Для достижения поставленной цели работы использованы образцы ОК вновь разработанных марок ОВНС, ОВН^-ОТ, ОВНР, ОВНРLS-HF, ОВНВ, ОВНВLS-HF, ОВНП, ОВНПLS-HF, ОПНП, ОПНПLS-HF. Определение затухания сигнала в ОВ производили методом прямого измерения мощности и методом обратного рассеяния. Измерение затухания проводили без разрушения ОВ. Для моделирования механических воздействий использовали следующие стенды: установку для испытаний на растяжение и раздавливание растяжение типа РРК-ЕК2, разрывную машину марки H5KS фирмы Hounsfield. Имитацию теплового воздействия и влажности окружающий среды осуществляли с помощью климатической камеры Challenge СН1200С фирмы Angelantoni. Обработку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием программ Microsoft office 2010 Service Pack 2 (SP2) и другие.

Реализация и внедрение результатов исследований:

Проведенные автором диссертации исследования были использованы в производстве ОК. Разработанный в данной работе дизайн конструкций внедрен в серийное производство ОК на предприятии ООО "Еврокабель 1".

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается применением современных методов исследования, корректной постановкой математических задач, использованием обоснованных методов математических расчетов, а также соответствием полученных результатов данным научной литературы, совпадением расчетных и экспериментальных данных.

Основные положения, представляемые к защите:

1. Дизайн и расчет конструкции внутриобъектовых ОК, предназначенных для организации ШПД;

2. Метод измерения прироста затухания в ОВ на коротких длинах внутриобъектовых кабелей в зависимости от раздавливающего усилия;

3. Результаты исследования по стойкости к растягивающему и раздавливающему усилиям, воздействующим на внутриобъектовые ОК, которые предназначены для ШПД.

4. Результаты исследования влияния факторов климатической нагрузки на свойства внутриобъектовых ОК.

5. Математические модели изменения мощности оптического сигнала, передаваемого по ОВ внутриобъектовых ОК в процессе изменения механических и климатических нагрузок

Личный вклад автора

Автору диссертационной работы принадлежит выбор объектов для анализа состояния и изучение тенденций применения ОК в технологии ШПД. Исследования и проведение основных испытаний опытных

образцов ОК. Получены и сформулированы лично автором результаты испытаний и математической обработки, модели и методы, представленные в диссертации,

Таким образом, вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии во всех этапах исследования: от постановки задач до экспериментальной, теоретической и практической реализации. Автор принимал участие в обсуждении результатов в научных публикациях и докладах, во внедрении результатов работы в производство.

Апробация результатов исследований и разработок. Основные научные положения и технические результаты обсуждали на следующих конференциях: 15-я и 16-я международные конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, Алушта, 2014 и 2016 г.); 21-я и 22-я международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов (Москва, НИУ-МЭИ , 2015 г. и 2016 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ: из них 2 статьи, 4 тезисов докладов в сборниках трудов международных научных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы из 101 наименований, и содержит 102 страниц машинописного текста, 34 рисунок, 28 формул и 20 таблиц.

ГЛАВА 1. ТРЕБОВАНИЕ К ПАРАМЕТРАМ И КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ СИСТЕМ

ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА.

1.1. Понятие широкополосного доступа

Потребность общества в коммуникации постоянно растет, что приводит к расширению сети связи. В последнее десятилетие наиболее обсуждаемой проблемой среди специалистов в области связи является создание ШПД [1]. Термин ШПД был введён во времена распространения коммутируемого доступа в Интернет по телефонной сети связи общего пользования, технология DSL.

Сегодня ШПД предоставляют по различным технологиям - как проводным, так и беспроводным. К первым относятся семейство технологий xDSL [2], технология DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications - передача данных по телевизионному кабелю) [3], Ethernet (передача данных в компьютерных сетях с использованием витой пары, ОК или коаксиального кабеля), семейство технологий FTTx (fiber to the x - ОВ до точки X) и PLC (Power line communication - передача данных с использованием линий электропередачи). Что касается FTTx, то тут есть две базовые разновидности, правда, по сути мало отличающиеся друг от друга, - FTTB (fiber to the building - ОВ до здания) и FTTH (fiber to the home - ОВ до дома) [4].

Активно внедряют и развивают технологии беспроводного интернет-доступа, особенно мобильного. Фиксированный беспроводной доступ обеспечивают посредством спутникового Интернета. Безпроводной является технология Wi-Fi и фиксированного WiMAX. Многие операторы сотовой связи и беспроводные провайдеры предлагают мобильный Интернет. Сотовые операторы развивают технологии «третьего поколения» (3G) и выше, куда входят такие стандарты связи, как UMTS, CDMA, CDMA EV-DO, HSDPA и др. Конкурирует с данными

технологиями мобильный WiMAX [5]. В ближайшем времени можно ожидать появление услуг на основе технологии новейшего поколения -LTE и TD-LTE (3GPP Long Term Evolution) [6], которая обеспечивает передачу данных до 173 Мбит/с на приём и 58 Мбит/с на передачу.

Рассмотрим организацию ШПД на примере асимметричной технологии ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия). В этой технологии скорость передачи данных от сети к пользователю («нисходящий» поток) значительно выше, чем скорость передачи данных от пользователя в сеть («восходящий» поток). Такая асимметрия, в сочетании с состоянием «постоянно установленного соединения», когда исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установки соединения, сделало технологию ADSL идеальной для организации доступа в Интернет и к другим локальным сетям. При организации таких соединений пользователи обычно получают гораздо больший объем информации, чем передают. Технология ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока передачи данных в пределах от 1,5 до 8 Мбит/с [7]. Скорость «восходящего» потока передачи данных лежит в пределах от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с. Технология ADSL позволяет передавать данные со скоростью 1,54 Мбит/с на расстояние до 5,5 км по одной витой паре проводов с медными жилами. При передаче данных на расстояние не более 3,5 км по проводам с медными жилами диаметром 0,5 мм может быть достигнута скорость порядка 6 — 8 Мбит/с, при этом соединение устанавливают с помощью модема.

Сегодня для абонентов порой необходима скорость потока передачи данных, например, 100 Мбит/с, тогда понятие «высокая скорость» становится субъективным, поскольку зависит от потребностей пользователя. Обеспечить такую скорость передачи информации могут только беспроводные и оптические линии связи. Поэтому в последние годы технология ШПД, которая обеспечивает постоянное (не сеансовое)

подключение абонента к интернету, к телевидению и к телефонной линии, базируется на линиях связи, выполненных ОК, при этом скорость передачи данных лежит в диапазоне от 10 до 100 Мбит/с [8].

Благодаря распространению ОК, как главного транспорта для перемещения информации, оптические линии связи прочно занимают свои позиции и интенсивно развиваются. Для этого есть несколько предпосылок: ОК имеет очень малое затухание сигнала, большую полосу пропускания, высокую степень помехозащищенности (невосприимчивость к электромагнитным наводкам), малый вес и объем, длительный срок эксплуатации, гальваническую развязку оборудования и другие достоинства по сравнению с медным кабелем, кроме того ОК c каждым днем становится дешевле.

1.2. Преимущества использования ШПД

С развитием Интернета во многих странах становится очевидным большое положительное влияние сетей ШПД на развитие коммерческих компаний, общественных организаций и рядовых граждан. Сети ШПД являются частью инфраструктуры мирового информационного пространства. Эти сети предоставляют пользователям возможность постоянного высокоскоростного доступа к разнообразным веб-сервисам (технология системы JetSwap, позволяющая получать посетителей на сайт) [9], контенту с программным обеспечением и пр.

Последние десятилетие знает множество историй, посвященных преимуществам и успеху ШПД в научных исследованиях, которые включают, в том числе: новые возможности для развития бизнеса, инновационные технологии, рост объема продаж, увеличение продуктивности работы, сокращение издержек, создание новых рабочих мест, привлечение иностранных инвестиций. Проведенные в промышленно развитых странах исследования убедительно показывают, что сети ШПД стимулируют надежный рост валового внутреннего

продукта. Очевидно, что в странах с развивающейся рыночной экономикой наличие сетей ШПД может обеспечить аналогичные преимущества для экономического роста.

Наличие высокоскоростных сетей ШПД дает технические преимущества, наряду с нормативно-правовой базой, характерной для развивающихся стран, у которые граница между городом и деревней гораздо более выраженная. Специфика стран с переходной экономикой заставляет, не отказываясь от развертывания в них сетей ШПД, искать пути быстрого и рентабельного внедрения каналов ШПД, используя самые эффективные и практичные методы.

В отличие от коммутируемого подключения абонента по телефонной линии связи, сети ШПД отличаются более высокой пропускной способностью, поэтому абоненты высокоскоростных сетей получают следующие преимущества [10]:

• возможность подключения в любом месте инфраструктуры сети ШПД и в любое время;

• расширенные возможности работы в мультимедийных приложениях, поскольку сети ШПД, обладая высокой пропускной способностью, позволяют комфортно воспроизводить сетевой видеоконтент и использовать другие мультимедийные ресурсы;

• сокращение расходов на веб-серфинг, передачу и обработку корреспонденции, на анализ маркетинговой информации и работу в других офисных приложениях;

• повышает производительность труда за счет более быстрого подключения к Интернету через широкополосный канал связи;

• создание новых возможностей общения в реальном времени по электронной почте, в программах мгновенного обмена сообщениями, в приложениях с поддержкой протокола VoIP (англ. Voice over Internet Protocol — передача голоса по Интернет-протоколу) [11], благодаря чему расширяется круг общения и легче налаживаются контакты.

1.3. Широкополосный доступ по DSL

Современные потребности абонентов в части набора информационных услуг весьма широки и включают в себя телефонию, телевиденье, Internet, управление домом. Доступ к этим услугам обеспечивает технология DSL по цифровым абонентским линиям. Десять лет назад это было одно из наиболее динамично развивающихся направлений в сфере услуг телекоммуникации. При этом в качестве среды передачи информации использовали медную витую пару изолированных проводов, которая имеет широчайшее в мире распространение в области телефонии [12].

Скоростной доступ по технологии DSL еще остается основным во многих странах. Так, десять лет назад к середине 2006 г. в мире насчитывалось 164 млн. пользователей, использующих технологию DSL. Годовой рост числа абонентов, использующих эту технологию, в мире составлял около 38 %, а в Германии, например, рост в то время превысил 92 %. Сегодня значительная часть населения развитых стран имеет постоянный ШПД, в том числе благодаря использованию технологии DSL. На рис. 1.1 [13] показаны графики зависимостей роста числа абонентов ШПД в России в течение 5 лет, подключенных к этой услуге с использованием различных технологий. Из этих графиков видно, что технология ADSL сохраняет средний объем абонентов в рассматриваемый период.

Технологии DSL как нельзя лучше подходят для российских абонентских линий, поскольку те непосредственно идут от телефонной розетки до узла связи. Заметим, что во многих странах придерживаются несколько иного подхода: линия от автоматической телефонной станции (АТС) [14] заканчивается вблизи дома или поселка на мультиплексоре. Вместе с тем, в наших условиях негативное влияние оказывает наличие так называемой «лапши» — простейшего нескрученного однопарного телефонного провода с параллельно уложенными медными проводниками,

идущего от розетки до распределительной коробки. Впрочем, при замене «лапши» на витую пару узлы связи довольно легко могут предложить новый вид услуг на базе технологии DSL — подачу скоростных потоков до абонента.

В целом доля xPON [15] на рынке российского фиксированного ШПД по состоянию на конец 2011 года была крайне мала: 1,5% от всех ШПД-подключений. Экспертами прогнозируется, что в технологической структуре развития российского рынка доля технологии FTTB и PON будут увеличиваться в среднем на 4% в год, и к 2015 году их доля составит около 65% от всех ШПД-подключений в России (см. рис 1.1).

18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0

Рис.1.1. Зависимости роста числа абонентов ШПД в России в течение последних 5 лет, подключенных к этой услуге с использованием

различных технологий

Подключение к Internet через абонентскую телефонную линию организуют следующим образом (см. рис. 1.2) [16]. Телефонный сигнал, пропущенный через фильтр с полосой 4 кГц, смешивается с компьютерным сигналом, прошедшим через модем. Суммарный сигнал (с

телефона и с компьютера) поступает в абонентскую линию и передается на узел связи. Там, в свою очередь, телефонный сигнал выделяется фильтром нижних частот (4 кГц) и подается на телефонный коммутатор, а компьютерный сигнал попадает на модем и затем направляется в мультимедийную сеть. Таким образом, для подключения домашних пользователей по технологии DSL может быть использована стандартная телефонная система.

Рис.1.2. Организация ШПД по технологии DSL

Система передачи в технологии DSL состоит из двух модемов, соединение которых осуществляют витой парой в симметричном кабеле связи абонентской линии. Таким образом, модемы DSL относятся к устройствам, называемым «модемы физических линий». Общеизвестные модемы для коммутируемых линий обычно работают через телефонную сеть общего пользования (ТфОП) [17], т. е. через телефонные каналы и АТС. Заметим, что если к станционному оборудованию (мультиплексоры DSLAM, см. рис. 1.2) предъявляют очень высокие требования и поэтому, обычно, достаточно дорогое, то по отношению к абонентскому оборудованию (модемам) основное требование состоит в дешевизне.

Модемы в технологии DSL отличаются от телефонных большим диапазоном частот. Если телефонные модемы работают в полосе стандартного телефонного канала с диапазоном частот 0,3^3,4 кГц, то частотная полоса, занимаемая модемом в технологии DSL, составляет от сотни килогерц до единиц мегагерц. Соответственно, для внедрения технологии DSL необходимо, чтобы кабели обеспечивали передачу сигналов в диапазоне указанных частот. В этом, собственно, и заключается ШПД.

Развитие методов передачи сигналов по витой паре привело к появлению множества видов технологии DSL [18]. Как уже было сказано, существуют различные технологии уплотнения абонентских линий: ADSL, HDSL, RADSL, SHDSL, VDSL. Все перечисленные системы уплотнения представляют собой разные способы передачи цифровых потоков, (цифровизация), совместно с голосовыми сигналами, по абонентской линии, которые по-английски называют Subscriber Line, SL.

В последнее время в корпоративном секторе наблюдается рост услуг ШПД с использованием симметричной технологии DSL такой, как HDSL, RADSL, SHDSL, которые являются системами с одной несущей частотой (SCM). Наибольшие надежды возлагаются при этом на стандартизованную еще в 2001 г. Международным союзом электросвязи ITU-T технологию SHDSL, которая по своим параметрам намного превосходит другие симметричные технологии. Для абонентского доступа сейчас чаще всего применяют асимметричные технологии. Из них наибольшее распространение получили технологии ADSL, ADSL2 и ADSL2+, использующие модуляцию на нескольких несущих частотах (DMT). В последнее время доступ по технологии DSL быстро совершенствуется. В мае 2005 г. принят стандарт на ADSL2+, а Международный союз электросвязи ITU-T [19] ввел стандарт VDSL2 (Very-High-Bit rate DSL, сверх высоко скоростная DSL).

Новый стандарт обеспечивает скорость передачи до 100 Мбит/с в обоих направлениях. Такая скорость реализуется в случае, когда расстояние от распределительного узла до пользователя не превышает 350 м. При больших расстояниях скорость VDSL2 падает, но не опускается ниже 12 Мбит/с. С подобной скоростью VDSL2 может функционировать при таком удалении, на котором сегодня работает ADSL, т. е. от 4,5 до 5 км. Технология VDSL бывает как симметричной, так и асимметричной в зависимости от вида примененной модуляции. Некоторые особенности различных видов технологии DSL в зависимости от способа передачи линейного сигнала приведены в таблице 1.1.

Таблица. 1.1

Некоторые особенности различных видов технологии DSL

Вид DSL Линейное кодирование Количество используемых пар Скорость передачи информации (Мбит/с)

HDSL 2B1Q или CAP 1, 2 или 3 2

SDSL 2B1Q или CAP 1 От 0,384 до 2,3

SHDSL TC-PAM 1 или 2 От 0,192 до 2,3

ADSL DMT 1 До 0,8+- «восходящая», до 8 ^ «нисходящая»

VDSL QAM или DMT 1 Для асимметричной до 6,5^ «восходящая», до симметричной ^ от 13 до 26

Основными параметрами технологии DSL служат пропускная способность и длина линии. Пропускная способность [20] системы определяется при заданном коэффициенте ошибок (BER) обычно меньше 10-7 и запас по шумам (NM) обычно 6 дБ. Длину линии условно оценивают для случаев, когда в линии связи применяют кабель парной скрутки с медным проводником диаметром 0,4 мм со сплошной полиэтиленовой изоляцией.

В свойствах технологии DSL учтено множество требований, включая работу Ethernet по DSL. Связано это с тем, что Ethernet все шире и шире применяется в сетях связи, вытесняя ATM [21]. Кроме того, практически

во всех локальных сетях сейчас используется Ethernet, и поддержка соответствующей функциональности предоставляет дополнительные удобства при эксплуатации DSL. Кроме того, современные системы DSL обладают расширенными диагностическими возможностями, включая постоянный мониторинг состояния линии с обоих концов, измерение помех, затухания линии, ее помехозащищенности, отношения сигнал/помеха на обоих концах линии и др.

Повышение дальности в технологии DSL достигается за счет того, что при цифровой обработке передаваемого по линии сигнала учитываются особенности проложенного кабеля. Путем использования математической модели конкретной линии модем настраивается для точного воспроизведения сигнала, благодаря чему достигается резкое уменьшение необходимой ширины частотной полосы.

1.4. Требование к абонентской линии ШПД

Цифровую абонентскую линию в технологии DSL получают из обычной абонентской линии, которая, например, состоит из пары проводов от телефонной розетки до распределительной коробки; а далее идет по кабелю до распределительной муфты и шкафа, расположенного чаще всего прямо на улице; затем — по городскому многопарному кабелю до АТС. При таком поверхностном описании абонентская линия, по существу, представляет собой два провода, проходящих через множество соединений (в коробках, муфтах, шкафах, на кроссе) и заканчивающихся на оборудовании АТС.

Проблемой передачи сигнала по такой линии является повышенное отражение. Отдельные участки линии представляют собой кабели и провода с медными жилами возможно с разных диаметров. В местах соединений таких кабелей и проводов наблюдается повышенное отражение электромагнитного сигнала, что приводит к искажению

частотной характеристики сигнала. Реальная абонентская линия может содержать от 20 и более таких соединений.

Другой проблемой является некачественное выполнение соединений. Так как, число соединений много, то вероятность возникновения некачественных мест велика. В процессе эксплуатации возможно также окисление соединений, что вызывает появление шумов при работе цифровой абонентской линии и представляет одну из причин нарушения нормальной работы.

Дополнительным источником потери мощности передаваемого сигнала являются отводы от абонентской линии, которые подключены параллельно абонентской линии и разомкнуты на конце. Таким отводом является также дополнительная телефонная розетка. Наличие отводов приводит к снижению скорости передачи информации, поэтому в технологии DSL число параллельных отводов нормируется.

При использовании технологии DSL к абонентской линии предъявляют целый ряд повышенных требований, а именно к таким параметрам как возвратные потери (Return Loss, RL) [22], рабочее затухание линии.

Возвратные потери характеризуют потери на отражение, возникающие в реальной линии. Мерой потерь на отражение может служить параметр RL, который тем больше, чем меньше отражения в цепи. При оценке RL входное сопротивление витой пары сравнивается с усредненным для данного кабеля волновым сопротивлением. Основное следствие нерегулярности линии состоит в появлении отраженных сигналов. Эти сигналы, в свою очередь, испытывают повторное отражение в точках других неоднородностей. Таким образом, в линии возникает «попутный поток» [23] многократно отраженных помех, направление движения которого совпадает с направлением движения основного сигнала. Наличие «попутного потока» ухудшает качество передачи основного сигнала и вызывает появление «хвоста» в частотной характеристике линии.

Рабочее затухание очень важный для передачи сигналов параметр линии. При строительстве линиях дальней связи большое внимание уделяют подбору и соединению между собой строительных длин кабеля с целью уменьшения суммарного затухания всех отрезков кабеля, соединенных в линию. В городских линиях связи подбору и стыковке строительных длин уделяют меньше внимания в связи с низкой частотой при передаче телефонных разговоров. Симметричная технология DSL предполагает передачу сигналов на опорных частотах 150 и 300 кГц; а асимметричная технология DSL использует многочастотную передачу, при этом опорные частоты лежат в области от 40 до 1100 кГц [24]. В связи с использованием в технологии DSL более высоких частот, на частотную характеристику абонентской линии накладываются повышенные требования, критерием пригодности абонентской линии к передаче сигналов по технологии DSL служит величина рабочего затухания на опорных частотах.

На качество передачи сигнала по витой паре медных проводов большое влияние оказывают помехи, которые бывают внутренние и внешние. О внутренних помехах обусловленных неоднородностями мы уже говорили. Появление внешних помех вызвано влиянием соседних пар того же кабеля, а также работой оборудования, создающего сильные электромагнитные поля. Появление внешних помех может иметь стационарный или случайный характер. Наибольшее влияние на передачу сигналов оказывают стационарные внешние помехи, вызванные воздействием соседних пар того же кабеля или других, близко расположенных кабелей связи, а также нестационарные внешние помехи вызванные работой линий электропередачи, атмосферными явлениями (молниями) и т. п.

В данном разделе рассмотрены требования к абонентским линиям в случае применения технологии DSL на пример линий связи, выполненных на основе медных проводников. Сегодняшние линии связи представляют

собой комбинацию кабелей с медной и оптической средой передачи сигнала, при этом изложенные требования в равной степени относятся и к таким линиям.

1.5. Современные конструкции внутриобъектовых кабелей для ШПД

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зин Мин Латт, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Нетес, д.т.н., НТЦ "Космет'7/Что же такое широкополосный доступ//Журнал "Первая миля", № 03, 2011.С.16-17.

2. xDSL(aHra. digital subscriber line — цифровая абонентская линия): https://ru.wikipedia.org/wiki/XDSL

3. Технология DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications -передача данных по телевизионному кабелю): https://ru.wikipedia.org/wiki/DOCSIS

4. Технология WiMAX: https://ru.wikipedia.org/wiki/WiMAX

5. Широкополосный доступ: http://3gclub.ict-online.ru/tags/broadband/

6. Технология LTE: https://ru.wikipedia.org/wiki/LTE

7. Технология DSL [ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия)]:

http: //www. xdsl. ru/articles/dsl. htm

8. Н.Бубличенко. Широкополосный доступ в рамках архитектуры FTTx: эффективные решения компании "СТР". Журнал "Первая миля", № 5-6, 2010.С.20-24.

9. Веб-Серфинг: http://vizitter.ru/websurf.htm

10. Широкополосный доступ: очевидные преимущества: http://compress.ru/article.aspx?id=20169

11. IP-телефония или VoIP: https://ru.wikipedia.org/wiki/ IP-телефония

12. Давид Гальперович. Широкополосный доступ по DSL. Журнал сетевых решений/LAN, № 02, 2007: http://www.osp.ru/lan/2007/02/3965542/

13. Опыт и планы строительства сетей широкополосного доступа в странах мира//Рисунок 8.4 - Прогноз развития технологий ШПД в России, исходя из количества подключений, до 2015 года// http://mirtelecoma.ru/magazine/elektronnaya-versiya/35/

14. ATC (англ. Automatic telephone system — Автоматическая телефонная станция): https://ru.wikipedia. org/ wiki/ Автоматическая_телефонная _станция

15. Доступ в Интернет по xPON: http://www.byfly.by/dostup-v-internet-po-xpon

16. Широкополосный доступ по DSL// Рисунок 1. Широкополосный доступ по DSL// http://www.osp.ru/lan/2007/02/3965542/

17. Телефонная сеть общего пользования (ТфОП): https://ru.wikipedia.org/wiki/ Телефонная_сеть_общего_пользования

18. DSL (англ. Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия): https://ru.wikipedia.org/wiki/DSL

19. ITU-T: https://en.wikipedia.org/wiki/ITU-T

20. Пропускная способность:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Пропускная_способность

21. Технология ATM: http://www.studfiles.ru/preview/6278956/

22. RL (англ. Return Loss — Возвратные потери): http://www.stroi-tk.ru/info/articles/lvs-office/cost/cost3/

23. Попутный поток: http://sudoremont.blogspot.ru/2014/07/popytniy-potok.html

24. Широкополосный доступ по DSL// Раздел - Абонентская линия // http://www.osp.ru/lan/2007/02/3965542/

25. Российские кабели для широкополосного доступа// Раздел -Металлические кабели для домовых сетей // Рисунок.8. Домовая сеть с коаксиальной и симметричной проводкой: https://www.osp.ru/lan/2009/01/6340766/

26. Что такое битая пара^АЫ-кабель): http://www.avs-el.ru/blogs/blog/Chto-takoe-vitaya-para-LAN-kabel

27. Российские кабели для широкополосного доступа//Рисунок.9. Коаксиальные кабели // https://www.osp.ru/lan/2009/01/6340766/

28. Технологии построения кабельных сетей: http://glidia.narod.ru/works/marketing/optic-cabling.html

29. Кабель (RG 11) РК 75-7 магистральный радиочастотный коаксиальный: http://www.paritet-podolsk.ru/produkciya/radio/rg_11/

30. Полоса пропускания: http://izmer-ls.rU/w/v34.html

31. Симметричный кабель - связь: http://www.ngpedia.ru/id72956p1.html

32. Российские кабели для широкополосного доступа // Рисунок.10. // https://www.osp.ru/lan/2009/01/6340766/

33. Преимущества оболочки LSZH: https://www.abn.ru/articles/4834-preimushestva_obolochki_lszh/

34. Российские кабели для широкополосного доступа// Рисунок.8. Внутриобъектовый оптический кабель с буфером из арамидных нитей// https://www.osp.ru/lan/2009/01/6340766/

35. Полимерные волокна: http://www.e-plastic.ru/specialistam/polimernie-materiali/polimernye-volokna

36. Оптическое волокно в буферном покрытии:

http://opteng.ru/produktsiya/volokonno-opticheskij-kabel/opticheskoe-volokno-v-bufernom-pokrytii

37. Машины реверсивной скрутки: http://technocable.ru/mashiny_reversivnoy_sz_skrutki

38. Линии наложения силиконовой изоляции и оболочки на кабели: http://www.ruscable.ru/news/2009/03/06/linii_nalozheniya/ене

39. Волоконно-оптические кабели и линии связи// раздел 4.8.Технология изготовления волоконно-оптических кабелей // Технология скрутки оптических волокон:

http://siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC84c2 VtLzA2NS9tYWluLmh0bQ==

40. Окраска оптического волокна: http://sarko.ru/texnologiya-proizvodstva-vok.html

41. В. Лихтшайдл, компания Medek & Schoerner.// Системы для нанесения покрытий на оптическом волокне// Журнал "Кабели и провода",№ 2(315),2009. С. 18-23.

42. Способ получения частично или полностью нейтрализованного акрилата, используемого для получения акрилатсодержащего полимера: http: //www.findpatent.ru/patent/183/1836324. html

43. След - краска: http://www.ngpedia.ru/id436932p3.html

44. Механизм УФ-отверждения: http://www.coffeebreak.ru/community/cid45/748

45. Технологии и кабельные измерения линий связи// Раздел- 4.6.4. Волокна с плотным буфером// http://izmer-ls.ru/w/v46.html

46. Экструзионное нанесение покрытия: http://www.e-plastic.ru/spravochnik/slovar/ea/ekctryzionnoe_nanecenie_pokrutiua

47. Волоконно-оптические кабели и линии связи// Раздел 4.8.Технология изготовления волоконно-оптических кабелей // Рис. 4.19. Схема экструзионной линии для нанесения защитного покрытия на оптическое волокно:

http://siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC84c2 VtLzA2NS80LTguaHRt

48. Волоконно-оптические кабели и линии связи// Раздел 4.8.Технология изготовления волоконно-оптических кабелей // Технология нанесения вторичного защитного полимерного покрытия на оптическое волокно: http://siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC84c2 VtLzA2NS80LTguaHRt

49. Экструдеры диаметр шнека: http://chem21.info/info/896045/

50. Усов А.В., Иоргачев Д.В., Зеленый А.М. Технические проблемы производства кабельной и волоконно-оптической продукции. // Перспективы. — 1998. — № 2, с. 88-93

51. Методы изготовления и прокладки оптических кабелей: http://5fan.ru/wievjob.php?id=7415

52. Основные положения по конструированию и особенности технологии изготовления волоконно-оптических кабелей:

http: //otherreferats .allbest.ru/radio/00035336_2 .html

53. Экструзия (технологический процесс):

https://ru.wikipedia.org/wiki/Экструзия_(технологический_процесс)

54. Измерительная платформа рефлектометра типа YOKOGAWA AQ7275: http://rftel.ru/magazin/product/reflektometr-opticheskiy-yokogawa-aq7275-735041-pm-sls

55. Боев М. А., Маунг Эй. //Исследование оптичечких кабелей в условиях тропического климата // (НИУ-МЭИ) 2016г. С.36-37.

56. Оптический тестер ОТ-2-6 [Оборудование для ВОЛС]: http://www.telcross.ru/mdex.php/2009-02-10-13-05-46/sample-menu-2/123--2-6.html

57. Автоматический аппарат для сварки ОВ типа Fujikura FSM 40S: http://www.fujikura-80s.ru/predidushie_modeli/fujikura_fsm_40s.html

58. Система LID (англ. Local light Injection and Detection - локальный ввод излучения и его обнаружение):

http://siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC84c2 VtLzA4MS85LTQuaHRt

59. Боев М. А., Маунг Эй. Кратковременная механическая прочность подвесных оптических кабелей // Кабели и провода. 2015. № 4(353). С. 2226.

60. М.А Боев, Аунг Хаинг У. Разработка конструкций и исследование кабелей для компьютерных сетей. «НИУ- МЭИ», 2012 г. С. 76-77

61. Еврокабель-1// Испытательная лаборатория// Климатическая камера типа Challenge СН1200С фирмы Angelantoni// http://www.eurocabel-1.ru/?id=6

62. М.А. Боев., Аунг Хаинг У. Механические и климатические свойства оптических кабелей для ЛВС. «Вестник связи», № 8, 2011 г. С. 41-44.

63. Ларин Ю.Т. Надежность оптических волокон. Аналитическая информация. -М.: Информэлектро, 1990. - 35 с., ил.

64. Ларин Ю.Т. Технологическое оборудование для изготовления и прокладки оптических кабелей. - М.: Информэлектро, 1988. - 48 с., ил.

65. Теория оптического кабеля:

http: //tehnobezpeka.at.ua/publ/spravochnaj a_informacij a/optika/teorij a_optiches kogo_kabelja/4-1-0-7

66. С.М.Верник, В.Я.Гитин, В.С.Иванов. Оптические кабели связи: Учебное пособие для техникумов - М.: Радио и связь, 1988. - 144 с., ил.

67. Волоконно-оптические кабели//Раздел.7.2.Механический расчет кабеля// http://bibliofond.ru/view.aspx?id=512427

68. Минимальный вес, высокая эффективность — волокна Кевлар®: http://www.dupont.ru/products-and-services/volokna-tkani-i-netkanye-materialy/fibers/brands/kevlar/products/dupont-kevlar-fiber.html

69. Волоконно-оптические кабели и линии связи//Раздел. 4.4.1. Оценка внешних механических нагрузок, действующих на ОК// http://siblec.ru/index.php?dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC84c2 VtLzA2NS80LTQtMS5odG0

70. Макаров T.B. Волоконно-оптические линии передачи. Учебное пособие. ОЭИС им. A.C. Попова. - Одесса, 1990. - 99 с.

71. Волоконно-оптические кабели//Раздел.7.1. Тепловой расчет кабеля // http: //bibliofond.ru/view.aspx?id=512427

72. Ларин Ю.Т. Зазеркалье рынка оптических кабелей в России // Кабели и провода, 1999. - №34. - С. 8-17.

73. Ларин Ю.Т. Стекла для изготовления оптических волокон // Информост. Радиоэлектроника и телекоммуникации. - 2002. - №1(19). -С.35-38.

74. Защитное покрытие для металлических поверхностей: http://www.findpatent.ru/patent/245/2457222.html

75. ITU-T. Recommendation G.650 - 1997, Definition and test methods for the relevant parameters of single-mode fibres.

76. Производство кабелей и проводов: Учебник для техникумов/ Н.И. Белоруссов, Р.М. Лакерник, Э.Т. Ларина и др.; Под ред. Н.И. Белоруссова и И.Б. Пешкова. - М.: Энергоиздат, 1981. - 632 с., ил.

77. Обмоточные и монтажные провода. Изд. 4-е, переработ. и доп. М., «Энергия», 1971.

78. Ассортимент тканей из синтетических нитей: http://www.bestreferat.ru/referat-180122.html

79. ГОСТ 1526-81 Проволока стальная оцинкованная для бронирования электрических проводов и кабелей: http://dokipedia.ru/document/5142539

80. Материал "тварон" фирма Acordis Twaron: http: //www.samodelka.ru/vendors/info/twaron.htm

81. Дюпон™ Кевлар® Препрег HPA - эффективная баллистическая защита: http://www.dupont.ru/products-and-services/volokna-tkani-i-netkanye-materialy/fibers/brands/kevlar/products/dupont-kevlar-phenolic-prepreg-hpa-efficient-ballistic-protection.html

82. Кевлар-49:http://earchiv.ru/entsiklopediya_modyi_i_odejdyi/page/kevlar-49.986/

83. Полиэтилен низкой плотности: http: //ref. unipack.ru/94

84. Полиэтилен высокой плотности:

http: //www.newchemistry.ru/material .php?id=3

85. Полиэтилен средней плотности: http://www.ngpedia.ru/id283799p2.html

86. Полиэтилен, виды полиэтилена, физические , химические свойства, материалы из полиэтилена: http://esc18.ru/articles/polietilen-vidy-polietilena-fizicheskie-himicheskie-svoystva-materialy-iz-polietilena.html

87. Полиэтилен: http://www.techmatch.ru/mabirs-166-2.html

88. Повышение качества полиэтиленовых газопроводных труб: http://www.bestreferat.ru/referat-146186.html

89. Полиэтилен высокой плотности молекулярно-массовое распределение, ММР: http://chem21.info/info/471163/

90. Аминный антиоксидант: http://www.ngpedia.ru/id63005p2.html

91. Полиэтилен (ПЭ): физико-химические и потребительские свойства, структура потребления, области применения полиэтилена: http: //plastinfo .ru/information/articles/42

92. "Кабели оптические внутриобъектовые", ТУ 3587-003-58743450-2014-ООО «Еврокабель 1»

93. Боев М.А., Зин Мин Латт. // Кабель для широкополосного доступа. // 15-я Международная конференция электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты. 21-27 сентября 2014. Труды. - Крым, Алушта. МКЭЭЭ-2014.: С. 70-71.

94. Боев М.А., Зин Мин Латы.// Стойкость внутриобъектового оптического кабеля к механическим воздействиям.// 22-я Международная научно-техническая конференция радиоэлектроника, электротехника и энергетика 25-26 февраля 2016, Москва, Том-2. С.34.

95. Холодный С.Д., Серебрянников С.В., Боев М.А. // Методы испытаний и диагностики в электроизоляционной и кабельной технике: учебное пособие. / М. Издательский дом МЭИ, 2009. - 232 с.

96. Боев М.А., Зин Мин Латт. // Затухание мощности сигнала в оптическом волокне при воздействии раздавливающего усилия на внутриобъектовые оптические кабели. // Журнал "Кабели и провода" 2016 г, №6(361)-С.24-26.

97. М.А Боев, Аунг Хаинг У. Исследование влияния механических и климатических воздействий на характеристики оптических кабелей для локальной вычислительной сети. «Вестник МЭИ», № 1, 2012 г. С. 75-77.

98. Линейная регрессия. Использование метода наименьших квадратов: http://testent.ru/publ/studenty/vysshaj a_matematika/linejnaj a_regressij а^ро^о vanie_metoda_naimenshikh_kvadratov_mnk/3 5-1-0-1149

99. Боев М.А., Зин Мин Латт. //Современные конструкции внутриобъектовых оптических кабелей для широкополосного доступа. // Журнал "Кабели и провода" 2016 г, №5(360)-С.31-36.

100. Боев М.А., проф., Зин Мин Латт, асп.,//Измерение параметров внутри объектового оптического кабеля при механическом воздействии//. 16-я Международная конференция "Электромеханика, электротехнологии,

электротехнические материалы и компоненты МКЭЭЭ-2016 (ICEEE-2016)", 19-24 сентября, Крым, Алушта, 286 с. с. 69-70. 101. Боев М.А., Зин Мин Латт.// Температурная зависимость передаточных характеристик оптического кабеля предназначенного для ШПД.//21-я Международная научно-техническая конференция радиоэлектроника, электротехника и энергетика 26-27 февраля 2015, Москва, Том-2. С.133.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Утверждаю:

внедрения результатов, полученных

АКТ

аспиранта Зин Мин Латта на тему: «Разработка оптических кабелей для абонентов широкополосного доступа»

Для реализации процесса глубокой информациализация необходимы соответствующие технические средства связи, одним из таких средств являются оптические кабели. Ведущим производителей оптических кабелей связи является общество с ограниченной ответственностью «Еврокабель 1», расположенное в г. Щелково Московской области. Область применения оптических кабелей расширяется, что требует создания новых конструкций кабелей. Поэтому 000«Еврокабель 1» постоянно ведет такую работу, при этом решают вопросы применения новых материалов и совершенствования технологии производства кабелей.

В диссертационной работе аспирант Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» Зин Мин Латт приводит расчет конструкций оптических кабелей, предназначенных для монтажа внутри различных объектов, и предлагает технологию изготовления таких кабелей. Изготовление опытных образцов кабелей и проведенные испытания подтвердили работоспособность кабелей. Кабели, разработанных конструкций, внесены в ТУ 3587-003-58743450-2014, изготавливают на предприятии 000«Еврокабель 1» и реализуют потребителям.

Технический директор

В.О. Овсянников