+7 (495) 796-95-43
+7 (495) 979-19-91

Москва, ул. Выборгская, д 20 к.2

Руководство по проектированию и строительству волоконно-оптических сетей широкополосного доступа FTTН в районах малоэтажной застройки (Часть 2.)

Часть 1.   Часть 2.  Часть 3.  Часть 4.  Часть 5.  Часть 6.

Основные термины и определения

1.6 « Сварные либо разъемные соединения?»

Как уже неоднократно отмечалось, успешное развертывание сети FTTН требует тщательного планирования и надлежащего исполнения. Переход от этапов лабораторных исследований и строительства опытных зон к полномасштабному развертыва- нию сети чреват многими серьезными проблемами. Одной из таких проблем является развертывание волоконно-оптической сети с минимально возможной стоимостью в ограниченные сроки, одновременно создавая инфраструктуру, которая будет обладать достаточной гибкостью и надежно- стью, обеспечивая развитие и надежную работу сети в будущем. Механический подход к решению задач минимизации стоимости и повышения надежности работы сети приводит в выводу о целесообразности применения сварного соединения оптического волокна на всех участках сети. Реальность заключается в том, что такая экономия на начальных затратах быстро «съедается» возрастающими расходами на обслуживание и суще- ственно меньшей гибкостью сети. Нельзя игнорировать тот факт, что использование разъемных соединений на станционной части сети стало обычной практикой. Операторы давно осознали все плюсы разъемных соединений, которые обеспечивают возможность локализации неисправностей, реконфигурирования сети и подключение новых услуг и сервисов. Было бы логичным использовать преимущества разъемных соединений и в сетях доступа, построенных по технологии FTTH.

схема построения сети PON (ПОН)

Рис. 6. Общая схема построения сети по участкам

Рассмотрим топологию сети FTTН, лежащую за пределами узла связи (рис. 6).
Сеть состоит из устройства ввода опорного магистрального кабеля, узла зоновой агрегации, зонового магистрального кабеля, узлов абонентской агрегации, абонентского распределительного кабеля, устройств ввода абонентского распредели- тельного кабеля в здание, внутридомой кабельной инфраструктуры.
Очевидно, что на каждом участке сети будут существовать точки соединения оптических волокон. При выборе способа соединения волокон нужно дать ответ на следующие вопросы:
• Как часто необходим доступ к зоне соединения?
• Какова квалификация персонала, имеющего доступ в конкретной зоне соединения?
• Какие условия необходимы для проведения монтажных работ?
• Какие требования предъявляются к скорости проведения монтажных работ?
• Какие инструменты и оборудование необходимо для осуществления доступа?
• Какие последствия влечет за собой доступ к зоне соединения?
Как правило, доступ к местам соединения оптических волокон необходим в следующих случаях:
– строительство и модернизация линии связи;
– проведение приемо-сдаточных измерений;
– проведение плановых измерений и регламентных работ;
– локализация места повреждения и ремонтно-восстановительные работы на сети.
При этом лишь последние две причины могут требовать регулярного доступа к месту соединения, что предъявляет повышенные требования к операционным расходам и времени осуществления такого доступа.

Из сказанного можно сделать вывод о целесообразности применения разъемных соединений при строительстве сетей доступа. Необходимо лишь принять решение о правильном техническом решении для обеспечения разъемного соединения. Не вызывает сомнения тот факт, что строительство и эксплуатация сетей доступа в условиях малоэтажной застройки происходит совершенно в других условиях по сравнению с ситуацией в многоэтажных зданиях. Сеть в зонах малоэтажной застройки является объективно распределенной. Элементы сети располагаются удаленно друг от друга, невозможна утановка оборудования в подвалах, чердаках, технических этажах, где существует защита элементов сети от воздействия агрессивной внешней среды. В таких условиях особенно остро встает вопрос о необходимом уровне защиты критических элементов сети от пыли, перепадов температур, влажности и химически агрессивных веществ. Возможны два способа защиты критически важных компонентов системы:
– применение боксов, шкафов, муфт, обеспечивающих герметичность закрытия дверей, кабельных вводов, заглушек и пр. В этом случае все работы по модернизации, проведению измерений, поиску неисправностей проводятся внутри боксов, шкафов или муфт. При этом внутреннее содержимое подвергается воздействию внешней среды, требуются спе- циальные инструменты и, кроме этого, предъявляюся определенные требования к квалификации монтажников;
– применение боксов, шкафов, муфт, не требующих повторного вскрытия при проведении работ по подключению або- нентов или проведении регламентных работ. Именно такие решения находят применение в таких отраслях как горячие цеха, химическая промышленность, системы автоматики, горнорудная промышленность. Все подключения абонентских устройств, измерения проводятся с использованием герметичных разъемов (рис. 8).

Муфта для FTTH с внешними герметичными разъемами

Рис. 8. Муфта с внешними герметичными разъемами

 В качестве примера рассмотрим особенности применения обоих решений, объединив ключевые параметры в табл. 4:

Таблица 4. Сравнение оборудования с внутренними и внешними разъемами

Характеристики Шкафы и муфты с внутренними
разъемами
Муфты с внешними герметичными
разъемами
Необходимость вскрытия корпуса при подключении абонента Да Нет
Необходимость вскрытия корпуса при проведении измерений Да Нет
Возможность применение абонентского кабеля усиленной конструкции Нет Да
Необходимость выкладки волокна или кабеля внутри муфты Да Нет
Возможность повреждения внутренних элементов при проведении монтажных работ Да Нет
Воздействие факторов внешней среды на внутренние элементы при проведении монтажных или регламентных работ Да Нет
Требования к квалификации монтажников Повышенные Низкие
Скорость подключения/отключения абонентского кабеля Средняя Высокая
Степень защиты компонентов IP55 IP68

1.6.1 Упрощение процесса тестирования сети

Первой причиной, диктующей необходимость использования разъемного соединения, является необходимость наличия контрольных точек доступа. Локализация неисправностей в сети FTTН может представлять собой непростую задачу. Как пра- вило, работы по локализации неисправностей в волоконно-оптической сети связаны с использованием оптического рефлекто- метра (OTDR). Рефлектограмма укажет, на каком участке сети имеется проблема. Трудности использования рефлектометров в сети PON мы уже упоминали.
Вторая проблема, возникающая при локализации неисправностей, связана с сохранением подачи услуг имеющейся группе абонентов при возникновении проблем в сети лишь у нескольких абонентов. В таких случаях необходимо про- ведение измерений на участке от OLT до ONT. В случае сварного соединения волокон оператору необходимо подваривать измерительные пигтейлы, что приводит к длительным перерывам в подаче услуг и к вероятности повреждений исправных волокон.

1.6.2 Эффективные инвестиции

Заметим, что при поэтапном подключении абонентов возможен сценарий постепенного роста емкости сети и, как следствие, более эффективное использование денежных средств. В качестве примера можно рассмотреть оптическую сеть с каскадным построением сплиттерного поля и абонентским кластером из 4 абонентов.
На первом этапе развития сети предполагается, что инвестиции осуществляются лишь в основные элементы сети, модернизация которых невозможна либо требует значительных затрат. К таким элементам можно отнести магистральные кабели и узлы агрегации. Вместе с тем возможно избежать чрезмерных затрат на начальном этапе, применяя небходимымый минимум сплиттеров. В случае наличия лишь одного абонента в кластере либо отсутствия таковых вообще, имеет смысл не устанавливать в абонентском узле агрегации сплиттер второго уровня. Первый абонент подлючается непосредственно к волокну зонового магистрального кабеля. Такая ситуация во многих случаях позволяет достигнуть показателя 25% подключенных абонентов, экономя при этом значительные средства. Лишь в момент появления второго возникает необходимость в сплиттере. С некоторыми вариациями такие рассуждения справедливы и при использовании топологии с централизованным построением сплиттерного поля.
Таким образом, если обеспечить быстрый и недорогой способ расширения возможностей сети, то можно сократить срок окупаемости инвестиций. Именно такие возможности предоставляет разъемное соединение.

1.6.3 Последствия применения коннекторов в сети

Как уже отмечалось ранее, наличие разъемных соединений в сети предоставляет определенные преимущества, но при- менение коннекторов везде, где возможно, приводит к заметному удорожанию сети. Коннекторы следует применять, если это экономически оправдано и не приводит к значительным потерям оптического сигнала.
В качестве примера рассмотрим зоновый узел агрегации с установленными сплиттерами 1×32 (рис. 9).
Все коннекторы установлены в заводских условиях. Выходы сплиттеров коммутируются с входом зонового магистрально- го кабеля с помощью патчкордов, реализуя схему «кросс-коннект». Добавление сплиттеров происходит по мере заполнения сплиттерного поля, т.е. по мере необходимости. Такой подход позволяет реализовать максимально гибкую схему подключения абонентов, но приведет к удорожанию системы и даст порядка 0.6 дБ прямых потерь на три пары коннекторов. Такие опти- ческие потери могут привести к сокращению протяженности сети на 0.5–1 км, и, как результат, не позволят подвести сеть к удаленным зданиям.
В качестве альтернативы можно исключить из схемы патчкорды и осуществлять коммутацию с помощью пигтейлов сплиттеров. Таким способом мы сокращаем количество коннекторных пар, некритично снижаем гибкость системы в целом. Следует подумать лишь о том, как гарантировать отсутствие повреждений дорогостоящего сплиттера при проведении ком- мутаций.

Схема зонового узла агрегации (1×32 сплиттеры)-pon

Рис. 9. Схема зонового узла агрегации (1×32 сплиттеры)

Возможны и другие причины, которые могут повлиять на решение о выборе способа соединения волокон. Например, использование аналогового видеосигнала предполагает возможность подачи на вход сплиттера мощности порядка 20 дБм. В случае попадания такого сигнала на сетчатку глаза высока вероятность потери зрения. Для исключения таких ситуаций воз- можно принятие решения о сварном соединении волокон опорного магистрального кабеля и входа сплиттера.

1.6.4 Сохранение оптических параметров сети в течение времени

Проектирование сети ставит перед собой, в том числе, задачу обеспечения правильного баланса между начальными затра- тами на оборудование и эксплуатационными расходами на обеспечение долговременной работоспособности сети. Коннекторы являются более дорогим решением по сравнению со сварным соединением с точки зрения стоимости материалов. Но при планировании сети мы всегда должны оценивать и расходы на эксплуатацию и модернизацию сети.
Оптические параметры разъемного соединения существенно улучшились за последние несколько лет. Новые индустри- альные стандарты и внедрение более эффективных технологических процессов привело к улучшению значений вносимых и обратных потерь. Непрерывная работа по тестированию оптических коннекторов позволяет сделать вывод о сохранении заявленых параметров на протяжении многих лет даже в тяжелых климатических условиях.
Практический опыт эксплуатации не выявил существенногго ухудшения оптических параметров сети в случае применения разъемных соединений, изготовленных из высококачественных компонентов.
Разумное использование коннекторов приведет к оптимальным параметрам сети при обеспечении экономической эффек- тивности и гибкости инфраструктуры, т.е. к преимуществам, которые не могут быть достигнуты лишь путем применения сварных соединенией.

1.7 Оптический кабель на линиях электропередач при строительстве оптической сети доступа

В настоящее время на сетях малоэтажной застройки наибольшее распространение получили следующие виды оптиче- ского кабеля: полностью диэлектрический оптический самонесущий кабель (ОКСН или ADSS), оптический навивной кабель (ОКН или Wrap PC) и оптические прикрепляемые кабели (ОКП или Externally Attached). Рассмотрим наиболее существенные с практической точки зрения требования к ОК, возникающие при проектировании сетей доступа в условиях малоэтажной застройки.
При выборе технологии строительства сети необходимо принимать во внимание следующие исходные данные:
– климатические условия;
– рабочее напряжение конструктивов линий электропередач в случае размещения на них ОК;
– рельеф местности, наличие пересечений;
– количество волокон;
– требования по выбору ОК, связанные со спецификой строительства/эксплуатации, а также срок службы, который для большинства выпускаемых в настоящее время кабелей составляет не менее 25 лет.

1.7.1 ОКСН

Оптические самонесущие диэлектрические (неметаллические) кабели (ОКСН) предназначены для монтажа на опорах действующих ВЛ с подвеской либо ниже фазных проводов (обычно на уровне нижней траверсы), либо по оси опоры линии электропередач в точке «нулевого потенциала».
Опыт многих проектов в различных странах мира показал, что кабели типа ОКСН являются весьма привлекательной воз- можностью превращения ВЛ электропередачи в воздушную линию связи. Смысл их применения традиционными оператора- ми связи заключается в том, что такое решение позволяет «разделить» собственность — кабель не является неотъемлемой частью линии электропередач и подвешивается, как правило, ниже фазовых проводов. Это является преимуществом, так как многие традиционные операторы — поставщики услуг связи хотят иметь свой, отдельный от энергосистем оптический кабель.
Одним из наиболее важных решений при разработке технического проекта сети на ОКСН является выбор ОК соответству- ющей конструкции, который мог бы выдержать различные напряжения, возникающие в кабеле в процессе строительства и эксплуатации. Важными характеристиками конструктивного исполнения ОКСН являются допустимые внешние механические нагрузки, такие как ветровая, гололедная и нагрузка собственного веса. При разработке подобного проекта важно понимать и учитывать влияние наведенных на ОКСН токов и напряжений, возникающих под действием соседних фазовых проводов. Для этого требуется знание свойств материалов, из которых изготовлен ОК, и правильный выбор (расчет) точек подвески ОКСН на опорах линии электропередач, чтобы минимизировать наведенные токи без уменьшения расстояния ОК от земли или увеличения риска контакта (перехлеста) кабеля с фазными проводами. Обычно для успешного проектирования и монтажа ОКСН необходим полный анализ распределения электрических полей по поперечному сечению линии электропередач, включая сечения по оси опор линии электропередач. Также очень важно иметь в виду, что только используя специальную арматуру можно обеспечить надежную работу ОКСН. В качестве силовых элементов ОКСН обычно применяют арамидные нити и/или стеклопластик. Из-за возникающей индукции от подвешенных параллельно фазовых проводов и явления так называемого сухого дугового разряда, возникающего после загрязнения оболочки ОКСН из-за наведенных потенциалов электромагнитного поля, применение металлических силовых элементов не рекомендуется. Типовая конструкция оптического кабеля (ОКСН)

Рис. 10. Типовая конструкция ОКСН


Наиболее распространенная конструкция ОКСН представляет собой оптический сердечник модульной скрутки, защищен- ный арамидными нитями, которые используются в качестве армирующих элементов (рис. 10). При этом ОВ находятся внутри трубок (модулей), выполненных из прочного полибутилентерефталата (ПБТ) или полиамида, которые заполнены водоотталки- вающим гелем. Различные компании используют, как правило, 5- или 6-элементную скрутку на центральный элемент, выпол- ненный в виде стеклопластикового стержня, который, обладая отрицательным температурным коэффициентом, «держит» конструкцию при высоких температурах. Поверх скрученных модулей накладывается полиэтиленовая оболочка типа ПЭВП или ПЭНП, в зависимости от необходимой стойкости к раздавливанию. Для конструкций ОКСН, обеспечивающих баллистическую стойкость, внутренняя оболочка выполнена из специальных материалов повышенной прочности. На промежуточную оболочку приклеиваются арамидные нити, которые укладываются, как правило, в два слоя противоположного повива. Прочная внешняя оболочка обеспечивает защиту ОКСН от внешних воздействий. Предусмотрены варианты оболочки с повышенной стойкостью к электрическому пробою и агрессивным средам. Данные модификации рекомендованы для применения в тех случаях, когда велика напряженность внешнего электрического поля, или если предполагается эксплуатировать изделие в загрязненных средах, когда обычная изоляция может оказаться недостаточно эффективной.
Теоретически можно разработать ОКСН для очень большой длины пролета ВЛ из-за его малой массы, однако, для проле- тов длиной более 500 м ОКСН выпускают редко, поскольку цена на кабель растет логарифмически с увеличением количества используемых арамидных нитей. Кабель типа ОКСН удобно подвешивать и осуществлять его стыковку. В настоящее время выпускаются и поставляются ОКСН емкостью свыше 100 ОВ.

1 .7.2 ОКН

На существующих линиях электропередач, находящихся в хорошем состоянии, применялись различные технологии по под- соединению ОК к несущим проводам линии: с помощью ленты, зажимов и навивки. Навивка, как показала практика, оказалась наиболее удачной из всех этих технологий по всем показателям, таким как надежность системы, низкая стоимость монтажа, малые затраты на эксплуатацию, продуктивная работа, и на сегодняшний день является наиболее жизнеспособной технологией присоединения ОК. Основная идея этой технологии состоит в том, чтобы использовать уже существующий грозозащитный трос или один из фазовых проводов в качестве несущего проводника, на который наматывается специальный ОК — ОКН (рис. 11). При этом ОКН может быть малогабаритным и иметь малую массу (около 40–50 кг/км), так как основная силовая нагрузка в этом случае приходится на несущий проводник. Для ОКН емкостью в 24 ОВ его диаметр составляет порядка 6 мм. Никаких работ по усилению несущей структуры не требуется, поскольку дополнительные нагрузки, привносимые ОКН, ничтожны.
Испытания в аэродинамической трубе как с моделированием гололеда, так и без него, и более чем двадцатилетняя практика применения ОКН показали, что навитый ОК не вызывает появления нестабильностей и неустойчивых состояний в несущем проводнике. Следует также отметить, что спирально навитый ОКН дополнительно помогает противостоять вибра- ции и раскачиванию грозотроса или фазного провода с кабелем так, как это делает петля спирали, намотанная вокруг трубы, при сильном ветре.
Конструкция оптического кабеля ОКН

Рис. 11. Конструкция ОКН

Современные кабели типа ОКН разработаны для навивки на грозотрос линии электропередачи любого номинального напряжения или на фазный провод линии электропередачи напряжением до 150 кВ при обеспечении равномерного и постоян- ного тяжения кабеля. ОКН обеспечивают целый ряд преимуществ при строительстве сетей, включая возможность их навивки на грозотрос действующих линии электропередачи при достаточно высокой скорости подвеса и монтажа.
В ОКН вокруг центрального силового стержня располагаются трубки со свободно уложенными ОВ вместе с заполнителем и системой водоустойчивости, заключенными в специальную внешнюю оболочку. Кабель должен обеспечивать защиту от воз- действия как электромагнитных полей, наведенных параллельно проходящими фазовыми проводами, так и от любых внешних факторов и нагрузок, например, клевки птицами или выстрелов из огнестрельного оружия.
По всей длине ОКН, независимо от навивки и нагрузки на кабель, должно обеспечиваться нулевое напряжение в ОВ. С этой целью для защиты внутренних ОВ от проникновения влаги и предотвращения воздействия возможных внешних нагру- зок свободно уложенные трубки с ОВ заполнены специальным гелем.

1.7.3 Выбор технологии ВОЛС-ВЛ

В процессе планирования и принятия решения по выбору технологии оптической сети следует учитывать и принимать во внимание различные факторы, такие как конструкция, класс напряжения и состояние линии электропередачи, географиче- ские особенности региона, климат, желательное время инсталляции, вопросы, связанные с последующем гарантийным обслу- живанием, общая стоимость проекта и надежность системы. Несмотря на то, что начальное вложение капитальных затрат является важной статьей расходов, непродуманная эксплуатация оптической сети может существенно увеличить затраты и даже привести к значительным потерям не только телекоммуникационных услуг, но и поставок электроэнергии. Поэтому очень важно выбрать правильную систему оптической сети как с технической точки зрения, так и с экономической.
Метод протяжки или тяжения ОК является единственным, которым обычно рекомендуется производить подвеску и монтаж кабелей типа ОКСН. Метод раскатки и подвески ОК тяжением состоит в том, что сначала через монтажные блоки пропускают легкий шнур (что необязательно), который используется для протяжки более прочного тянущего каната (лидер-троса), к кото- рому затем крепят кабель ОК. В процессе протяжки кабеля осуществляется контроль его тяжения, и в процессе монтажа ОК обеспечивается необходимая величина усилия для его тяжения для установки проектных значений стрел провеса кабеля на каждом пролете между опорами линии электропередачи.
Основное оборудование, необходимое для раскатки и подвески ОК методом тяжения, включает тянущее устройство с катушкой или барабаном, натяжное устройство с барабаном ОК и тормозом (тормозную машину), монтажные блоки, устрой- ства, препятствующие скручиванию ОК, шарниры, витой кабельный зажим («чулок»).
Монтаж сети с применением кабеля типа ОКН осуществляется с использованием специального оборудования, которое поставляет фирма-производитель ОКН (навивная машина с комплектом вспомогательного оборудования). Таким образом, фирма-производитель поставляет не только ОК, но и предоставляет технологию подвески и монтажа ОКН. Это несколько сужает область применения ОКН, однако дает гарантии на смонтированный комплекс оптическая сеть — линия электро- передачи, в отличие от производителей ОКСН, которые, как правило, несут ответственность только за поставленный ОК. Монтажное оборудование для подвески ОКН малогабаритное и позволяет обеспечить высокую скорость монтажа, беспрерыв- ную работу, работу без снятия напряжения. Технология подвески ОКН является идеальным методом проведения монтажных работ при переходах ОК через водные преграды, городские кварталы и другие подобные объекты, а также в труднодоступной и горной местности. При этом не требуется возводить специальные сооружения при пересечении сетью автомобильных или железных дорог. Применение метода подвески ОКН позволяет строить сеть со средней скоростью прокладки примерно до 4 км кабеля за смену.

Часть 1.   Часть 2.  Часть 3.  Часть 4.  Часть 5.  Часть 6.

Основные термины и определения

© ООО Кросс-Контакт 2020 Термоусаживаемые трубки и другие изделия. Сайт создан Смузи-Студио