Физика/ 7. Оптика

Алькина А.Д., Какимова К.Ш., Жантуганова Т.С.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

КЛАССИФИКАЦИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Несмотря на положительные результаты и моменты использования волоконно – оптических линий передачи (ВОЛП) присутствуют недостатки связанные с особенности распространения информационного сигнала в оптическом волокне, его конструкции связанной с критичности его к различного рода внешним воздействиям и нагрузкам. Отличительной особенностью оптического кабеля (ОК) по сравнению с электрическими является наличие кварцевого волокна вместо меди, которое подвержено старению, деградации и может явиться причиной выхода кабеля из строя. Поэтому необходимо отдельно рассмотреть ОВ и отдельно оптического кабеля ОК в целом.

Особенностями внедрения оптических технологий прежде всего – это огромная территория Казахстана, занимающей 9 место в мире по площади земной суши с относительно низкой плотностью населения, приходящейся на одного жителя, из-за чего для целей обеспечения связью необходимо создавать протяженные магистральные и внутризоновые линии с большим объемом ОК различного типа и другого технического оборудования. Экономические последствия этого – относительные затраты в 2,3 раза больше по сравнению со среднемировыми затратами. Надо иметь в виду и такую особенность, что Казахстан в значительной своей части находится в зоне сурового умеренного климата с резким перепадом температур. Важным моментом в обеспечении нормативной надежности и эффективности эксплуатации оптических направляющих систем на протяжении длительного срока эксплуатации ОК является актуальным вопрос устранения факторов негативного влияния внешних механических нагрузок на ОВ и кабель в целом, а также на систему передачи в целом [1].

Создание методов позволяющих оценить и устранить негативное влияние внешних факторов, в частности изгиба, которые снижают надежность ВОЛП и служат причиной увеличения потерь условиях эксплуатации АО Казактелеком основанного на системном иерархическом подходе, является новизной и решает актуальную задачу прикладного направления. ВОЛП является одной из консервативных частей телекоммуникации, так как ОК должен эксплуатироваться значительный срок, на основание значительных капитальных и трудовых затрат.

Установлено, что при соблюдении технических режимов изготовления ОВ и обеспечении защиты их от атмосферно-климатических воздействий волокна могут находиться в эксплуатации порядка 25 лет. Основные трудности определения надежности и срока службы ОК в целом связаны с эксплуатационной проверкой полученных аналитических данных. Срок 25 лет слишком большой, поэтому целесообразно в качестве предварительной оценки параметров надежности ОК использовать имеющийся большой опыт применения электрических кабелей симметричной и коаксиальной конструкции в различных регионах страны. Конструктивные решения и основные материалы в ОК, кроме волокна, те же, что и в электрическом кабеле. Действительно, оптические кабели (ОК), в отличие от аппаратурных средств передачи, временные циклы смены поколений которых постоянно укорачиваются, являются самым консервативным компонентом телекоммуникационной сети. Это связано с тем, что проложенные ОК обречены служить много лет, поскольку их замена сопряжена со значительными материальными затратами и трудоемкостью. Консерватизм ОК, с одной стороны, и почти неограниченная возможность увеличения их пропускной способности в процессе эксплуатации, с другой, доминирующие факторы, которые заставляют искать оптимальные решения еще на начальном этапе создания телекоммуникационной линии, для обеспечения ее высоких технико-экономических показателей, надежности и востребованной пропускной способности в течение всего срока службы ОК. Оптическое волокно подвержено воздействию водородной коррозии, влаге, термомеханическим воздействиям, кроме того оно испытывает остаточные термоупругие напряжения. Все эти факторы приводят к тому, что на поверхности волокна появляются микротрещины и происходит его разрушение. За счет радиации на поверхности возникают пятна затемнения и возрастает затухание. Поэтому ОК снаружи должны иметь соответствующие покрытия и оболочки, защищающие его от радиации, воды и других атмосферно-климатических воздействий [1].

Для повышения надежности и срока службы ОК рекомендуется: защищать кабель от воды и механических повреждений, прокладывать его в полимерных трубах и ставить их под газовое давление, использовать традиционные. Методы повышения надежности, состоящие в увеличении глубины прокладки кабеля и применении грозозащитных тросов.

Проблема надежности ВОЛС охватывает широкий круг вопросов и по своей сути является комплексной проблемой. Несмотря на важность и практическую значимость проблеме надежности ВОЛС посвящено не так много работ. Однако подробное рассмотрение вопросов и параметров надежности ВОЛС-ВЛ далеко выходит за рамки настоящей статьи и требует отдельного специального рассмотрения. Здесь считаем возможным дать лишь введение в общее понимание проблемы и привести некоторые основные параметры надежности и общую оценку механизмов отказов ВОЛС-ВЛ. Основой для рассмотрения и комплексного анализа проблем надежности ВОЛС являются результаты, представленные и обобщенные в Правилах и в работах. Учет требований к ОК по показателям надежности и основных факторов, влияющих на надежность ВОЛС, позволяют определять допустимые параметры надежности составных частей и участков ВОЛС, что является крайне важным при планировании и проектировании ВОЛС. Известно, что воздушные кабельные линии связи гораздо меньше подвержены повреждениям, нежели кабели, уложенные в грунт, главным образом из-за механизированных раскопок. Некоторые авторитетные источники заявляют, что повреждаемость ОК-ВЛ примерно в сто раз ниже, чем кабелей уложенных в грунт [2].

Основные причины отказов ОК-ВЛ. Существует ряд основных причин повреждения и выхода из строя ОК-ВЛ. Это скрытый брак при производстве ОК, маловероятный случай ввиду того, что практически все производители ОК сертифицированы по системе ISO 9000, и контроль на стадии производства гораздо легче организовать, чем на более поздних стадиях. Некачественный монтаж, обычно вскрывается при введении ВОЛС в эксплуатацию, и в большинстве случаев может быть исправлен и устранен в сжатые сроки. Это может произойти со всеми тремя типами ОК-ВЛ. Неподходящая арматура - это в основном проблема для ОКСН, реже для ОКГТ. Повреждения из-за влияния электромагнитного поля – это в основном проблема ОКСН, и только на ВЛ выше 110кВ. Вандализм, примерно треть всех повреждений, как правило, возникает в результате вандализма, в основном из-за стрельбы из охотничьих ружей, воровства, столкновения автомобилей с опорой. Природные явления и стихийные бедствия, такие как пожар под ВЛ могут повредить любой тип ОК-ВЛ. Самопроизвольный обрыв ОВ, например усталость, накапливаемая ОВ, приводит к их обрыву в ОК. Этому явлению более подвержены ОК с плотной упаковкой волокон и существенно реже остальные типы ОК.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Влияние деформаций на пропускание оптического волокна (http://www.2a-systems.ru/newsdesk_info.php/newsPath/13/newsdesk_id/108)

2 Овчинникова И.А., Семенов П.А. Исследования влияния внешних факторов на элементы конструкций оптических кабелей // Кабели и провода, 2009, №3, с. 8-9