Технические характеристики оптических кабелей связи

Лабораторный практикум

по курсу «Линии связи»

для студентов направления 5522200 «Телекоммуникации»

(оптические кабели)

Ташкент 2004

Содержание

стр.

Лабораторная работа № 1-О

«Изучение конструкций оптических кабелей связи фирмы

«CORNING CABLE SYSTEMS» ………………………………………. 3

2. Лабораторная работа № 2-О

«Изучение конструкций оптических кабелей связи фирмы

«FUJIKURA» ……………………………………………………………. 20

3. Лабораторная работа № 3-О

«Изучение конструкций оптических кабелей связи для локальных

вычислительных сетей»………………………………………………. 35

4. Лабораторная работа № 4-О

«Входной контроль оптического кабеля фирмы “FUJIKURA”»… 56

5. Лабораторная работа № 5-О

«Измерение затухания оптических волокон тестером фирмы

«LASER PRECISION»…………………………………………………. 80

6. Лабораторная работа № 6-О

«Измерение дисперсионных характеристик оптических

кабелей»………………………………………………………………… 94

7. Лабораторная работа № 7-О

«Измерение затухания оптических кабелей» ……………………... 103

8. Лабораторная работа № 8-О

« Монтаж волоконных световодов оптических кабелей связи»… 114

9. Лабораторная работа № 9-О

«Монтаж волоконных световодов сварочным аппаратом

FSM – 30S»…………………………………………………………….. 134

10. Лабораторная работа №10 – О

«Монтаж оптических кабелей с использованием муфты

UCSO – 4-6»…………………………………………………………. 155

Лабораторная работа № 1 - О

Изучение конструкций волоконно – оптических кабелей связи фирмы «CORNING CABLE SYSTEMS»

Цель работы

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

- знать типы и марки оптических кабелей фирмы “Corning Cable Systems”;

- знать элементы конструкций оптических кабелей и их назначение.

Задание

2.1. Изучить конструкции основных типов оптических кабелей связи

фирмы“CORNING CABLE SYSTEMS”.

2.2. Определить область применения этих кабелей, маркировку и пропускную способность (количество обеспечиваемых телефонных каналов).

Оборудование рабочего места

3.1. Набор оптических кабелей связи (макет).

3.2. Набор измерительных инструментов.

Порядок выполнения работы

4.1.Изучить конструкцию оптического кабеля фирмы“Corning Cable Systems”.

Начиная с наружных покровов, студенты должны последовательно выделить конструктивные элементы кабеля, измерить их размер и дать им характеристику.

По результатам измерения размеров элементов и изучения конструкции кабеля заполнить табл. 4.1.

4.2. В табл. 4.2 занести технические характеристики кабеля, область применения и организуемое количество каналов.

4.3.Выполнить чертеж поперечного сечения кабеля в масштабе 5:1.

Содержание отчета

5.1. Результаты изучения конструкции кабеля в виде таблиц 4.1 и 4.2.

5.2. Чертеж поперечного сечения изучаемого оптического кабеля.

Рис. 5.1. Процесс самотестирования прибора LP-5025

Таблица 4.1

Изучение конструкции оптического кабеля

Порядок разборки	Элементы конструкции кабеля	Характеристики элементов и их размеры
	Диаметр кабеля, мм
	Влагозащитная оболочка: конструкция, материал, толщина, мм
	Бронепокровы: конструкция, материал, толщина, мм,
	Подушка: конструкция, материал
	Внутренняя оболочка: конструкция, материал, толщина, мм
	Силовые элементы: конструкция, материал
	Поясная изоляция: конструкция, материал
	Построение сердечника
	Оптический модуль: количество, конструкция, материал,диаметр, мм
	Количество оптических волокон в модуле, в кабеле
	Кордели заполнения: количество, конструкция, материал,диаметр, мм
	Центральный силовой элемент: конструкция, материал, диаметр, мм
	Марка кабеля

Таблица 4.2

	Технические характеристики	Параметры
	Рабочая длина волны, мкм
	Организуемое число каналов по двум волокнам. Применяемая ЦСП SDH. Скорость передачи информации.
	Общее число каналов, организуемое по данному кабелю
	Сеть связи, на которой используется данный кабель

Технические характеристики оптических кабелей связи

6.1. Маркировка кабелей фирмы “Corning Cable Systems”(США - Германия)

Стандарты на маркировку кабелей, используемые Германской кабельной промышленностью, разработаны VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker – Association of German Electrical Engineers) Ассоциацией Германских Электроинженеров.

Для волоконно-оптических кабелей связи используются буквенные и цифровые обозначения, приведенные в табл. 6.1.

Линейные кабели

Кабели, прокладываемые за пределами телефонных станций (междугородных и городских) носят название линейных. По условиям прокладки они в основном рассчитаны на грунт, телефонную канализацию или коллекторы метро.

На междугородных волоконно-оптических линиях связи для прокладки в телефонной канализации и грунте используются кабели типа A-DF (ZN) 2Y (SR) 2Y.

На рис. 6.1. показана конструкция кабеля марки A-DF (ZN) 2Y (SR) 2Y 3x6 E 9/125 0.36 F 3.5 + 0.22H 18 LG.[1, 2]

Центральный силовой элемент 1 кабеля выполнен из стеклопластика. Одномодовые волокна 2 типа Е 9/125 расположены в термостойких фторопластовых трубках 3, называемых модулями.

Вокруг центрального силового элемента скручен повив из трех модулей и двух полиэтиленовых корделей заполнения 4. На сердечник кабеля наложено два слоя – крепированной бумаги 5 и текстильных волокон 6. Внутренняя оболочка кабеля 7 из полиэтилена. Под стальной гофрированной оболочкой 9 находится подушка из крепированной бумаги 8. Стальная оболочка покрыта полиэтиленовым шлангом 10 (внешняя оболочка). Кабель герметизирован заполнителем 11.

Расшифровка марки кабеля A-DF (ZN)2Y (SR)2Y 3 x 6 Е 9/125 0,36 F 3,5+0,22 H18 LG производится следующим образом:

A – линейный кабель;

D – модуль многоволоконный, заполненный;

F – сердечник кабеля в гидрофобном заполнении;

(ZN)2Y – полиэтиленовая оболочка, внешняя;

(SR) – гофрированная стальная оболочка;

2Y – внутренняя полиэтиленовая оболочка;

3 - количество модулей;

6 – количество волокон в модуле;

Е – одномодовое волокно стекло/стекло;

9 – диаметр модового поля, мкм;

125 – диаметр оболочки волокна, мкм;

0,36 - коэффициент затухания, дБ/км;

F - длина волны 1,3 мкм;

3,5 - уширение импульса (за счет дисперсии), пc/нм*км;

0,22 - коэффициент затухания, дБ/км;

Н - длина волны 1,55 мкм;

18 - уширение импульса (за счет дисперсии), пc/нм*км;

LG - сердечник повивной скрутки.

Толщина внешней оболочки кабеля из полиэтилена составляет 1,5 мм, стальной гофрированной оболочки 0,155 мм, с высотой гофра 0,4 мм с полимерным слоем толщиной не менее 0,05 мм. Диаметр модуля или корделя заполнения 2 мм. Диаметр центрального силового элемента 2 мм. Строительная длина кабеля 2000 м. Прокладка кабеля допустима при температуре от –5 ⁰С до +50 ⁰С. Работа кабеля предусмотрена при температуре от -20 ⁰С до +60 ⁰С.

В коллекторах метро обычно прокладывается кабель такого же типа, однако с пожаробезопасной оболочкой из поливинилхлорида. Это конструктивное изменение учитывается в марке кабеля таким образом - A - DF (ZN) Y (SR) 2Y 3 x 6 E 9/125 0.36 F 3.5 + 0.22 H 18 LG.

Для прокладки в каналах телефонной канализации применяются кабели типа A-D (ZM) (SR) 2Y. Эти кабели имеют стальную гофрированную оболочку. Внешняя полиэтиленовая оболочка армирована двумя стальными проволоками, воспринимающими нагрузку при затягивании кабеля в канализацию. Сердечник кабеля одномодульной конструкции, т.е. все волокна располагаются в одной фторопластовой трубке.

По области применения этот кабель универсален. Он может быть использован как для междугородной связи, так и для волоконно-оптических линий межстанционной связи между АТС.

На рис. 6.2. показана конструкция кабеля марки A-D (ZM) (SR) 2Y 1 x 8 E 9/125 0.38 F 3.5 + 0.23 H 18. Одномодовые волокна 1 серии Е 9/125 расположены в термостойком модуле 2 из фторопласта. Центральный модуль обвит слоем текстильных волокон 3, находящихся в гидрофобном заполнителе. На подушку из текстильных волокон наложена стальная гофрированная оболочка 4. Оболочка защищена полимерным покрытием. Внешняя оболочка 5 из полиэтилена армирована двумя стальными проволоками 6. Оптические волокна находятся в гидрофобном заполнителе 7. Наружный диаметр кабеля составляет 11 мм. Толщина оболочки 3,0 мм. Диаметр проволок 1,5 мм. Толщина стальной оболочки 0,15 мм. Диаметр центрального модуля 5 мм. Вес кабеля составляет 90 кг/км. Минимальный радиус изгиба 300 мм. Растягивающее усилие кабель должен выдерживать 2500Н (250 кГ). Строительная длина 2000 метров.

Рис. 6.1. Кабель марки A-DF(ZN)2Y(SR)2Y 3X6 E9/125 0,36 F 3,5 + 0,22H18LG

Рис. 6.2. Кабель марки A-DF(ZM)2Y(SR) 1X8 E9/125 0,38 F 3,5 + 0,23H18

Таблица 6.1

Буква, цифра	Английское написание	Русское написание
А	Outdoor cable	Линейный кабель
ASLH	Self-supporting aerial telecom-munication cable for high lines	Подвесной кабель связи для высоковольтных линий
B	Multifiber loose buffer	Многоволоконный модуль
…В…	Attenuation coefficient and band width at a wavelength of 850 nm	Коэффициент затухания и полоса пропускания на длине волны 850 нм
B	Armoring	Броня
(1B…)	One layer of steel tape; thickness of steel tape in mm	Один слой стальных лент; толщина стальной ленты в мм
(2В…)	Two layers of steel tape; thickness of steel tape in mm	Два слоя стальных лент; толщина стальной ленты в мм
Cu	Copper wire	Медная проволока
D	Multifiber loose buffer, filled	Многоволоконный модуль, заполненный
(D)2Y	Laminated sheath of polyethylene and plastic barrier foil	Комбинированная оболочка из полиэтилена и покрытой пластиком фольги
E	Single-mode fiber	Одномодовое волокно
F	Continuous cable core filling	Сердечник кабеля в сплошном заполнении
…F…	Attenuation coefficient and band width at a wavelength of 1300nm	Коэффициент затухания и полоса пропускания на длине волны 1300 нм
FR	Cable with improved flame retardance	Кабель усовершенствованный, пожаробезопасный
G	Graded index fiber	Градиентное волокно
H	Single - fiber loose buffer	Одноволоконный модуль
…H…	Attenuation coefficient and band width at a wavelength of 1550 nm	Коэффициент затухания и полоса пропускания на длине волны 1550 нм
J	Indoor cable	Станционный кабель
(L)(ZN) 2Y	Laminated sheath made of polyethylene, Al-tape and with nonmetallic strength member	Комбинированная оболочка из полиэтилена с неметаллическими силовыми элементами и алюминиевой ленты

Продолжение табл. 6.1

(L)Y	Laminated sheath with polyvinyl-chloride (PVC)	Сплошная оболочка из поливинилхлорида (ПВХ)
(L)2Y	Laminated sheath with polyethylene	Сплошная оболочка из полиэтилена
Lg	Stranding in layers	Скрутка в повив
P	Twisted in pairs	Скрутка в пару
P	Step index fiber plastic / plastic	Ступенчатое волокно пластмасса / пластмасса
(R…)	Round wire; …diameter of the wire in mm	Круглые проволоки; …диаметр проволоки в мм
S	Metallic element in the cable core	Металлический элемент в кабельном сердечнике
S	Step index fiber glass / glass	Ступенчатое волокно стекло / стекло
Т	Supporting element of steel, textile or plastic	Армирующий элемент из стали, текстиля или пластика
(Т)	Nonmetallic concentric supporting element	Неметаллический концентрический армирующий элемент
V	Tight buffered fiber	Герметизированный волоконный модуль
(TR...)	Supporting element of round wire, diameter of the wire in mm	Армирующий элемент из круглой проволоки, диаметр проволоки в мм
W	Single-fiber loose buffer, filled	Одноволоконный модуль, заполненный
Y	Insulating cover, sheath or pro- tective cover of polyvinylchloride (PVC)	Изоляционное покрытие, оболочка или защитное покрытие из поливинилхлорида (ПВХ)
2Y	Insulating cover, sheath or protective соver of polyethylene (PE)	Изоляционное покрытие, оболочка или защитное покрытие из полиэтилена (ПЭ)
(Zg)	Strain relief of glass yarns	Самонесущая оболочка со стеклянными нитями
(ZN)2Y	Polyethylene sheath with nonmetallic strength member	Полиэтиленовая оболочка с неметаллическими силовыми элементами

Станционные кабели

Станционные кабели прокладываются внутри помещений городских и междугородных телефонных станций, для организации вводов кабелей в ЛАЦ.

Станционные кабели подразделяются на многоволоконные и шнуры. Многоволоконные кабели прокладывают на участке от точки стыка линейного кабеля с станционным, находящейся обычно в шахте, до вводной стойки, например BW7R, рассчитанной максимально на 60 волокон, расположенной в ЛАЦ.

Для межстоечных соединений обычно используют оптические шнуры, оконцованные коннекторами (разъемами).

Специфические условия эксплуатации станционных кабелей предъявляют к ним ряд особых требований, а именно:

1. Кабели не должны распространять пламя, т.е. быть негорючими.

2. При воздействии огня не должны выделять кислотных газов – быть безгалогенными.

3. При воздействии огня должны быть с низким дымовыделением.

В качестве многоволоконных станционных кабелей обычно используются кабели типов J-V Y... TB 2 FR OR и J-VH...TB 2 FR OR, имеющие, соответственно, поливинилхлоридную и безгалогенную оболочки.

На рис. 6.3. показан кабель марки J-VY 12 E 9/125 0.5 F 3.5 + 0.3 H 18 TB 2 FR OR.

Центральный силовой элемент 1 из стеклопластика, покрытого слоем поливинилхлорида 2. Вокруг центрального силового элемента скручены 12 одномодовых модулей плотной посадки, состоящих из сердцевины 3, оболочки 4, защитного покрытия 5 и модульной трубки 6. Для равномерного распределения напряжения растяжения вдоль модулей имеется повив арамидной пряжи 7. Кабель имеет поливинилхлоридную оболочку 8 с специальным шнуром 9 для ее вспарывания. Строительная длина кабеля указанного типа составляет 2000 метров.

Оптические кабели (шнуры) используются типа J-VY 2 x 1... TB2 FR OR и J-VH 2 x 1 ... TB2 FR OR. Существует две модификации шнуров - с поливинилхлоридной оболочкой и оболочкой без галогена. На рис. 6.4. показан поперечный разрез кабеля марки J-VY 2 x 1 E 9/125 0.5F 3.5 + 0.3 H18 TB2 FR OR. Оптический кабель содержит два одномодовых модуля, каждый из которых состоит из сердцевины 1, оболочки 2, защитного покрытия 3, пластмассовой трубки 4, слоя арамидной пряжи 5. Внешняя оболочка 6 из поливинилхлорида. Шнур для вспарывания оболочки 7. Строительная длина кабеля составляет 2000 метров.

Рис. 6.3. Кабель марки J – VY 12 9/125 0,5 F 3,5+0,3 H18 TB 2 FR OR

Рис. 6.4. Оптический шнур марки J – VY 2X1 9/125 0,5 F 3,5 + 0,3 H18 TB 2 FR OR

Подвесные кабели

Подвесные кабели в свою очередь могут быть комбинированными, когда волокна размещаются в толще провода ЛЭП, так называемыми диэлектрическими подвешиваемыми на высоковольтных опорах и обычными - с тросом для подвески.

Идея использования высоковольтных проводов ЛЭП для размещения в их толще световодов основана на хорошей помехозащищенности последних. Германская кабельная промышленность начала выпускать высоковольтные провода с световодами с 1986 года. Существует несколько модификаций высоковольтных проводов с модулями, заполненными волокнами. Модуль с волокнами может размещаться в середине провода или сбоку между слоями проволок.

Кабели, совмещенные с проводами ЛЭП имеют тип ASLH-D.

На рис. 6.5. изображен кабель марки ASLH - D 9Y BB 1x30 E 9/125 0.25 H 18 (AY/AW 216/33 - 21).

В середине высоковольтного провода находится оптический кабель связи, состоящий из полипропиленового модуля 1 в котором находятся оптические одномодовые волокна 2. Поверх модуля наложен слой арамидной пряжи 3. Кабель имеет полиэтиленовую оболочку 4. На полиэтиленовую оболочку наложен первый повив из 12 проволок, содержащий 8 проволок из алдрея 5 (сплав алюминия, магния и кремнезема) и четыре стальных проволоки 6. Второй повив выполнен из 18 проволок 7 из алдрея. Оптические волокна в модуле находятся в гидрофобном заполнителе 8.

Расшифровать марку кабеля ASLH - D 9 Y BB 1x30 E 9/125 0.25 H 18 (AY/AW 216/33 - 21) можно таким образом:

ASLH - подвесной кабель связи для высоковольтных линий;

D - многоволоконный модуль, заполненный;

9Y - модуль из полипропилена;

BB - два слоя проволок;

1 - один модуль;

30 - количество волокон;

Е - одномодовое волокно;

9 - диаметр модового поля, мкм;

125 - диаметр оболочки, мкм;

0,25 - коэффициент затухания, дБ/км;

Н - длина волны оптического излучения 1,55 мкм;

18 - уширение импульса за счет дисперсии при длине волны оптического излучения 1,55 мкм, пc / нм х км;

AY - проволока из алдрея;

AW - проволока из стали;

216 - площадь поперечного сечения проволок из алдрея, мм²;

33 - площадь поперечного сечения проволок из стали, мм²;

21 - ток короткого замыкания, кА.

Рассмотрим подвесной самонесущий кабель с модулем и оптическими волокнами марки ASLH – DS ( S ) BB 1 ´ 10 E 9 / 125 0,36 F 3,5 ( AY / AW 212 / 42 – 21 ) ( рис.6.6 ).

Оптические волокна 1 находятся в гидрофобном заполнителе 2 и помещены в стальную трубку 3. Трубка скручена вместе с проволоками из стали и алдрея 4. В кабеле может содержаться и большее количество трубок с волокнами, которые располагаются во внутреннем слое проволок.

Рассмотрим кабель марки ASLH – DS BB 1 ´ 24 E 9 / 125 0,36 F 3,5 (AY / AW 59 / 21 – 6,8) (рис. 6.7.).

Оптические волокна 1, помещены в стальную трубку 2 и находятся в гидрофобном заполнителе 3. Поверх трубки наложены два слоя проволок, внутренний из стали 4, внешний из алдрея 5.

Для подвески на опорах электрифицированных железных дорог применяются оптические кабели не имеющие металлических элементов типа A-D(T) H или A-D (T) 2Y, соответственно, имеющие оболочки из безгалогенного материала или полиэтилена.

На рис. 6.8. приведена конструкция кабеля марки A-D (T) H 1 x 6 E 9/125 0,36 F 3,5.

Одномодовые оптические волокна 1 располагаются в центральном многоволоконном пластиковом модуле 2. Волокна находятся в гидрофобном заполнении 3. Кабель имеет повив из стеклопластиковых нитей 4. Поверх пластиковых нитей наложена оболочка 5 из безгалогенного материала.

Для подвески на опорах применяются также кабели типа A-D2Y T2Y. Это кабели легкого типа, в основном не имеющие металлической оболочки. На рис. 6.9. показана конструкция подвесного кабеля марки A-D2Y T2Y 1 x 4 E 9/125 0.5F 3.5. Одномодовые волокна 1 находятся в многоволоконном модуле 2. Волокна находятся в гидрофобном заполнении 3. Поверх многоволоконного модуля располагаются синтетические нити 4, выполняющие роль силового элемента. Кабель имеет полиэтиленовую оболочку 5 и трос для подвески 6.

Кабель представляет собой в сечении восьмерку, в верхней части которой расположен трос из семи проволок диаметром 1 мм.

Трос покрыт полиэтиленовой оболочкой, наружный диаметр которой составляет 9 мм. Наружный диаметр кабеля равен 19 мм. Диаметр центрального модуля 5 мм. Вес кабеля 138кг/км. Растягивающее усилие кабель должен выдерживать не менее 3500Н (350кГ).

Рис. 6.5. Кабель марки ASLH – D9YBB 1´30 E9/125 0,25 H 18

(AY/AW 216/33 – 21)

Рис. 6.6. Кабель марки ASLH – DS(S)BB 1´10 E9/125 0,36 F3,5

(AY/AW 212/42 – 21)

Рис. 6.7. Марка кабеля ASLHDSBB 1X24 E9/125 0,36 F3,5

(AY/AW 59/21-6,8)

Рис. 6.8. Марка кабеля A-D(T)H 1X6 E9/125 0,36 F3,5

Рис. 6.9. Марка кабеля A-D2YT2Y 1X4 E9/125 0,5 F3,5

Подводные кабели

Для прокладки через водные преграды применяются кабели типа A-DB2Y. Эти кабели имеют броневые покровы из стальных проволок. На рис. 6.10 изображена конструкция кабеля марки A-DB2Y 1 x 18 E 9/125 0.36 F3.5 + 0.22 H18. Одномодовые волокна 1 обвиты двумя синтетическими нитями 2 и находятся в многоволоконном модуле из полипропилена 3. Волокна находятся в гидрофобном заполнителе 4. На модуль наложен повив круглых стальных проволок 5. Кабель имеет внешнюю полиэтиленовую оболочку 6. Наружный диаметр кабеля 13 мм. Толщина оболочки 2 мм. Диаметр стальных проволок 1.7 мм. Диаметр центрального модуля 5 мм. Вес кабеля составляет 200 кг/км. Минимальный радиус изгиба кабеля 300 мм. Кабель должен выдерживать растягивающее усилие 20000Н (2000 кГ). Строительная длина кабеля 2000 м. В некоторых источниках кабель имеет и такое написание марки SA 1.7 1х18 E 9/125 0.36 F 3.5(R1.7).

Рис. 6.10. Марка кабеля A-DB2Y 1X18 E9/125 0,36 F3,5 + 0,22 H18

Для подводной прокладки применяется кабель марки A-DB2Y B2Y 1 x 18 E 9/125 0.36 F3.5 + 0.22 H18 (рис. 6.11).

Одномодовые волокна 1 находятся в двухслойном многоволоконном модуле, первый слой которого из фторопласта 2, второй из полипропилена 3. Волокна находятся в гидрофобном заполнителе 4. На модуль наложен первый слой брони 5. Далее располагается полиэтиленовая оболочка 6. Второй слой брони из круглых стальных проволок 7 на вязком подклеивающем слое находится на внутренней оболочке. Кабель имеет внешнюю оболочку из полиэтилена 8.

Наружный диаметр кабеля 21 мм. Толщина оболочки 2,8 мм. Количество стальных проводов первого повива 16. Диаметр проволоки 2,6 мм. Внутренняя оболочка из полиэтилена толщиной 1,4 мм. Поверх сердечника наложен броневой покров из двенадцати стальных проволок диаметром 1,7 мм. Диаметр модуля 5 мм. Вес кабеля составляет 1100 кг/км. Допустимое раздавливающее усилие 240 Н/мм². Максимально допустимое растягивающее усилие 80 кН (8000кГ). Минимально допустимый радиус изгиба 350 мм. Строительная длина кабеля должна быть не менее 2000 м.

2

3

4

5

6

7

Рис. 6.11. Кабель марки A – DB 2Y B2Y 1 ´ 18 E9/125 0,36 F3,5 + 0,22 H18