549_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_

Таблица 3. Сравнительный обобщающий анализ систем мониторинга ОК.

Построение и развитие крупных корпоративных сетей показывает, что систему мониторинга ОК ВОЛС желательно планировать на этапе общего проектирования самой цифровой сети. При развитии большой и протяженной сети до некоторого уровня, когда необходимость установки систем RFTS становится очевидной как по техническим, так и экономическим соображениям, очень важно сделать правильный выбор системы мониторинга ОК ВОЛС. Результаты сравнительного анализа систем RFTS показывают, что на российском рынке имеется достойный выбор многофункциональных, надежных и гибких систем дистанционного и непрерывного мониторинга ОК ВОЛС для современных сетей связи[5-7].

6. Заключение

Обобщая вышеизложенное, отметим, что использование автоматизированной системы администрирования ВОК позволяет обеспечить: автоматическое обнаружение, точную локализацию и индикацию на географической карте возникшей неисправности ВОЛС; немедленное проведение восстановительных работ, минимизировать время устранения нарушений оптических кабелей, таких, как:

•обрывы кабеля, обусловленные строительными работами, пожаром, автодорожными и железнодорожными авариями, стихийными бедствиями или саботажем;

•неисправности, вызванные выходом из строя компонентов ВОЛП, некачественными сварными соединениями, увеличением потерь из-за попадания влаги в кабель, нарушением коммутаций в сети и др.

Литература

1.Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. М.: «МИР» 1996.

2.А. Б. Иванов. Сравнительный анализ контрольно-измерительного оборудования ВОЛС. Вестник связи, № 1, 1998, с. 42-50.

3.Контроль надежности оптических кабелей с помощью бриллюэновской рефлектометрии. «Фотон-Экспресс», 14, декабрь 1998.

361

4.Кульчин Ю.Н. Распределенные волоконно-оптические датчики и измерительные сети (00!01!14101).ИАПУ ДВО РАН. Владивосток.

5.А. В. Листвин, В. Н Листвин. Рефлектометрия оптических волокон —М.: ЛЕСАРарт,

2005. 208с.

6. С. Е. Некрасов. Системы дистанционного мониторинга оптических кабелей. — Технологии и средства связи, 2000, №5, с. 28-32.

7. Л. Радомиров, Ю Г Скопин, А.Б. Иванов. Методы и оборудование удаленного тестирования ВОЛС. Вестник связи, 5, 1998, стр 64 — 72.

Потапов Григорий Андреевич

Магистрант (2 год обучения), кафедра многоканальной электросвязи, УрТИСИ ФГОБУ

ВПО СибГУТИ(филиал), (Екатеринбург ул. Репина 15) тел. 8-922-101-57-32, e-mail

LtaPot@mail.ru

Principles and monitoring system of branched optical fiber networks

One of the key operational factors that predicted deterioration of the optical fibers and provide the required level of reliability installer, is the continuous monitoring of the fiber optic link OK. In this case, the monitoring system should be provided FOL OK at the stage of planning and design of modern digital communication networks. This is particularly important and relevant for FOL on overhead power lines (FOCL-) used in the creation of large corporate networks largest energy companies. Such FOCL-have very high reliability, but in the event of an accident require significant time and material resources to carry out rescue and recovery operations.

Keywords: MONITORING OK installer, FOCL-optic line on overhead power lines.

362

оптических линий связи. Для решения задач связанных с поиском механического напряжения волокон применяется оборудование описанное в данной статье.

2. Теоретические основы

Отклик кварцевого стекла на световое воздействие является нелинейным. Большинство нелинейных эффектов (НЭ) в ОВ возникают из-за нелинейного преломления [2].

КНЭ, имеющим место в ОВ и важным для дальнейшего анализа, относятся:

–вынужденное упругое рассеяние;

–вынужденное неупругое рассеяние.

Первая группа НЭ связана с диэлектрической восприимчивостью третьего порядка 3 , то есть причиной их возникновения является эффект Керра: изменение коэффициента пре- ломления материала под действием электрического поля. К этой категории относятся такие эффекты, как генерация третьей гармоники, четырѐхволновое смещение и нелинейное пре- ломление [2].

Второй класс НЭ вызван вынужденным неупругим рассеянием, при котором, в отличие от эффектов первой группы, оптическое поле передаѐт часть своей энергии нелинейной среде. К НЭ этой группы относятся вынужденное комбинационное рассеяние и рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (или бриллюэновское рассеяние) [2]. На уровне квантовой механики эффекты этого класса можно описать как уничтожение фотона накачки с одновременным появлением стоксова фотона и акустического фонона [3].

Существенные различия в методах испытаний наступают лишь при выборе способа регистрации удлинения волокна (независимо от геометрической конфигурации испытательного стенда).

Первый способ состоит в измерении прироста затухания волокна в кабеле, при этом предполагается, что натяжение волокна сопровождается таким приростом. Этот метод определения момента начала натяжения волокна по понятным причинам весьма неточен и зависит от конструкции кабеля и устройства, применяемого для его растяжения. Так, при испытании кабеля с центральной трубкой вообще непонятно, почему должен возникать прирост затухания, если не принимать во внимание краевые эффекты. Для продольно натянутого волокна, не касающегося стенок кабеля, нет прямых механизмов формирования прироста затухания.

Второй метод – метод фазового сдвига, а по существу метод регистрации времени распространения световых импульсов в растягиваемом волокне, логически безупречен. В момент появления растяжения волокна в растягиваемом кабеле оптическая длина пути для световых импульсов начинает расти, время их распространения возрастает, что и регистрирует прибор. Но в реальной ситуации размеры стенда ограничены, прибор регистрирует аккумулированный эффект по длине как натянутого волокна, так и в переходной области, где натяжение плавно возрастает. Более того, в случае сварки нескольких волокон испытываемого кабеля в шлейф возникает дополнительная неопределенность, связанная с возможным разбросом избыточных длинразных волокон. Понятно, что уровень удлинения волокна, обнаруженный таким методом, носит усредненный характер с мелопредсказуемым уровнем ошибки.

Бриллюэновский рефлектометр имеет как минимум одно неоспоримое преимущество – он позволяет измерить распределение уровня натяжения волокна по длине. При этом устраняются все неопределенности, упомянутые выше. Результатом измерений, проводимых бриллюэновским рефлектометром, является хорошо локализованное распределение натяжения, позволяющее выделить и учесть краевые эффекты и разброс натяжений разных волокон в случае их сварки в шлейф.

Области применения:

Оценка качества прокладки и долговечности оптической линии Контроль надежности и мониторинг эксплуатируемых оптических линий

364

Анализ распределения потерь и напряжений при производстве оптического кабеля Исследования и разработки в области оптических кабелей Исследование чувствительности оптического волокна к различным факторам (изменение

температуры, натяжение, изгиб)

Принцип действия бриллюэновского рефлектометра (BOTDR) основан на измерении характеристик бриллюэновского рассеяния:

Распространяющийся вдоль волокна оптический сигнал испытывает бриллюэновское рассеяние

Рассеяние происходит в результате взаимодействия излучения и акустических фонов в кристаллической решетке

Параметры бриллюэновского рассеяния зависят от физических свойств оптического волокна

Бриллюэновское рассеяние характеризуется бриллюэновским сдвигом частоты. Бриллюэновский сдвиг частоты зависит от скорости звуковой волны в среде, которая в свою очередь зависит от температуры и механического напряжения.

Рис. 1.Бриллюэновский частотный сдвиг

[5].

Структурная схема брюллиэновского рефлектометра содержит источник излучения служит (DFB лазер), частотная модуляция излучения осуществляется акустооптической ячейкой (АОМ), импульсная модуляция – электроабсорбционным модулятором (ЕОМ), а поляризационная модуляция – фарадевскимвращателем (FC), затем сигнал усиливается с помощью оптического усилителя мощности (EDFA). Излучение накачки вводится в волокно, а рассеянная в обратном направлении мощность передается с помощью волоконного ответвителя на вход фотоприемника [5]:

365

Рис. 2.Оптическая схема бриллюэновского рефлектометра

3. Экспериментальные иследования характеристик натяжения оптических волокон

Постановка задачи:

С целью уточнения моделей, рассмотренных в [3,4,6], и проверки результатов имитационного моделирования были проведены экспериментальные исследования с БОР «Ando AQ 8603» при содействии ЗАО «Москабель-Фуджикура».

Результат эксперимента:

В данном эксперименте световод составлен из ОВ нормализующей катушки (1) (длина 1,73 км), сваренного с другим ОВ (3) (длина 3 км). Место сварки обозначено стрелкой 2, максимум СБР – стрелкой 4. Оба ОВ являются одномодовыми. На расстоянии 2 м от места сварки на ОВ1 было сформировано место, на которое подвешивались гири от 20 г до 500 г.

Катушки были расположены так, чтобы растягивающая сила действовала на ОВ1 только в продольном направлении.

На рис. 3 представлена картина СБР в световоде (3D-рефлектограмма – функция распределения амплитуды отраженного сигнала по длине световода и бриллюэновского сдвига частоты) при отсутствии растягивающего усилия.

На рис. 4 представлена картина СБР при воздействии силы в 2 Н (гиря в 200 г). Как видно из рис. 4, наблюдаются небольшие изменения СБР. При увеличении нагрузки до 4 Н (400 г) изменения СБР проявляются в месте растяжения сильнее, что показано на рис. 5 [7].

4. Заключение

Бриллюэновский рефлектометр позволяет детально исследовать распределение натяжения волокна в кабеле, подвергающемся продольной нагрузке.

Прибор более точно описывает процесс натяжения волокна, чем альтернативные методы

– контроль затухания в волокне – когда регистрируется либо весьма косвенный параметр (затухание), либо интегральный эффект по всей длине волокна соответственно.

Использование бриллюэновского рефлектометра при испытаниях на стойкость кабеля к растягивающим нагрузкам позволяет прогнозировать параметры надежности кабеля даже для случая, когда к волокну прикладываются кратковременные растягивающие нагрузки при прокладке.

366

Приложение

ОВ1сварка ОВ2

4

Рис. 3. Картина СБР в световоде без продольной нагрузки

Рис. 4. Картина СБР в световоде при продольной нагрузке в 200 г

Рис. 5. Картина СБР в световоде при продольной нагрузке в 400 г

367

Рис. 6. Итоговая мульти-рефлектограмма без продольной нагрузки

Рис.7. Итоговая мульти-рефлектограммавсветоводе при продольной нагрузке в 200 г

Рис. 8. Итоговая мульти-рефлектограмма при нагрузке в 400 г

368

Литература

1)Optical fibre cables. Generic specification. Basic optical cable test procedures. International Electrotechnical Commission, IEC 60794_1_2, 1999.

2)Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ.– М.: Мир, 1996.– 323 с.

3)Повышение точности оценки распределѐнных нерегулярностей в оптических волокнах / И. В. Богачков, С. В. Овчинников, Н. И. Горлов // Тр. XI-оймеждунар. конф. IEEEАПЭП, Т. 3. Новосибирск, 2012.– С. 68 – 70.

4)Богачков И. В., Горлов Н. И. Методы и средства мониторинга и ранней диагностики волоконно-оптических линий передачи: монография / И. В. Богачков, Н. И. Горлов. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 192 с.

5)Листвин А. В., Листвин В. Н. Рефлектометрия оптических волокон связи. – М.: ЛЕСАРарт, 2005. – 208 с.

6)Применение численных методов анализа бриллюэновского рассеяния для оценки распределенных нерегулярностей в волоконно-оптических линиях связи / И. В. Богачков, С. В. Овчинников, Н. И. Горлов, Н. Ю. Ситнов // Телекоммуникации №2, 2014. – М.: Наука и технологии, 2014 – С. 16 – 20.

7)Моделирование бриллюэновского рассеяния для оценки распределѐнных нерегулярно- стей в оптоволокне / И. В. Богачков, С. В. Овчинников, Н. И. Горлов // Тр. X междунар. конф. IEEE АПЭП, Т. 2. Новосибирск, 2010.– С. 98–100.

Ращупкин Евгений Олегович

студентмагистратуры, кафедра линий связи,СибГУТИ,(630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86) тел. 8-953-781-41-98, e-mail: reo@nso.ru

Study of the principles of early diagnostic of damages in optical fiber transmission lines

This article deals with the diagnosis of optical fibers (OF) using Brillouin OTDR described block diagram and working principle of the instrument, an analysis of the practical results.

Keywords: Brillouin scattering (BR), OTDR, optical fiber, diagnostics

369