Современные технологии строительства волс.

Глава 3. Современные технологии строительства ВОЛС.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) занимают в настоящее время лидирующее место по их развитию и строительству, что объясняется огромной пропускной способностью, большими длинами участков регенерации, более низкими эксплуатационными расходами.

В отличие от металлических кабелей способов строительства ВОЛС значительно больше, что обеспечивает возможность его выбора в зависимости от региона, климатических условий, требований к надежности ВОЛС, предполагаемых затрат на строительство и ряда других факторов.

Прежде всего, традиционные способы прокладки волоконно-оптического кабеля (ВОК) в грунт. Здесь тоже возникает как минимум три варианта.

3.1. Прокладка кабеля непосредственно в грунт.

Характеризуется определенными требованиями к конструкции самого ВОК. Прежде всего это наличие бронепокровов (рис.3.1.) того или иного вида, необходимых для защиты сердечника ВОК от различного рода механических повреждений при давлении грунта.

Прокладка осуществляется практически также как и металлических кабелей, единственно, необходимо контролировать усилие тяжения. Стоимость такого типа ВОК лежит в среднем в районе от 2800 до 3600 $/км.

С Рис.3.1. ВОК для прокладки непосредственно в грунт. корость строительства в сильной степени зависит от типа грунта, в среднем 1,0 – 1,5 км в смену.

Факторы, которые определяют надежность построенной таким способом ВОЛС, обусловлены качеством подготовки траншеи (наличием изгибов, камней и других неоднородностей), воздействием атмосферного электричества, т.к. кабель имеет металлические покровы, коррозия, механические повреждения сторонними организациями.

Более подробно [23]. В результате, ВОЛС может эксплуатироваться весь нормативный срок службы – 25 лет, при надлежащем выполнении ремонтно-восстановительных работ.

Прокладка ВОК в защитную трубу.

Предварительно прокладывается в грунт защитная селикоровая труба (рис.3.2.)[24], а затем в неё пневмоспособом задувается ВОК. При укладке кабелей в трубопроводах повышается степень защиты последних от вибрационных воздействий и механических напряжений, возникающих в результате деформации грунта или протекания.

м ерзлотно-грунтовых процессов (морозного пучения, перемещения грунта при оттаивании, морозобойных трещин и др.). ВОЛС становится полностью диэлектрической т.к. требования к механическим характеристикам ВОК ниже и необходимость применения бронепокровов отпадает, поэтому кабель (рис.3.3.) становится дешевле.

Рис.3.2. Защитные трубопроводы.

осуществляется также кабелеукладчиком, в траншею.

Надежность подобного типа ВОЛС выше, за счет отсутствия воздействия некоторых из перечисленных выше факторов. Современное оборудование для задувки кабеля (рис.5.) обеспечивает скорость задува 60 – 80 м/мин, что позволяет существенно увеличить скорость строительства ВОЛС и обеспечить её высокую ремонтнопригодность [24, 25, 27,28.

Рис.3.4. Инжектор ПСИ-1 для задувки кабеля.

А, так, прокладывают оптические кабели или трубы непосредственно в грунт (рис.3.5.

П рокладка ВОК в кабельную канализацию.

Этот способ применяется, как правило, в населенных пунктах. Его реализация осуществляется либо прокладкой бронированного кабеля непосредственно в асбоцементный канал кабельной канализации, либо сначала затаскивают в канал полиэтиленовую трубу, а затем в неё ВОК более простой конструкции и, соответственно, более дешевый.

Кабельная канализация (к.к.) - совокупность трубопроводов и смотровых устройств, для прокладки, монтажа и эксплуатационного обслуживания кабелей [28, 30]. Разновидностью к.к. являются закладные устройства скрытой проводки внутри зданий. В общую систему к.к. включаются шахты (в подвальной части зданий) станционных сооружений электросвязи, коллекторы и тоннели, внутри которых кабели прокладываются открыто, без труб, по специально поддерживающим конструкциям. Подземная к.к. с длиной пролётов между смотровыми устройствами до 125 м сооружается из одиночных или сблокированных в пакеты труб, прокладываемых в земле, преимущественно в пешеходной части улиц, на глубине от 0,4 до 1,8 м.

Применяются бетонные, керамические, асбестоцементные, полиэтиленовые, поливинилхлоридные, пековолокнистые и др. трубы, преимущественно внутренним диаметром 100 мм (ограниченно от 55 до 90 мм) и длиной от 1 до 6 м.

Соединение труб каждого вида осуществляется т.о. чтобы обеспечивались минимальная водопроницаемость и достаточная механическая прочность. Для стока попадающей в каналы воды трубы и блоки к.к. прокладываются с уклоном от одного смотрового устройства к соседнему или от середины пролёта в обе стороны к каждому смотровому устройству – статья Большая Советская Энциклопедия.

В городской черте для прокладки оптических кабелей, как правило, используется имеющаяся инфраструктура - кабельная канализация, коллектора, туннели.

При прокладке оптического кабеля в кабельную канализацию наиболее широко используется метод затягивания кабеля с помощью лебёдки, снабжённой устройством ограничения тягового усилия.

При этом не должны превышаться нормируемые нормативно-технической документацией механические воздействия на кабель, в первую очередь усилия растяжения и сжатия, климатические условия (нижняя предельная температура прокладки, как правило, составляет -10°С), допустимые радиусы изгиба кабеля (радиус изгиба не должен быть менее 20 наружных диаметров.

Используемое при строительстве специальное технологическое оборудование.

лебёдка и кабельный домкрат.

устройство заготовки каналов (УЗК.

трубы для ввода кабеля через люк колодца в канал кабельной канализации.

люкоогибающие ролики для прохождения кабеля через люк колодца.

горизонтальные распорки и кабельные блоки для плавных поворотов кабеля в угловых колодцах.

разрезные направляющие воронки.

кабельный наконечник с чулком для натяжения кабеля.

компенсатор вращения – вертлюг.

3.2. Организация переходов через различные преграды.

Безусловно, основным методом для организации кабельных переходов через различного рода коммуникации, дороги, реки, озера или просто неудобные места, является горизонтально (вертикально) направленное бурение. Оно организуется посредством специальных машин и механизмов.

отвечающих конкретным условиям прокладки кабеля.

Примерная схема одного из вариантов приведена на рис.3.7.

Р еально это выглядит достаточно сложно и требует специальных решений по размещению оборудования, его обслуживанию и пр. (рис.3.8, 3.9), но достоинства неоспоримы.

Метод горизонтально-направленного бурения является альтернативной традиционному траншейному методу и позволяет преодолевать преграды, встречающиеся на пути линейной части трубопроводов (реки, дамбы, дороги, железнодорожные насыпи и т.д.), без нарушения режима их функционирования (рис.3.10). При определении экономической выгоды не правомерно простое сравнение ориентировочной стоимости метода горизонтально-направленного бурения с ориентировочной стоимостью траншейного метода. Технология горизонтально-направленного бурения не является дешевой. Хотя денежные, и особенно, временные затраты значительно экономятся на стадии строительства, основная экономия от применения метода лежит в долгосрочной перспективе, в чем позволяет убедиться сравнительный анализ двух методов строительства трубопроводов.

Таблица 3.1. Сравнение методов прокладки трубопроводов наружных инженерных сетей.

39 мм (24 трубки.

300 мм (4 канала.

Подобного типа микротрубки эффективно используются в структуре PON, особенно на этапе прокладки оптического кабеля в домах и квартирах.

В распределительных сетях важен способ ответвления волокон от кабельной канализации к абоненту. В традиционной технологии для ответвления несколько волокон от ОК требуется колодец или уличный шкаф и сварочная муфта. Как правило, при этом, даже если нужно ответвить два волокна, разрезаются все волокна в пределах модуля ОК (8 или 12 волокон) и затем перевариваются в муфте с учетом ответвлений.

В системе Sirocco при монтаже ответвления ответвляются не волокна, а трубки. При ответвлении микротрубки, в ней волокон нет. Волокно вдувается только после того, как полностью проложен ответвленный кабель с трубкой до абонента. Заметим, что в других трубках магистрали при этом могут находится волокна. Все трубки, которые не ответвляются, не подвергаются вскрытию.

Кабели с микротрубками.

Предназначены, прежде всего, для прокладки в кабельканалах зданий вертикальной и горизонтальной подсистем (рис.3.11.). Кабели бывают на 1, 2, 4, 7, 12, 19 и 24 трубки. Трубки все одинакового размера, внешний диаметр 5 мм, внутренний 3,5 мм.

Рис.3.11. Варианты исполнения кабелей с микротрубками.

Кабели поставляются в разном исполнении.

c одной оболочкой полиэтилена, для прокладки в существующих полиэтиленовых трубах кабельной канализации, но не в асбестоцементных.

с двумя оболочками, что дает достаточно хорошую защиту, для прокладки в асбестоцементные каналы и непосредственно в грунт.

в исполнении с армированной стальной гофролентой.

В каждом случае трубки отделяются от полиэтиленового слоя водоблокирующей алюминиевой лентой, она же является и технологической. Кабели для прокладки внутри зданий, не содержат галогена в своей оболочке. Все кабели легко разделываются, на них легко выполняются продольные и поперечные разрезы так, чтобы снять внешние оболочки кабеля и добраться до трубок.

В микротрубки укладываются так называемые волоконные модули. Модули бывают на 2, 4, 8 и 12 волокон (рис.3.12.), характеристики модулей табл.3.3.

Все волоконные модули за исключением модуля на 12 волокон имеют поверхностные неоднородности, которые способствуют формированию турбулентности воздушного потока при задувке и более сильному увлечению модуля потоком.

Рис.3.12. Варианты исполнения оптических модулей.

Таблица 3.3. Характеристики оптических модулей для задувки.

SM, MM50/125, MM62,5/125, OM3, SSF и др.

В одну трубку может задуваться только один волоконный модуль. Таким образом, максимальное число волокон в одном кабеле равно 288 (24 x12.

Укладка волоконного модуля в микротрубку происходит благодаря воздушному потоку, который воздействует на модуль и увлекает его за собой. Воздушный поток формируется путем подачи воздуха высокого давления с той же стороны, с которой подается в трубку волокно. Эту задачу выполняет небольшая машинка – она называется “задувная головка” (рис.3.13.). Она подключается к компрессору, который подает сжатый воздух, и к источнику питания. В нее также заводится волоконный модуль. Задувная головка подключается к трубке, в которую необходимо уложить модуль. В процессе задувки задувная головка, с одной стороны, толкает волоконный модуль в трубку, с другой стороны, помогает ему перемещаться внутри трубки с помощью подачи сжатого воздуха, который оказывает распределенное воздействие на волоконный модуль. Характерная скорость задувки составляет 30 м/мин.

С ледует отметить, что на начальной стадии процесса задувки, пока в трубке недостаточно волокна, поток воздуха еще не обеспечивает увлечения волокна за собой. Подача волоконного модуля в трубку на эту длину, которая называется “мертвой зоной”, осуществляется путем механического проталкивания со стороны вдувной головки. После преодоления “мертвой зоны” волоконный модуль начинает увлекаться воздушным потоком.

Таким образом можно уложить до 1 км в одну сторону. Катушка, на которую первоначально намотан волоконный модуль, допускает его разматывание с каждой из сторон. Поэтому можно построить участок протяженностью 2 км с одной строительной длиной, если задувку вести от средней точки. При необходимости можно задувать и большую длину. Для этого после прохождения 1 км следует собирать волокно в специальную канистру (Pan) для хранения волокна, а затем опять вдувать его еще на 1 км. Теоретически можно вдуть любую длину. Но поскольку процедура с последовательным перевдуванием волокна достаточно утомительна, рекомендуется ограничиваться строительными длинами 1–2 км. С этой точки зрения задувка оптимально подходит для решений последней мили, где преимущественно расстояния невелики.

3.3. Воздушные способы строительства ВОЛС.

В отличие от строительства металлических линий, которые очень сложно подвесить, широкое распространение получили различные варианты воздушного способа строительства ВОЛС.

Эти способы обладают целым рядом неоспоримых преимуществ перед подземными и заключаются в следующем, - нет необходимости в землеотводе, нет необходимости копать землю. В результате стоимость строительства в 2 и более раз ниже, а скорость строительства в несколько раз выше, что обусловлено, прежде всего, возможностью «привязать» конструкцию ВОК к тому или иному варианту.

В качестве опор, которые могут быть использованы для строительства воздушных ВОЛС, рассматриваются следующие.

опоры магистральных линий электропередачи (ЛЭП) с напряжением от 35 кВ и выше.

опоры распределительных ЛЭП, например, до 10 кВ, которые, между прочим, подходят, практически, к каждому населенному пункту.

опоры контактных сетей электрофицированных железных дорог (ЭЖД.

опоры воздушных линий связи (если они в нормальном состоянии.

Реализация подобного типа ВОЛС может быть выполнена разнообразными способами, которые имеют свои преимущества и недостатки.

Подвеска ВОК. Самый простой способ, который с успехом применялся и при строительстве металлических линий связи простейших вариантов. Наиболее широко распространенный вариант для ВОЛС это использование кабеля типа 8-ки (рис.3.14.

Оптические модули изготовлены на основе полибутилентерефталата (ПБТ) производства фирмы EMS Chemie AG (Швейцария) или фирмы BASF (Германия.

К недостаткам этого способа следует отнести – высокая парусность ВОЛС, что приводит к сильной вибрации, в результате происходит отрыв троса от сердечника ВОК. Обледенение кабеля в зимний период и обрыв линии. Невозможность подвески в условиях высоких напряженностей электрического поля (особенно переменного) в связи с протеканием по тросу достаточно мощных наведенных вихревых токов. Воздействие солнечной радиации и прочих атмосферных факторов, приводящих к коррозии внешней.

влагозащитной оболочки ВОК (рис.3.15.

В се это приводит к тому, что срок службы подобного типа линий не превышает 17 – 18 лет. Однако здесь используется самый дешевый кабель (в районе 1800 – 2400 $/км) и скорость строительства высока до 5 – 6 км в смену.

ВОК в грозозащитном тросе.

Один из самых дорогих вариантов строительства ВОЛС. (рис.3.16.). Сам кабель очень дорогой т.к. содержит достаточно много упрочняющих элементов, сердечник кабеля модульный или трубчатый, защищен дополнительной алюминиевой оболочкой, и размещается между проволоками грозотроса. Они проволоки выполняются из специального материала, обеспечивающего высокую проводимость (для случая протекания токов разряда молнии) и высокую прочность. Его стоимость лежит в пределах 5000 – 7000 $/км.

Кабель предназначен для подвески на опорах воздушных линий электропередач от 35 кВ и выше.

Количество оптических волокон, шт.

Коэффициент затухания, дБ/км.