Зин Мин Латт. Разработка оптических кабелей для абонентов широкополосного доступа

Краткое описание

Зин Мин Латт. Разработка оптических кабелей для абонентов широкополосного доступа: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.09.02 / Зин Мин Латт;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»], 2017

Содержание к диссертации

Введение
Глава 1.Требование к параметрам и конструкции кабелей, предназначенных для систем широкополосного доступа10
1.1. 1.1 Понятие широкополосного доступа 10
1.2. 1.2. Преимущества использования широкополосного доступа 12
1.3. 1.3. Широкополосный доступ по DSL 14
1.4. 1.4. Требование к абонентской линии широкополосного доступа 19
1.5. 1.5. Современные конструкции внутриобъектовых кабелей для широкополосного доступа 22
Глава 2.Технология и оборудование, используемое при изготовлении и испытаниях оптических кабелей26
2.1. Основные этапы технологии производства оптических кабелей 26
2.2. Оборудование, необходимое для реализации технологического процесса 28
2.2.1. Оборудование для окраски волокна 28
2.2.2. Оборудование для нанесения вторичного покрытия на волокно и изготовления защитной оболочки 31
2.3. Оборудование, необходимое для проведения испытаний 37
2.3.1. Оборудование для измерения передаточных характеристик 37
2.3.2. Оборудование для испытания на стойкость к механическим воздействиям 41
2.3.3. Оборудование для испытания на стойкость к климатическим воздейсвиям 43
Глава 3.Теоретический расчет конструкции оптических кабелей для широкополосного доступа45
3.1. Анализ требований к конструкции кабелей 45
3.2. Расчет механических параметров 48
3.3. Расчет климатических параметров 51
3.4. Выбор материалов для изготовления кабелей и дизайн 53
3.4.1. Выбор оптических волокон и материалов защиты 53
3.4.2. Материалы для силовых элементов оптических кабелей 54
3.4.3. Материал внешней защитной оболочки 59
3.4.4. Дизайн оптических кабелей для широкополосного доступа 64
Глава 4.Экспериментальные исследования разработанных конструкции оптических кабелей для систем широкополосного доступа71
4.1. Измерение параметров оптических кабелей при механических воздействиях 71
4.2. Измерение параметров оптических кабелей при климатических воздействиях 81
4.3. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 85
Выводы 92
Список литературы .

Широкополосный доступ по DSL
Оборудование, необходимое для реализации технологического процесса
Расчет климатических параметров
Измерение параметров оптических кабелей при климатических воздействиях

Введение к работе

Актуальность темы.В последние годы большое внимание уделяют развитию такой услуги как широкополосный доступ (ШПД). Это общее название технологии, с помощью которой обеспечивают постоянное (не сеансовое) подключение к Интернету, к телевидению и к телефонной линии.
Для предоставления ШПД можно использовать множество различных носителей и способов передачи данных. В начале второй половины прошлого века появились первые цифровые системы связи,
предназначенные для быстрой дистанционной передачи цифровых потоков. Созданные для этой цели комплексные сети из кабелей связи позволяют абонентам предоставлять услуги связи, к которым относится,
усовершенствованный телефонный сервис под названием технология DSL (англ. Digital Subscriber Line — цифровая абонентская связь по кабелю).
Несмотря на то, что многие (хотя и не все) учреждения и коммерческие организации уже имеют ШПД, до сих пор не решена проблема предоставления ШПД на отрезке линии связи, ведущей непосредственно в дома пользователей (так называемая «последняя миля»). В настоящее время ряд конкурирующих телекоммуникационных компаний разрабатывают, внедряют и рекламируют специфические технологии и услуги, предназначенные для предоставления ШПД широким слоям населения.
Развитие методов передачи сигналов по витой паре медных проводников привело к появлению множества видов технологии DSL. Существующие технологии DSL делят на две подгруппы: симметричного и асимметричного доступа. Симметричные технологии применяют, как правило, в корпоративном секторе, тогда как асимметричные — предназначены для предоставления услуг доступа к мультимедийной сети отдельным абонентам. Различают так же системы уплотнения абонентских
линий, которые обозначают собственными аббревиатурами: ADSL, HDSL, RADSL, SHDSL.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) — модемная технология, превращающая стандартные телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа.
HDSL (High Bit-Rate Digital Subscriber Line — высокоскоростная цифровая абонентская линия) — предусматривает организацию
симметричной линии передачи данных, когда скорости передачи данных от пользователя в сеть и из сети к пользователю равны.
RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line — цифровая абонентская линия с адаптацией скорости соединения), которая обеспечивает такую же скорость передачи данных, что и технология ADSL, но при этом устройства, реализующие эту технологию, способны адаптировать скорость передачи к протяженности и состоянию используемой витой пары проводов.
SDSL (Single Line Digital Subscriber Line — однолинейная цифровая абонентская линия) также, как и технология HDSL, обеспечивает симметричную передачу данных, при этом используют только одну витую пару проводов.
Применение ШПД обеспечивает высокую скорость обмена данными во много раз большую, чем при коммутируемом доступе и при этом полностью не занимает телефонную линию. Понятие ШПД означает в первую очередь высокую скорость передачи данных и поэтому такое подключение часто еще называют высокоскоростным интернетом. Значение нижней границы скорости ШПД составляет 128 кбит/с. Сегодня потребности максимального доступной для домашних абонентов ШПД могут быть удовлетворены при скорости более 100 Мбит/с.
Кроме высокой скорости передачи информации, ШПД должен обеспечивать стабильное непрерывное соединение с сетью, а также предоставлять так называемую «двустороннюю» связь, заключающуюся в
возможности принимать и выгружать данные на одинаково высоких скоростях.
Благодаря ШПД пользователь должен получить услуги цифрового телевидения по Интернету, услуги передачи голосовых данных (IP телефонии) на любые расстояния по дешевым тарифам или даже бесплатно, а также возможность удаленного хранения данных больших объемов информации. Реализовать эти требования, используя для передачи сигналов витую пару медных проводников, сегодня становится проблематичным.
Вместе с тем, наиболее передовым в технологии ШПД является использование для передачи данных оптических кабелей (ОК), поэтому является актуальным исследование особенностей применения и разработка конструкций ОК для организации ШПД.
Исследованию изменения свойств ОК, различных конструкций, под
влиянием внешних факторов посвящены работы известных зарубежных и
отечественных ученых, таких как Г. Мальке, П. Гссинг, И. И. Гроднев, Э. Л.
Портнов, И. Б. Рязанов, Ю. Т. Ларин, П.Н. Яблочков, А.Н. Лодыгин, В. К.
Зворыкин, Ф.А. Пироцкий и других.
Цель и задачи работы
Целью работы является разработка конструкций и проведение исследований внутриобъектовых ОК, предназначенных для монтажа сети связи, используемой для организации ШПД внутри различных объектов.
Создание новых конструкций ОК сопряжено с решением научных задач, связанных с:
поиском и изучением свойств новых материалов, пригодных для производства ОК;
выбором и совершенствованием технологии изготовления ОК;
определением допустимого уровня внешних воздействий,
возникающих внутри объектов при монтаже и эксплуатации ОК;
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Определены зависимости механических параметров вновь разработанных конструкций внутриобъектовых ОК с силовыми элементами различного типа;
2. Разработан метод измерения прироста затухания в оптическом волокне (ОВ) на коротких длинах внутриобъектовых кабелей в зависимости от раздавливающего усилия с использованием оптического тестера и разрывной машины;
3. Установлено влияние количества ОВ на стойкость внутриобъектовых ОК к раздавливающему усилию;
4. Определено влияние климатических факторов на прирост затухания в ОВ вновь разработанных конструкций внутриобъектовых ОК.
Практическая ценностьнаучных исследований и разработок заключается в обосновании технических решений по созданию нескольких новых конструкций внутриобъектовых ОК, которые можно использовать для организации ШПД на рабочих местах в офисах и других абонентов.
Объекты и методы исследования.Для достижения поставленной цели работы использованы образцы ОК вновь разработанных марок ОВНС, ОВНСLS-HF, ОВНР, ОВНРLS-HF, ОВНВ, ОВНВLS-HF, ОВНП, ОВНПLS-HF, ОПНП, ОПНПLS-HF. Определение затухания сигнала в ОВ производили методом прямого измерения мощности и методом обратного рассеяния. Измерение затухания проводили без разрушения ОВ. Для моделирования механических воздействий использовали следующие стенды: установку для испытаний на растяжение и раздавливание растяжение типа РРК-ЕК2, разрывную машину марки H5KS фирмы Hounsfield. Имитацию теплового воздействия и влажности окружающий среды осуществляли с помощью климатической камеры Challenge СН1200С фирмы Angelantoni. Обработку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием программ Microsoft office 2010 Service Pack 2 (SP2) и другие.
Реализация и внедрение результатов исследований:
Проведенные автором диссертации исследования были использованы в производстве ОК. Разработанный в данной работе дизайн конструкций внедрен в серийное производство ОК на предприятии ООО "Еврокабель 1".
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов подтверждается применением современных методов исследования, корректной постановкой
математических задач, использованием обоснованных методов
математических расчетов, а также соответствием полученных результатов данным научной литературы, совпадением расчетных и экспериментальных данных.
Основные положения, представляемые к защите:
5. Дизайн и расчет конструкции внутриобъектовых ОК, предназначенных для организации ШПД;
6. Метод измерения прироста затухания в ОВ на коротких длинах внутриобъектовых кабелей в зависимости от раздавливающего усилия;
7. Результаты исследования по стойкости к растягивающему и раздавливающему усилиям, воздействующим на внутриобъектовые ОК, которые предназначены для ШПД.
8. Результаты исследования влияния факторов климатической нагрузки на свойства внутриобъектовых ОК.
9. Математические модели изменения мощности оптического сигнала, передаваемого по ОВ внутриобъектовых ОК в процессе изменения механических и климатических нагрузок
Личный вклад автора
Автору диссертационной работы принадлежит выбор объектов для анализа состояния и изучение тенденций применения ОК в технологии ШПД. Исследования и проведение основных испытаний опытных образцов ОК. Получены и сформулированы лично автором результаты испытаний и математической обработки, модели и методы, представленные в
диссертации,
Таким образом, вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии во всех этапах исследования: от постановки задач до экспериментальной, теоретической и практической реализации. Автор принимал участие в обсуждении результатов в научных публикациях и докладах, во внедрении результатов работы в производство.
Апробация результатов исследований и разработок.
Основные научные положения и технические результаты обсуждали на следующих конференциях: 15-я и 16-я международные конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, Алушта, 2014 и 2016 г.); 21-я, 22-я и 23-я международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов (Москва, НИУ-МЭИ , 2015 г., 2016 г. и 2017 г.).
Публикации.По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ: из них 2 статьи, 7 тезисов докладов в сборниках трудов международных научных конференций.
Структура и объем диссертации.Диссертационная работа состоит из введения, четырх глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 101 наименование. Работа изложена на 102 страницах, содержит 34 рисунка, 28 формул и 20 таблиц.

Широкополосный доступ по DSL

С развитием Интернета во многих странах становится очевидным большое положительное влияние сетей ШПД на развитие коммерческих компаний, общественных организаций и рядовых граждан. Сети ШПД являются частью инфраструктуры мирового информационного пространства. Эти сети предоставляют пользователям возможность постоянного высокоскоростного доступа к разнообразным веб-сервисам (технология системы JetSwap, позволяющая получать посетителей на сайт) [9], контенту с программным обеспечением и пр.
Последние десятилетие знает множество историй, посвященных преимуществам и успеху ШПД в научных исследованиях, которые включают, в том числе: новые возможности для развития бизнеса, инновационные технологии, рост объема продаж, увеличение продуктивности работы, сокращение издержек, создание новых рабочих мест, привлечение иностранных инвестиций. Проведенные в промышленно развитых странах исследования убедительно показывают, что сети ШПД стимулируют надежный рост валового внутреннего продукта. Очевидно, что в странах с развивающейся рыночной экономикой наличие сетей ШПД может обеспечить аналогичные преимущества для экономического роста.
Наличие высокоскоростных сетей ШПД дает технические преимущества, наряду с нормативно-правовой базой, характерной для развивающихся стран, у которые граница между городом и деревней гораздо более выраженная. Специфика стран с переходной экономикой заставляет, не отказываясь от развертывания в них сетей ШПД, искать пути быстрого и рентабельного внедрения каналов ШПД, используя самые эффективные и практичные методы.
В отличие от коммутируемого подключения абонента по телефонной л