НОРМЫ НА ПАРАМЕТРЫ ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ

Основными характеристиками, определяющими возможность использования кабельных цепей для передачи различны видов информации являются переходное затухание на блине А₀ и защищенность А_з на дальнем концах. Нормы не указанные параметры устанавливаются исходя из условий выполнения рекомендаций Международного комитета в составе МСЭ-МКТТ (ныне ITU-T).

Для аналоговых систем передачи нормы на параметры взаимных влиянии обычно приводятся на длину усилительного участка. По симметричным кабелям связи в настоящее время работают в основном системы передачи К-60П в диапазоне частот 12…252 кГц.

Для этой системы в указанном диапазоне частот установлены нормы: А₀ ≥ 60,8дБ;
А_з ≥ 73,8 дБ для 90% и А_з ≥ 71 дБ – для 100% комбинаций цепей в кабеле.

Нормирование взаимных влияний для ЦСП осуществляются, на дине элементарного кабельного участка (ЭКУ) на полутактовой частоте. За основу принимается требуемое значение защищенности, характеризующее отношение сигнал-шум на полутактовой частое, которое обеспечивает заданную вероятность ошибки Р_е для квазитроичного кода. В настоящее время на внутризоновых сетях связи работают по симметричным кабелям ЦСП ИКМ-120 и ИКМ-480С. Для этих систем в соответствии с требованиями отраслевого стандарта установлены следующие нормы на полутактовых частотах: систем ЦСП ИКМ-120 (полутактовая частота 4,22 МГц) А_з ≥ 35 дБ – для межчетверочных комбинаций цепей; система ИКМ-480С (полутактовая частота 17 МГц) А_з ≥ 22 дБ - для межчетверочных комбинаций цепей и
А_з ≥ 12 дБ – для внутризоновых комбинаций цепей.

На сетях абонентского доступа в мире и в России очень широко используются технологии xDSL (DSL – цифровая абонентская линия, х – версия соответствующей технологии, например, HDSL, ADSL, vDSL и др.). Эти технологии обеспечивают высокоскоростную цифровую передачу по медножильным абонентским кабелям связи.

Цифровые системы передачи технологий xDSL работают по однокабельной системе, поэтому нормировать нужно взаимные влияния на ближнем конце А₀. при этом величины значений А₀ зависят от вида кода, с которым работает конкретная ЦСП [29].

Для ЦСП технологии xDSL с многоуровневым колом 2В1Q нормирование переходного затухания между цепями кабеля определяется по формуле:

где а_з = 16,2 дБ – защищенность сигнал-помеха, обеспечивающая вероятность ошибки 10^-10; L – число уровней сигнала; N – число систем передачи.

В таблице 9.2 по данным [29] приведены нормируемые значения А₀ для многоуровневых систем при передаваемом затухании на частоте максимального сосредоточения энергии, равном 42 дБ.

Таблица 9.2. Нормируемые значения А₀ для многоуровневых систем

Для ЦСП с кодом САР нормирование величины А₀ определяется выражением

При этом рабочая частота нормирования определяется в соответствии с частотным спектром линейного сигнала. Например, для САР-128 f_раб = 160 кГц.

Для коаксиальных кабелей нормы на переходное затухание на ближнем конце А₀ и защищенность на дальнем конце А_з усилительного участка определяется из следующих эмпирических выражений [17]: . В этих выражениях частота берется в МГц на минимальной частоте линейного спектра системы передачи.

Таблица 9.1. К расчету сопротивления связи

ЗАЩИТА СООРУЖЕНИЙ СВЯЗИ ОТ ВНЕШНИХ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ И КОРРОЗИИ

ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ И ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ВЛИЯНИЯ НА ЦЕПИ СВЯЗИ

Направляющие системы чрезвычайно многообразны и в разных случаях классифицируются по-разному: по используемому диапазону шкалы электромагнитных волн, по назначению, по конструкции и т.д.

Уровень электромагнитных влияний, воспринимаемый направляющей системой связи, зависит от большого числа факторов: физической длины линии, наличия скрутки, частотного диапазона передаваемых сигналов, конструкции экрана, взаимного расположения элементов направляющих систем. Поэтому любая их классификация с точки зрения электромагнитной совместимости имеет определенную долю условности.

Электромагнитная совместимость любой системы - это совокупность качественных показателей, включающих, с одной стороны, способность нормально функционировать при наличии внешних естественных и допустимых индустриальных электромагнитных полей; с другой стороны, рассматриваемая система сама не должна создавать электромагнитное поле выше оговоренного нормативно-технической документацией уровня.

Электромагнитная помеха - нежелательное воздействие электрического и магнитного полей, а также тока и напряжения любого источника, которое может ухудшить качество функционирования передачи за счет искажения информативных параметров полезного сигнала.

Естественные электромагнитные поля образуются электромагнитными процессами и явлениями, объективно происходящими в различных точках Земли и космосе, которые непосредственно не связаны с деятельностью человека.

Электрические НСЭ занимают частотный диапазон от 0 до 10 ¹² Гц, поэтому источники мощных электромагнитных влияний оказывают значительное влияние на все виды электрических НСЭ [67]. Из всего многообразия источников влияния можно выделить только несколько, которые создают опасные и мешающие влияния на оптические кабели связи [68]. Это в первую очередь связано с занимаемым диапазоном, поэтому источники, создающие электромагнитные влияния на металлические направляющие системы электросвязи (НСЭ) для оптических кабелей (ОК) не представляют большой опасности.

Учитывая то, что оптические системы работают в диапазоне 10¹⁴-10¹⁵ Гц можно сделать вывод, что ни один частотный спектр влияющих источников не попадает в спектр сигнала оптического волокна (ОВ) [68].

Классификация ОК по конструктивным особенностям представлена на рисунке 10.1. Из него видно, что большинство ОК имеют металлические элементы (МЭ) в конструкции, и только небольшая группа полностью диэлектрических оптических кабелей связи (ДОК).

В конструкциях ОК с МЭ могут быть внешние металлические элементы (ВМЭ) в виде механической защиты сердечника ОК [6], с центральным металлическим элементом (ЦМЭ), с ВМЭ и жилами дистанционного питания (ЖДП). Кроме того, для увеличения срока службы ОВ применяется металлизация ОВ (ОВ с М). Возможны различные варианты использования металлических оболочек (Fe, Al), оплеток (О), бронепокровов (БП) и полиэтиленовых оболочек (ПЭТ).

Полностью диэлектрические конструкции ОК (ДОК) применяются как для прокладки в земле, так и для внешней подвески на различных существующих опорах электросетей и сетей связи.

При прокладке в земле возможна прокладка ОК совместно с высоковольтным кабелем (ВВК) или даже в конструкции ВВК, в туннеле и на пересечениях с ВВК.

Учитывая свойства ОВ, ОК широко используют для подвески на опорах высоковольтных линий, осветительной сети, железных дорог, трамвая и троллейбуса.

Однако, при высоких уровнях напряжений на ВВЛ, возникает мощное электрическое поле (опасное влияние) и при определенных условиях (дождь, высокий уровень загрязнения атмосферы) образуется электрическая дуга, приводящая к разрушению ОК. Одновременно, высокая напряженность поля изменяет показатель преломления ОВ, что приводит к эффекту Керра. Эффект Керра проявляет себя также возникновением двойного лучепреломления под действием электрического поля. Величина двойного лучепреломления прямо пропорциональна квадрату напряженности электрического поля. Эффект Фарадея проявляет себя поворотом поляризации светового луча при воздействии магнитного поля. Магнитооптический эффект также приводит к увеличению затухания и дисперсии оптического волокна. Факторы влияния внешних источников на ОК представлены на рисунке 10.2.

При грозовых разрядах возникают кратковременные эффекты Керра и Фарадея.

Наиболее мощным электромагнитным влияниям подвержены оптические кабели с металлическими элементами (ОК с МЭ) при прокладке в земле и подвеске.

На ОК и ОВ оказывают опасное влияние грозовые разряды, высоковольтные линии (ВВЛ), электрифицированные железные дороги (Э.Ж.Д.) в аварийном и нормальном режимах работы. При грозовых разрядах и коротких замыканиях на ВВЛ возможно такое воздействие на ОК, как разогрев полимерных элементов под действием протекающих токов, их разрушение, либо сокращение срока службы других конструктивных элементов ОК. Мешающее влияние так же проявляется в эффектах Керра и Фарадея, которые приводят к увеличению дисперсии и затухания.

Для внешних электромагнитных влияний ВВЛ на электрические НСЭ характерны следующие особенности: во-первых, практическое отсутствие влияния за счет поперечной асимметрии в расположении проводников, свойственной процес­су взаимных влияний; во-вторых, определяющая роль влияний за счет продольной асимметрии цепей проводник—земля (обо­лочка) и, в-третьих, возможность пренебречь активными со­ставляющими электромагнитных связей (g и г). Кроме того, для внешних источников влияния характерно следующее:

-разные длины влияющих, подверженных влиянию и третьих цепей;

-пренебрежимо малое затухание высоковольтных линий по сравнению с линиями связи, подверженными влиянию;

-необходимость учета искажения электромагнитного поля за счет других электропроводящих предметов, таких как грозоза­щитные тросы, железнодорожные рельсы, рядом расположен­ные провода и кабели, деревья и др.

Различают следующие виды внешних влияний:

- электрические, обусловленные действием электрического по­ля;

- магнитные, возникающие за счет действия магнитного поля;

- гальванические, появляющиеся вследствие наличия в земле блуждающих токов, создаваемых ВВЛ и использующих землю в качестве обратного провод­ника.

Рис.10.2. Факторы влияния внешних источников на ОК с металлическими элементами в конструкции.

Под действием блуждающих токов на оболочках кабелей связи появляется напряжение, и в цепях связи возникает влия­ние. Особенно велико гальваническое влияние при аварийных режимах ВВЛ и в местах расположения электростанций.

Под действием внешних электромагнитных полей в соору­жениях связи могут возникать напряжения и токи:

- опасные, при которых появляются большие напряжения и токи, угрожающие жизни обслуживающего персонала и абонен­тов или приводящие к повреждению аппаратуры и линейных со­оружений. Опасными считаются: напряжение U>36 В, ток 1> 15 мА;

- мешающие, при которых возникают помехи, шумы, искаже­ния, приводящие к нарушению нормальной работы средств свя­зи. Мешающими считаются: напряжение U ≈ 1...2 мВ, ток I ≈ 1 мА.

Внешние влияния подразделяются также на длительные и кратковременные. Границей раздела между ними является вре­мя t=1 секунда.

Действие внешних источников бывает постоянным или слу­чайным. Время действия колеблется: в широких пределах: от долей секунды (молния) до непрерывной длительности. Спектр частот внешних источников, как правило, имеет широ­кую полосу. Амплитуда влияющих напряжений и токов, исхо­дящих от внешних источников, зависит от мощности установки и места расположения ее по отношению к линии связи. Источниками внешних электромагнитных влияний на электрические НСЭ являются: атмосферное электричество (гроза), ВВЛ, Э.Ж.Д., радиостанции (РС), причем атмосферное электричество и ВВЛ, особенно в аварийном режиме, оказывают опасное влияние, а Э.Ж.Д., ВВЛ, PC – мешающее влияние.

Влияние оказывают также индустриальные помехи (бытовые электроаппараты, городской электротранспорт), магнитные бури и др. Кроме того, металлические оболочки кабелей подвержены коррозии, т. е. разруше­нию под действием блуждающих токов и электрохимических процессов в грунте. Ниже рассматриваются источники внешних влияний и меры защиты сооружений от них.