556_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_2014_

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Также было проведено моделирование антенны для диапазона 0,05 – 6,0 ГГц с подложкой из метаматериала и без применения метаматериалов.

В результате для обеих антенн были получены низкие значения параметра S11 (коэффициент отражения).

Антенна с использованием метаматериалов имеет более широкую полосу рабочих частот (уровень КСВ не превышает 1,5) при неявно выраженной резонансной частоте.

Таким образом, применение метаматериалов позволяет заметно уменьшить габариты печатной антенны. Особый интерес представляет использование подложки, частично заполненной DNG-материалом [3, 5].

Основной задачей совершенствования метаструктур является синтез таких сред, которые бы обладали минимальными потерями и слабо выраженными дисперсионными свойствами.

Литература:

1.Горощеня А. Б., Богачков И. В. К вопросу миниатюризации антенн // Омский научный вестник. – Вып. 4 (25). – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2003. – С. 115–117.

2.Богачков И. В. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства: учеб. пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 112 с.

3.Моделирование микрополосковых антенн / И. В. Богачков, K. П. Шашерина, И. А. Яковлева // Современные проблемы телекоммуникаций: Мат. Рос. науч.- техн. конф. – Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2013. – С. 165 – 166.

4.Проектирование миниатюрных антенн с использованием метаматериалов / И.

В. Богачков, Е. П. Шашерина, И. А. Яковлева // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON) 2013. Proceedings. – Krasnoyarsk: Siberian Federal University. Russia, Krasnoyarsk, Sept. 12−13, 2013.

161

БЕСТРОСОВАЯ И ТРОСОВАЯ ПОДВЕСКА ОКС

Бутенков В.В. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: [e-mail], тел.: [phone]

Возможны бестросовая и тросовая подвеска оптических кабелей связи (ОКС) на опорах различного назначения и по крышам зданий.

Исследовались растягивающие усилия (силы натяжения) и возможность бестросовой подвески ОКС в случаях, когда она разрешена (кабели имеют встроенный трос или силовые элементы), а в случаях, когда бестросовая подвеска недопустима либо силы натяжения превышают допустимые растягивающие усилия, выбирался тип троса и исследовались возможные величины нормальных напряжений троса при растяжении. При этом учитывалось различие величин погонных весов, диаметров, допустимых растягивающих усилий и нормальных напряжений конкретных типов и конструкций ОКС и тросов, а также длин пролетов и стрел провеса. Кроме того, при определении расчетных нагрузок на подвесные ОКС, учитывались наиболее невыгодные сочетания погодных и климатических условий (температуры воздуха, скорости ветра, интенсивности гололеда), наблюдаемые в районах подвески.

Установлено, что для ОКС, конструкции которых содержат стальные армирующие элементы, возможна бестросовая подвеска при длине пролета до

40 м.

Вариант использования в качестве троса линейной стальной оцинкованной проволоки диаметром 5 мм нецелесообразен, поскольку нормальное напряжение троса может превысить допустимое уже при длине пролета 50 м.

Исследована возможность подвески ОКС на стальном многопроволочном тросе. Для многопроволочных тросов применяется стальная проволока большой прочности (спецсталь), имеющая большую величину допустимого нормального напряжения растяжения, с которой сравниваются расчетные значения нормальных напряжений при растяжении.

При строительстве подвесных линий связи часто возникает необходимость превышения нормативной длины пролета. Применение многопроволочного троса 1х7х6.6-140-1 диаметром 6.6 мм допускает увеличение длины пролета до 100 м, а в отдельных случаях – до 200 м.

ВИБРАЦИОННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКС

Бутенков В.В. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: [e-mail], тел.: [phone]

Оптические кабели связи (ОКС) могут прокладываться вдоль шоссейных или железных дорог с интенсивным транспортным движением.

162

В результате вибрации в конструктивных элементах ОКС возникают деформации и напряжения, которые приводят к появлениям микротрещин в оптических волокнах и ухудшению передаточных характеристик (увеличению затухания).

Механические воздействия вибрации принято оценивать по величине создаваемого ускорения и измерять в единицах ускорения силы тяжести (g).

Расчетная оценка ожидаемых вибрационных воздействий имеет большое значение при проектировании, строительстве и эксплуатации волоконнооптических линий передачи. Результаты расчетов позволяют, в случае необходимости, выбирать средства и меры защиты ОКС, обеспечивающие не только целостность оптических волокон, но и требуемое качество передачи информации.

Проведенные автором расчеты вибрационных воздействий на ОКС, проложенных вдоль шоссейных и железных дорог, показывают, что ускорения могут превысить допустимую величину 4g. Поэтому часто необходимо принимать меры защиты, такие как обустройство песчаных постелей и прокладка ОКС в трубах.

ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА ВОЛП

Бутенков В.В. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: [e-mail], тел.: [phone]

Волоконно-оптические линии передачи (ВОЛП) включают в себя станционное оборудование и оптические кабели связи (ОКС). Конструкции ОКС могут содержать металл – силовые элементы и броню. Такие ОКС подвержены внешним электромагнитным влияниям.

Для защиты станционных и линейных сооружений связи служат заземления. На станциях оборудуются защитные заземления, а на линиях – линейно-защитные.

Величина сопротивления заземления зависит от удельного сопротивления земли, глубины закопки и размеров заземлителя. Проведены исследования величины сопротивления одиночного заземлителя при изменении следующих параметров: длины заземлителя от 1 до 10 м, поперечных размеров от 1 до 10 см, глубины закопки от 0 до 10 м. Расчеты показывают, что сопротивление заземления одиночного заземлителя велико и изменяется незначительно.

Для снижения величины сопротивления заземления необходимо выполнять заземление из нескольких одиночных заземлителей, включенных параллельно. Заземляющее устройство при этом выполняется многоэлектродным в виде контура заземления.

В докладе приводятся расчеты числа заземлителей для защитного и линейно-защитного контуров заземления.

163

ПРОМЫВКА ОБОЛОЧКИ ВОК ПОДВЕШЕННЫХ НА ОПОРАХ КОНТАКТНОЙ СЕТИ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Гайвоненко А.Е. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: [e-mail]

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

На участках железных дорог с электротягой переменного тока, начиная с 2001 г., наблюдались повреждения диэлектрических (без металлических элементов) волоконно-оптических кабелей (ВОК), подвешенных на опорах контактной сети. Эти повреждения возникали в результате электротермической деградации (ЭТД) [1]. Деградация проявлялась в виде разрушения резиновых вставок поддерживающих зажимов и конструктивных элементов кабеля в месте наложения зажимов на ВОК, а также появления вздутий оболочки кабеля в пролете между опорами.

Со временем уменьшается гидрофобность и увеличивается загрязненность поверхности оболочки ВОК. Это зависит от особенностей окружающей местности, вида перевозимых грузов, возгорания зарослей камыша или травы, расположенных вблизи железной дороги, близости промышленных и прибрежных районов, а также мест погрузки и выгрузки минеральных удобрений, угля и др. При этом удельное сопротивление оболочки при увлажнении загрязнения уменьшается.

Как одно из мероприятий по предотвращению электротермической деградации ВОК применяется промывка оболочек ВОК специальным раствором.

Промывка оболочки ВОК производится водным раствором средства для удаления гидрофобного заполнителя (СГЗ) с элементов кабелей связи при монтаже, испытаниях и производстве [2]. Средство СГЗ выпускается по ТУ 2483-004-1048953 в виде концентратов с 10, 20, 30, 40 и 50%-ным содержание активной составляющей. Он приготовляется перед выездом на трассу при температуре не ниже плюс 30 0С, перед применением температура должна составлять плюс 50 – 70 0С.

Перед промыванием и после промывания оболочки измеряется токоизмерительными клещами ток, протекающий по кабелю. Торцевые части поддерживающего зажима и оболочка ВОК очищаются тканью, смоченной в растворе. Оболочка ВОК очищается на длине 0,5 м. в обе стороны от краев поддерживающего зажима [2]. После протирки тканью, смоченной в растворе, оболочка и торцевые части зажима протираются сухой тканью.

Наличие тока после промывания оболочки свидетельствует о некачественной промывке оболочки либо о повреждении оболочки и проникновении под оболочки влаги.

164

Литература:

1.Э.Е. Асс, Ю.И. Филиппов, Л.Е. Попов, А.С. Бочев и др. Электротермическая деградация ВОК на участках с электротягой переменного тока. Автоматика, связь, информатика №10 – 2006. С. 21-23.

2.ГОСТ Р 54938-2012 Железнодорожная электросвязь. Правила защиты проводной связи от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог постоянного и переменного тока.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МОДОВОЙ ДИСПЕРСИИ

Елизарова Е.Ю., Ашкен А.М. Алма-Ата, Астана

Поляризационная модовая дисперсия – это основной механизм, с помощью которого все дефекты волокна проявляются на характеристиках системы передачи. В любой точке волокна импульс поляризованного оптического излучения можно разложить на поляризационные составляющие с двумя взаимно ортогональными состояниями поляризации, направленными вдоль двух локально ортогональных осей волокна, так называемых, быстрой и медленной осей. Отметим, что эти оси не обязательно соответствуют состоянию линейной поляризации. На практике, в уложенном в кабель волокне направление этих осей и относительная разность скоростей распространения по каждой оси (непосредственно зависящих от величины локального двулучепреломления) изменяются вдоль оптического пути. Для идеализированной модели явление PMD можно представить так, что различные участки волокна имеют постоянные, но различные на каждом участке направления осей двулучепреломления. (Локальное изменение ориентации главных осей двулучепреломления волокна известно как явление связи мод.) На каждом участке волокна возникнет временная задержка между компонентами оптического сигнала, разложенного по быстрой и медленной осям. Из-за того, что направление осей двулучепреломления соседних участков волокна меняется случайным образом, форма и границы оптического импульса претерпевают статистическое временное расплывание.

Для каждой выделенной длины волны излучения можно подобрать такую ориентацию плоскости поляризации оптического импульса на входе, что импульс при прохождении волокна не будет испытывать никакого расплывания (по крайней мере, на достаточно коротком интервале времени измерения, когда можно пренебречь изменениями внешних факторов).

Действительно, существуют два взаимно ортогональных состояния поляризации, называемые основными состояниями поляризации PSP (Principal State of Polarization). Одно из них соответствует самому быстрому, а другое самому медленному времени распространения импульса по волокну. Разница времен распространения называется дифференциальной групповой задержкой

165

DGD (Differential Group Delay), соответствующей данной длине волны. Величина задержки PMD определяется как значение DGD усредненное по длинам волн.

Так как отдельные факторы, вызывающие поляризационная модовую дисперсию PMD, невозможно выделить и измерить, то явление PMD следует рассматривать как непрерывный и нестационарный стохастический процесс. Этот процесс приводит к уширению информационных оптических импульсов, что может ухудшить качество сигнал при его декодировании приемником. Таким образом, поляризационная модовая дисперсия является существенным фактором, ограничивающим скорость передачи по волокну.

Для измерения PMD используют различные методы. Волновые поляриметрические методы – такие как анализ собственных значений матрицы Джонса JME (Jones-Matrix-Eigenanalysis), метод сферы Пуанкаре PS (Poincarй Sphere) – позволяют наблюдать функциональную зависимость дифференциальной групповой задержки (DGD) от частоты (длины волны) света. Анализируется изменение вектора поляризационной дисперсии на выходе тестируемого устройства по мере изменения частоты входного излучения. Модуль этого вектора в точности равен дифференциальной групповой задержке, а его направление позволяет определить главные состояния поляризации тестируемого элемента системы (волокна). Поляризационная модовая дисперсия PMD определяется методом наименьших квадратов величин, для различных длин волн. Оба метода JME и PS требуют проведения полных измерений состояний поляризации как на выходе системы, так и на входе. Три стоксовых параметра измеряются как функции частоты света.

Наряду с этим широко используется метод анализа PMD: метод волнового сканирования WSFA (Wavelength-Scanning Fixed Analyzer) и

интерферометрический метод IM (Interferometric Methods). В этих методах измеряется проекция состояния поляризации SOP вдоль одной оси, которая является характеристикой измерительного прибора для быстрого определения PMD. Однако при измерении часть информации теряется, так как проекция SOP на другие оси не вычисляется. Это довольно сильный недостаток методов при исследовании очень малых значений PMD (<50 фс) – на этих масштабах времен в исследуемой среде проявляются взаимные и случайные связывания мод. С другой стороны методы IM значительно менее чувствительны к вибрации, возникающей при измерении PMD в полевых условиях.

ОСОБЕННОСТИ IP-ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

Елистратова И.Б., Первушина Л.В. СибГУТИ, Новосибирск

Охранное IP-видеонаблюдение предоставляет все преимущества сетевых камер и компьютерной сети на базе IP-протокола. Благодаря цифровым камерам оно обеспечивает четкое цветное видеоизображение, большую

166

площадь обзора и более мощное увеличение. Системы охранного IPвидеонаблюдения могут отслеживать определенного рода поведение, события и действия подвижных объектов.

Система охранного видеонаблюдения превосходно интегрируется с ИТ - инфраструктурой, позволяя не только сократить расходы на IP-сеть, но и использовать стандартную ИТ -политику (например, меры по идентификации, обеспечению безопасности данных и т. д.).

Системы IP-видеонаблюдения основаны на открытых стандартах и работают в обычных Ethernet-сетях. Использование стандартного серверного оборудования для записи и хранения видеоданных радикально снижает затраты на управление и оснащение по сравнению с использованием оригинального оборудования (например, систем цифровой видеозаписи), особенно в крупных системах, где затраты на хранение данных и обслуживание серверов составляют значительную часть общих расходов.

Одним из достоинств систем IP-видеонаблюдения является простота в установке коммерческих компонентов и ориентированность на будущее. Установка может происходить поэтапно, путем интеграции системы сетевого видеонаблюдения с аналоговой системой. По мере окончания срока эксплуатации аналоговые камеры можно заменить сетевыми, просто подключив их к сети.

Также к положительным качествам таких систем можно отнести расширенные возможности архивирования и высокая надежность хранения данных. Видеозаписи и любые другие данные можно передавать по сети в стороннее хранилище данных. И последним достоинством систем IPвидеонаблюдения является возможность масштабирования производительности системы. Такие продукты, как Milestone Systems XProtect™ Corporate,

обеспечивают поддержку сразу нескольких серверов, сайтов и камер, позволяя легко расширять масштабы системы по мере развития организации.

Преимущества сетевых камер:

-то время как традиционные аналоговые камеры обеспечивают разрешение только до 0,4 мегапикселя, сетевые (цифровые) камеры поддерживают разрешение, превышающее это значение в 16 раз, они обладают большей охватываемой площадью съемки и мощными возможностями цифрового увеличения изображения;

-прогрессивная развертка (в противоположность аналоговой чересстрочной) также обеспечивает более четкую передачу движущихся объектов, например убегающего человека;

-сетевые камеры требуют меньших затрат при установке. Их даже не требуется подключать к розетке электропитания. Благодаря технологии Power over Ethernet (PoE) питание камеры осуществляется через тот же кабель, которым она подключена к компьютерной сети. Технология PoE также позволяет легко применять источники бесперебойного питания (ИБП ) для обеспечения непрерывной круглосуточной работы.

167

БЕСПРОВОДНОЕ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ

Елистратова И.Б., Семендилова Л.В. СибГУТИ, Новосибирск

Беспроводное видеонаблюдение обеспечивает удаленное наблюдение происходящих событий, чтобы впоследствии четко и без промедлений можно было предупредить возникшие нештатные ситуации и события. Передача сигнала от видеокамер до записывающего устройства осуществляется посредством оборудования Wi-Fi, работающего на частоте 2,4 ГГц. В камеры внутреннего исполнения опционально встраивается BW B-9xxW - модуль WiFI, в уличном варианте данный модуль встроен в термокожух. Несмотря на уже имеющиеся в комплекте с модулями Wi-Fi антенны, рекомендуется использовать дополнительные выносные уличные антенны для передачи стабильного видеосигнала, при этом антенны и модули соединены с помощью специальных кабелей.

Получение сигнала осуществляется аналогичным способом. В качестве приемника используется беспроводная точка доступа Wi-Fi с дополнительной уличной антенной, рассчитанной на прием от 4-х передающих точек доступа. Она подсоединяется к коммутатору, имеющему связь с персональным компьютером. Соединение точки доступа, коммутатора и компьютера осуществляется между собой обычной витой парой.

Однако, чтобы организовать беспроводную передачу видеосигнала на расстояние 5-19 км, нужно в первую очередь создать Wi-Fi мост. Это сеть между двумя точками доступа, с одной стороны которой будет установлена ip камера или ip сервер, а с другой стороны операторский пункт или очередная Wi-Fi сеть для передачи сигнала дальше. Длина таких Wi-Fi мостов ограничивается только необходимой скоростью передачи данных и мощностью антенн. Количество камер тоже ограничивается скоростью соединения Wi-Fi моста.

Оборудование, используемое при установке Wi-Fi моста: -направленные антенны; -антенные усилители сигнала (при необходимости);

-настроенные в режиме моста Wi-Fi роутеры. Основные преимущества:

-установка и настройка Wi-Fi оборудования занимает относительно небольшое время;

-стоимость установки намного ниже стоимости прокладки кабеля; -способность видеть, что происходит или происходило (можно смотреть в

режиме реального времени через Интернет, направляя камеру в нужное место, а также вести видеоархив и просматривать его на любой момент);

-возможность слышать, о чем говорят (наличие микрофона позволяет слышать всё, что происходит в наблюдаемом месте);

168

-возможность поговорить с теми, кто находится рядом с камерой (в беспроводную видеокамеру встроен динамик);

-способность видеть ночью (в видеокамеру встроена автоматическая инфракрасная светодиодная подсветка для режима ночного видения (до 8 метров)).

Недостатком Wi-Fi-связи, как и любой другой беспроводной технологии является влияние посторонних помех, таких как: здания, деревья, линии электропередач.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНИХ ВЛИЯНИЙ НА ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

Мехтиев А.Д., Таткеева Г.Г. КарГТУ, Караганда

В докладе представлены результаты, позволяющие проанализировать стойкость оптических волокон на внешние воздействия. При этом решены следующие задачи:

-влияние ионизирующего излучения на передаточные параметры оптических волокон;

-химическая стойкость и защита оптических кабелей от воздействия внешней среды;

-влияние температуры на коэффициент затухания и числовую апертуру оптических волокон и кабелей;

-оценка влияния внешних электромагнитных полей на передающие свойства оптических волокон;

-оценка стойкости конструкций оптических кабелей к радиальному воздействию воды;

-влияние вибрационных нагрузок на коэффициент затухания оптических кабелей;

-растягивающее усилие, возникающее в результате мерзлотных передвижений грунта в условиях глобального потепления;

-электротермическая деградация волоконно-оптических кабелей;

-влияние внешнего ассиметричного давления на характеристики двухслойного оптического волокна;

-воздействие вибраций на параметры одномодового оптического волокна;

-влияние магнитного поля на поляризацию излучения в волоконном световоде;

-влияние теплового воздействия на затухание и поляризацию световых волн, распространяющихся в круглом стекловолокне;

-потери в оптических волокнах, вызываемые сильными полями ионизирующего излучения;

-особенности работы волоконно-оптических кабелей на железнодорожном транспорте.

169

Полученные результаты решения перечисленных выше задач представлены в табличной и графической форме.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОЛЬЦЕВОЙ ТОПОЛОГИИ НА СЕТЯХ ДОСТУПА

Семендилова Л.В. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: [e-mail], тел.: [phone]

В качестве среды передачи данных для построения сети кольцевой топологии чаще всего используют экранированную или неэкранированную «витую пару», а также оптоволоконный кабель.

Кольцевая топология на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все обстоит также хорошо. Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено. При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратиться в сильно изломанное кольцо с множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов. На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную – “сжатых” колец (collapsed rings), что значительно снижает надежность сети. Фактически, главное преимущество кольцевой топологии сводится к минимуму.

При построении волоконно-оптических сетей связи также очень часто используется кольцевая топология, для которой самовосстановление является естественным свойством. В большинстве случаев линейная часть кольцевой структуры в сетях связи общего пользования строится на основе пары волокон (так называемое сдвоенное кольцо). В результате у передающего узла имеется два варианта доступа к приемному узлу: по часовой стрелке и в обратном направлении. Один из маршрутов выполняет функции основного и используется для передачи трафика, другой рассматривается как резервный.

Резервирование в кольцевых структурах может осуществляться с привлечением схем 1+1 и 1:1, то есть оно ничем не отличается от своих линейных (шинных) аналогов.

Таким образом, сеть с кольцевой топологией открывает возможность для использования различных схем резервирования, что значительно повышает надежность функционирования систем оптической связи. Организация резервирования в кольцевой топологии не требует значительных затрат на увеличение количества волокон или прокладку дополнительных кабелей.

С другой стороны, недостаток данной топологии состоит в том, что по мере роста числа промежуточных узлов в кольце вероятность одновременного нарушения связи по основному и резервному полукольцам возрастает. Это

170