Оптоволоконная система передачи данных системы микропроцессорной централизации МПЦ-МЗ-Ф

Начиная цикл статей о современных системах микропроцессорной централизации (МПЦ), внедряемых на сети железных дорог России, на наш взгляд немаловажным будет рассказать о принципах организации внутренних каналов передачи данных на базе волоконно-оптического оборудования. Статья ориентирована, прежде всего, на обслуживающий персонал, и в ней содержится описание применяемого оборудования, а также рассмотрены принципы расчета длин каналов связи и их физическая реализация.

 

Оптоволоконная система передачи данных является неотъемлемой частью системы микропроцессорной централизации МПЦ-МЗ-Ф. Основной задачей системы является обеспечение надежной передачи данных в условиях высокого уровня электромагнитных помех.

В основе оптоволоконной системы передачи данных лежит современное высоконадежное оборудование, которое обеспечивает продолжительную безотказную работу и требует минимум обслуживания.

Оптоволоконная система передачи разработана таким образом, что все настройки, ремонт (при необходимости) легко выполняются персоналом, имеющим минимальную специальную подготовку, при этом применение специальных инструментов и оборудования не требуется.

Оборудование

Основными частями оптоволоконной системы передачи МПЦ-МЗ-Ф являются:
- OLM (Optical Link Modul) оптические модули связи Profibus;
- ОМС конверторы (преобразователи) оптика / медь Industrial Ethernet;

- OSM коммутаторы Industrial Ethernet;

- Оптический кабель.

Оптические модули связи

В качестве оборудования каналообразования в системе МПЦ-МЗ-Ф используется аппаратура производства немецкой компании «Siemens».

Оптоволоконная система передачи в системе МПЦ-МЗ-Ф, как правило, реализуется на двух типах оптических модулей связи: OLM/P11/12 (для применения пластикового оптоволоконного кабеля) и OLM/G11/12(для применения стеклянного оптоволоконного кабеля).

 

 

 

Рис. 1. Внешний вид модуля связи OLM [1]

 

 

 

 

Примерная длина оптической линии связи в зависимости от типа применяемого модуля связи, типа оптического волокна и типового затухания кабеля представлена в таблице 1.

Таблица №1

Тип модуля	Тип оптического волокна, мкн	Типовое затухание кабеля, дБ/км	Длина оптической линии связи, м
OLM/P11/12	(пластиковые волокна) 980/1000	230	до 80
OLM/P11/12	(пластиковые волокна, PCF) 10/125	3	до 400
OLM/G11/12	(стеклянные волокна) 62,5/125	3,5	до 3000
OLM/G11/12	(стеклянные волокна) 50/125	3	до 3000

 

Оптические конверторы

Оптические конверторы OMC предназначены для организации связи по оптоволоконным каналам связи и преобразуют сигналы ITP интерфейса в сигналы оптического интерфейса.

 

Рис. 1. Внешний вид преобразователя OMС [1]

 

В системе МПЦ-МЗ-Ф, как правило, применяются преобразователи типа OMC TP11 для организации связи с модулями OSM по мультимодовому оптическому кабелю длиной до 3км и скоростью передачи данных 100Мбит/с. Модули имеют электрический интерфейс RJ45 для подключения терминальных устройств со скоростью передачи данных 100Мбит/с посредством витой пары длиной не более 6м.

Расчет возможной длины оптического кабеля в системе передачи данных МПЦ-МЗ-Ф

Рассмотрим пример не сложного расчета максимально возможной длины оптического кабеля:

В качестве оборудования каналообразования выберем модем OLM/G12 и многомодовое волокно 62,5/125.

Уровень на выходе передатчика данного модуля S_пер = -13дБ;

Допустимый уровень на входе приемника S_пр = -28дБ;

Типовое затухание кабеля 62,5/125 на 850 нм V_каб,км = 3,5 дБ/км;

Определим идеальный оптический бюджет для данного типа модуля который равен разности уровня сигнала на выходе передатчика и допустимого уровня на входе приемника (1):

V_ид= S_пер - S_пр = -13 -( -28) =15 дБ; (1) [2]

При расчете реального оптического бюджета необходимо учесть потери в механических соединениях кабеля:

-                        V_св   ¾  потери в сварном соединении (порядка 0,3 дБ);

-                        V_кон ¾ потери в коннекторах (порядка 1дБ);

-                        V_зап¾  запас 2 дБ на случай, каких – либо неучтенных факторов (изгиб волокна, старение, сварка в результате обрыва).

Для топологии точка-точка ВОЛС как правило имеет четыре коннектора и два сварных соединения, тогда реальный оптический бюджет может быть определен как разность идеального оптического бюджета и суммарных затуханий в механических соединениях кабеля (2):

V_реал=V_ид- (V_св+V_кон+V_зап) =15-[(2´0,3)+(1´4)+2]=8,4 дБ; (2) [2]

Допустимая длина оптического кабеля равна отношению реального оптического бюджета к типовому затуханию кабеля (3):

L_доп = V_реал  /V_каб,км  = 8,4 /3,5 =2,4 км. (3) [2]

При использовании многомодового волокна может быть достигнута и большая дальность, но это становится экономически невыгодно, и целесообразнее перейти к использованию одномодового волокна. В случае применения одномодового волокна расчет идентичен приведенному выше.

В таблице 2. приведены типовые величины затуханий для волоконно-оптических линий связи.

Таблица №2.[2]

Затухание в кабеле.	многомодовое волокно 62,5/125(тип излучателя-диод, длина волны 850нм.)	3,5-4 dB/км.
	одномодовое волокно 10/125(тип излучателя - диод ,длина волны 1300нм.)	0,3-0,5 dB/км.
Затухание в соединителях.	ST-соединитель	0,5-1,5 dB/соединитель.
	FC-соединитель (рекомендуемый соединитель)	0,5-1  dB/соединитель.
Затухание в сварном соединении.		0,1-0,3 dB/сварка.
Затухание в изгибах кабеля, при скачках температуры.	Только 1300нм.	3 dB.

 

Данный расчет является приближенным и может быть использован, прежде всего, для оценки возможности применения аппаратуры каналообразования на этапе проектирования системы МПЦ-МЗ-Ф.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Функциональная схема кольца связи МПЦ-МЗ-Ф, реализованного на оптических модулях связи [1]

 

Литература

1.     http://www.aqad.ru.

2.     Шатковский О.Ю., Ионов В.М. Волоконно – оптическая система передачи данных МПЦ Ebilock-950 // Автоматика, связь, информатика. - 2007. №5. - С. 38-39.