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 |
Типовое |
Длина оптической |
|
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 Sпер = -13дБ;
Допустимый уровень на входе приемника Sпр = -28дБ;
Типовое затухание кабеля 62,5/125 на 850 нм Vкаб,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):
Vид= Sпер - Sпр = -13 -( -28) =15 дБ; (1) [2]
При расчете реального оптического бюджета необходимо учесть потери в механических соединениях кабеля:
- Vсв ¾ потери в сварном соединении (порядка 0,3 дБ);
- Vкон ¾ потери в коннекторах (порядка 1дБ);
- Vзап¾ 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):
Vреал=Vид- (Vсв+Vкон+Vзап) =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):
Lдоп = Vреал /Vкаб,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.
