2 Специальная часть

2.1 Разработка проекта объединения двух лвс

Дано: два жилых дома, удаленных друг от друга на 136м, с частично проложенными ЛВС топологии «звезда», реализованных с использованием кабеля витая пара.

Необходимо:

• на основе диалога с Заказчиком составить техническое задание, учитывая его пожелания, финансовые возможности и наличие оборудования в определенном диапазоне цен;

• изучить готовые решения и наработки по аналогичным темам;

• подобрать наилучшую конфигурацию объединенной ЛВС по следующим критериям: быстродействие, надежность, низкая стоимость;

• подобрать оборудование по следующим критериям: совместимость, гибкость сети, наилучшее сочетание “цена-качество”;

• рассчитать стоимость оборудования и монтажа сети по выбранной конфигурации, согласовать конечную цену всего комплекса с Заказчиком;

• перепрограммировать оборудование в соответствии с требованиями поставленной задачи;

• рассмотреть вопросы защиты и возможных угроз сети.

Основными целями изменения инфраструктуры локальной сети, являются:

1. Объединение двух ЛВС;

2. Обеспечение обмена данными между ЛВС.

2.2 Сравнение конфигураций вычислительной сети

Оценка вариантов архитектуры ЛВС производится с системных позиций по основным критериям:

1. быстродействие;

2. надёжность;

3. стоимость.

2.2.1 Конфигурация лвс с использованием кабеля «витая пара»

Витая пара - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой.

Рисунок 8 – Витая пара

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара - один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных локальных сетей.

В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

• неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;

• фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;

• экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;

• фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;

• незащищенная экранированая витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened Foiled Unshielded twisted pair).Отличие от других типов витых пар заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной оплётки, а также фольги.

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних и т. д. Экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

В зависимости от структуры проводников — кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы и называется жила-монолит, а во втором — из нескольких и называется жила-пучок.

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 (перевод американского ANSI/TIA/EIA-568B) и ГОСТ Р 53245-2008 (перевод одного из руководств производителя).

• CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.

• CAT2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.

• CAT3 (полоса частот 16 МГц) — 4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3.

• CAT4 (полоса частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.

• CAT5 (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар.

• CAT5e (полоса частот 125 МГц) — 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Кабель обеспечивает скорость передач данных до 100 Мбит/с. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.

• CAT6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с и до 10 гигабит на расстояние до 50 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.

• CAT6a (полоса частот 500 МГц) — применяется в сетях Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 Гбит/с. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.

• CAT7 (полоса частот 600—700 МГц) — спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).

• CAT7a (полоса частот 1000 МГц) - разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с.

Наиболее подходящими являются STP CAT 5e и 6.

Для того чтобы разобраться подходит ли нам данный способ объединения двух ЛВС обратимся к разновидностям технологии передачи данных Ethernet. В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

Поскольку у имеющихся роутеров, описанных в подразделе 2.3 Описание роутеров, скорость портов Ethernet 10/100/1000 Мбит/с, то они поддерживают стандарты:

• 100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.

• 100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.

• 1000BASE-T, IEEE 802.3ab — стандарт, использующий витую пару категорий 5e. В передаче данных участвуют 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 МГц. Расстояние до 100 метров.

Так как в техническом задании, составленном на основе диалога с Заказчиком, указано, что жилые дома удалены друг от друга на расстояние 136 метров, а по регламенту витая пара передает информацию без потерь только на расстояние 100 метров, то предоставленный способ передачи данных для объединения двух ЛВС использоваться не может.

2.2.2 Конфигурация ЛВС с использованием коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель (от лат. co — совместно и axis — ось, то есть «соосный»), также известный как коаксиал (от англ. coaxial), — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов.

Рисунок 9 - Устройство коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель (Рисунок 9) состоит из:

4 (A) — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;

3 (B)— внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

2 (C)— изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;

1 (D)— внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

Благодаря совпадению центров обоих проводников, а также определенному соотношению между диаметром центральной жилы и экрана, внутри кабеля в радиальном направлении образуется режим стоячей волны, позволяющий снизить потери электромагнитной энергии на излучение почти до нуля. В то же время экран обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех.

Основное назначение коаксиального кабеля — передача сигнала в различных областях техники:

• системы связи;

• вещательные сети;

• компьютерные сети;

• антенно-фидерные системы;

• АСУ и другие производственные и научно-исследовательские технические системы;

• системы сигнализации и автоматики;

• системы объективного контроля и видеонаблюдения;

• каналы связи различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов (судов, летательных аппаратов и др.);

• военная техника и другие области специального применения.

Главный недостаток коаксиального кабеля — ограниченная пропускная способность — в локальных сетях «потолок» 10 Мбит/с достигнут в технологии Ethernet 10Base2 и 10Base5:

• 10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 185 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

• 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.

Учитывая пожелания Заказчика, скорость передачи данных должна быть не менее 10 Мб/с, а пропускная способность коаксиального кабеля максимум составляет 10 Мб/с. Поэтому этот способ объединения двух ЛВС нам не подходит.

2.2.3 Конфигурация ЛВС с использованием оптоволоконного кабеля

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Рисунок 10 - Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель имеет существенные преимущества над другими.

Малое затухание светового сигнала в волокне.

Низкий уровень шумов в волоконнооптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи с использованием различной модуляции сигналов без защиты и контролировать правильность принятой информации только в оконечных терминалах. Это упрощает алгоритмы обработки и еще больше увеличивает реальную скорость передачи.

Защищенность от электромагнитных помех.

Малый вес и объем.

Высокая безопасность от несанкционированного доступа.

Гальваническая развязка элементов сети.

Пожаробезопасность.

Уменьшение требований к линейнокабельным сооружениям. Волоконно-оптические кабели освобождают переполненные кабельные трубопроводы.

Экономичность волоконнооптического кабеля.

Длительный срок эксплуатации.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки.

Самый главный из них - высокая сложность монтажа. Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа.

Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) — так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели всех типов или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Для объединения двух ЛВС подходит большинство разновидностей технологии передачи данных Ethernet, использующих оптоволоконные кабели, кроме тех, которые передают информацию на короткие расстояния (до 25 метров).

Как говорилось выше, Заказчик пожелал, чтобы скорость передачи данных была не менее 10 Мб/с. Поэтому наиболее подходящими являются стандарты:

• 10BASE-F, IEEE 802.3j — Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, использующих оптический кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.

• 100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полном дуплексе.

• 100BASE-FX — стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптическом кабеле и мощностью передатчиков, по разным материалам от 2х до 10 километров.

• 1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое волокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.

• 1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое волокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя зависит только от типа используемых приемопередатчиков и, как правило, составляет от 5[3] до 50 километров.

• 1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое волокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

Линию связи с использованием оптоволокна допустимо применить для реализации данного проекта.

2.2.2.1 Выбор оптоволоконного кабеля

Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10 микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений.

Существует три основных типа одномодовых волокон:

Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (англ. SMF — Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.

Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF — Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.

Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF — Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.

Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.

Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру.

Таблица 3 - Выбор оптоволоконного кабеля

	Кабель волоконно-оптический, одномодульной конструкции, PE	Кабель волоконно-оптический, многомодульной конструкции, HFFR	Кабель волоконно-оптический, с плотным буфером, HFFR
1	2	3	4
Продолжение Таблицы 3 - Выбор оптоволоконного кабеля
1	2	3	4
Спецификация	Соответствует стандартам ISO-9001, EIA/TIA455, IEC-60794, 60754, IEC 60794-1-F5 и EIA/TIA FOTP 82В. Оптические характеристики соответствуют стандарту ISO/IEC 11801. Соответствует стандарту пожарной безопасности IEC 60332-1.	Соответствует стандартам ISO-9001, EIA/TIA455, IEC-60794. Оптические характеристики соответствуют стандарту ISO/IEC 11801. Соответствует стандарту пожарной безопасности IEC 60332-1.	Соответствует стандартам EIA-TIA 455 и IEC-60332, 60754, 60794. Оптические характеристики соответствуют стандарту ISO/IEC 11801. Соответствует стандарту пожарной безопасности IEC 60332-1.
Описание	Волоконно-оптический кабель одномодульной конструкции (single loose tube), 2-24 волокна, бронированный стальной лентой, влагостойкий. Используется для локальных сетей, общего применения, внешней прокладки. Применяется в рамках подсистемы внешних магистралей.	Волоконно-оптический кабель многомодульной конструкции (multi loose tube), 2-96 волокон. Полностью диэлектрический кабель для локальных сетей, общего применения, для внутренней/внешней прокладки. Применение в рамках подсистемы внешних и внутренних магистралей, включая прокладку в стояках.	Волоконно-оптический кабель с плотным буфером (tight buffer), 2-72 волокна. Может использоваться как в закрытых помещениях, так и на улице. Может прокладываться в кабельные каналы. Поддерживает передачу данных на короткие и средние расстояния. Подходит для непосредственной оконцовки.
Продолжение Таблицы 3 - Выбор оптоволоконного кабеля
1	2	3	4
	Подходит для прокладки в грунт.	Организация разводки внутри и между зданиями.
УФ- устойчивость			
Диаметр волокна	125±1µм)	125±1µм	125±1µм
Диаметр волокна по защитному покрытию	242±7µм	242±7µм	242±7µм
Внешний диаметр кабеля	11,9 мм	8,8/10,9/13,9 мм	4,9 мм
Усилие стягивания покрытия волокна	1.3-8.9 Н	1.3-8.9 Н	1.3-8.9 Н
Некруглость покрытия волокна	не более 1%	не более 1%	не более 1%
Минимальный радиус изгиба	238 мм (эксплуатация - 238 мм)	145 мм (эксплуатация - 97мм)	98 мм (эксплуатация - 49 мм)
Растягивающее усилие (монтаж)	2 700 Н	1500 Н	900 Н
Растягивающее усилие (эксплуатация)	1 600 Н	900 H	540 Н
Раздавливающее усилие	800 Н/см	440 Н/см	220 Н/см
Изгибоустойчивость	25 циклов	300 циклов	300 циклов
Температура прокладки	- 20°C до +70°C	- 20°C до +70°C	от - 20°C до +70°C
Рабочая температура	-40°С до +75°С	-40°С до +75°С	от - 40°C до +70°C
Вес 1 км кабеля	150 кг	73/115/175 кг	25 кг
Цена, руб/м	24.3	37.8	48.3

Для прокладки под землей выбран кабель Hyperline HF0AB12B5

(FO-ST-OUT-XX-YY-PE). Для прокладки кабеля по воздуху - Hyperline HF0DF18B5 (FO-D-IN/OUT-9-12-HFFR), с плотным буфером.

2.2.2.2. Способы прокладки оптоволоконного кабеля

Прокладка оптических кабелей в грунт.

Перед прокладкой ОК проводятся изыскания трассы с целью выбора оптимальной конструкции прокладываемого ОК и технологии прокладки. Учитывается также наличие имеющихся подземных сооружений и наземных препятствий (шоссейные и железные дороги, реки, пересечения с линиями электропередачи и др.), определяются места размещения необслуживаемых регенерационных пунктов, пунктов доступа к ОК, оптических муфт и т.д.

Основным, наиболее экономичным методом прокладки ОК непосредственно в грунт, обеспечивающим наиболее высокую степень механизации и скорость прокладки, является прокладка кабелеукладчиком. Для ОК с металлическими бронепокровами необходимо соблюдение мер по защите ОК от грозовых повреждений и от влияний электрифицированных железных дорог и линий электропередачи на участках сближений с этими объектами. На особо опасных с точки зрения электромагнитных воздействий участках трассы предусматривается прокладка диэлектрических ОК (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Кабелеукладчик

Прокладка оптических кабелей в траншею.

Прокладка ОК в траншею (Рисунок 9) выполняется при множественных пересечениях с подземными коммуникациями или другими препятствиями, а также при возможных повреждениях кабелеукладчиком дренажных устройств. Траншеи разрабатываются траншеекопателями, цепными или одноковшовыми экскаваторами, а при небольших объемах работ и в стесненных условиях - вручную. Глубина траншеи должна обеспечивать подсыпку песка или рыхлого грунта слоем 5... 10 см для выравнивания дна траншеи и выполнения плавных переходов через неизвлекаемые включения. По окончании укладки ОК в траншею предварительно засыпают слой песка или рыхлого грунта толщиной около 10...15 см (без включений камней), укладывают сигнальную ленту и окончательно засыпают траншею вынутым грунтом, который затем уплотняют.

Рис.9 Прокладка ОК в траншею

Способ прокладки кабеля в грунт может использоваться в данном проекте, так как между жилыми домами не существует каких либо препятствий - водных преград или дорог общего пользования.

Подвеска волоконно-оптических кабелей связи.

Основными преимуществами волоконно-оптических кабелей являются их большая пропускная способность, возможность получения высоких скоростей передачи информации, нечувствительность к электромагнитным помехам, отсутствие электромагнитного излучения.

Два последних свойства идеальны для подвеска волоконно-оптического кабеля на линиях электропередач. В свою очередь, развитая сеть ЛЭП позволяет достаточно быстро и относительно недорого спроектировать и построить волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) даже в труднодоступных, горных, пустынных районах и районах с вечной мерзлотой, где другими методами построить линии связи практически невозможно.

Когда осуществляется подвеска на опорах воздушных линий связи, подвеска на опорах ЛЭП и подвеска на опорах контактной сети и автоблокировки железных дорог, преимущественно используются диэлектрические самонесущие волоконно-оптические кабели. Причина того что выбран волоконно-оптический кабель является их стойкость к электромагнитным воздействиям (гроза, стационарные и аварийные режимы работы ЛЭП и электрифицированных железных дорог и т.д.). Основным конструктивным элементом волоконно-оптического кабеля, обеспечивающим его стойкость к растягивающим нагрузкам при подвеске на опорах, являются кевларовые нити, в связи с чем, для крепления волоконно-оптического кабеля на опорах используется преимущественно спиральная натяжная и поддерживающая арматура, обеспечивающая предотвращение воздействия на волоконно-оптический кабель чрезмерных усилий сдавливания при одновременно высоких значениях обеспечиваемой прочности крепления в части стойкости к растягивающим нагрузкам.

Когда осуществляется подвеска волоконно-оптического кабеля на опорах воздушных линий связи, как вариант подвески может использоваться волоконно-оптический кабель с креплением к внешним несущим элементам (например, отдельному несущему тросу). Альтернативой диэлектрическому волоконно-оптическому кабелю при подвеске на ЛЭП высокого напряжения (110 кВ и выше) является волоконно-оптический кабель, встроенный в грозотрос (ОКГТ), выполняющий одновременно функции и волоконно-оптического кабеля для передачи информации, и грозозащитного троса линии электропередачи. Подвеска волоконно-оптического кабеля осуществляется в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документацией, при этом при применении волоконно-оптического кабеля встроенного в грозотрос ОКГТ осуществляются меры по обеспечению выполнения им функций грозозащиты, стык же его с оборудованием системы передачи, как правило, реализуется путем применения вставки из диэлектрического волоконно-оптического кабеля.

Когда прокладка ВОЛС осуществляется вдоль электрифицированных железных дорог, широкое применение получил способ - подвеска волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети. При этом кабель испытывает большие растягивающие усилия, поэтому в его конструкцию входят дополнительные силовые элементы или используется самонесущий волоконно-оптический кабель с кевларовой нитью.

В данном проекте может использоваться подвеска волоконно-оптического кабеля на ЛЭП.

Так как оба способа прокладки оптоволоконного кабеля допустимы для реализации данного проекта, дальнейшее их сравнение будет произведено в экономической части.

2.2.3 Конфигурация ЛВС с использованием радиорелейных линий связи

Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости. Ретрансляторы осуществляют прием сигнала, усиление его, обработку и передачу на следующий ретранслятор. Общая протяженность РРЛ может достигать тысяч километров.

До недавнего времени РРЛ использовали диапазоны частот от 2 до 8 ГГц и представляли собой монументальные дорогостоящие структуры. Применялись сложные и дорогие антенные опоры: мачты или башни. Громоздкая аппаратура располагалась на станциях в специальных зданиях с собственной электростанцией и жилыми помещениями для обслуживающего персонала. Такие структуры существуют и строятся в настоящее время при организации магистральных систем связи.

Однако, в последние годы, новейшие технологии и освоение диапазонов частот выше 10 ГГц, коренным образом изменили структуры и оборудование радиорелейных линий связи. Габариты и вес оборудования уменьшились в десятки и сотни раз. В типовом исполнении современная радиорелейная аппаратура состоит из наружного и внутреннего модулей, соединенных кабелем. Наружный модуль выполняется в виде моноблока весом в несколько килограмм, состоящего из приемопередатчиков и антенны.

Рисунок 12 - Радиорелейное оборудование

Наружный блок устанавливается на простой антенной опоре или на здании, дымовой трубе и прочих возвышенных местах. Внутренний модуль располагается в помещении, удаленном от наружного модуля на расстояние до 300 - 400 м и представляет собой настольную или настенную компактную конструкцию. Подобные устройства получают массовое распространение в мире и позволяют организовывать радиорелейные линии и сети связи, передавая информацию:

• между населенными пунктами;

• внутри населенных пунктов, между отдельными предприятиями или зданиями;

• между базовыми станциями сотовой связи;

• между компьютерными центрами.

Кроме того, подобные устройства могут применяться для:

• обеспечения телекоммуникационными каналами индивидуальных пользователей;

• оперативной организации связи при различных стихийных бедствиях и катастрофах;

• организации вставок в действующие и строящиеся телекоммуникации.

Условия распространения сигнала на интервалах РРЛ значительно отличаются от условий свободного пространства. Во-первых, электромагнитные волны могут отражаться от поверхности Земли и приходить вместе с прямой волной на вход приемника. Во-вторых, на вход приемника может приходить волна, отраженная от неоднородностей атмосферы. Взаимодействие прямой и отраженных волн приводит к изменениям уровня сигнала в приемной антенне, другими словами - к замираниям. Это обстоятельство усугубляется тем, что радиоволны распространяются по кривым траекториям, зависящим от состояния атмосферы (времени года, времени суток, погоды и пр.). Следовательно, замирания на трассе РРЛ являются случайной величиной. Помимо этих явлений, на распространение сигнала в диапазонах волн выше 8-10 ГГц, сильное влияние оказывают дождь, снег, туман, смог. Несмотря на эти дестабилизирующие факторы, современные технологические решения позволяют обеспечивать надежную и эффективную связь по интервалам РРЛ. 

В труднодоступных местах и для специальных целей находят применение тропосферные радиорелейные линии (ТРЛ), которые работают на расстояниях значительно превышающих прямую видимость. Передача сигнала идет за счет рассеяния электромагнитной энергии в тропосфере. Вследствие того, что уровни рассеянных сигналов очень малы, мощности передающих устройств в ТРЛ составляют до 10 киловатт, применяются громоздкие антенны с размерами до 30х30 м и сложные малошумящие приемники. Протяженность одного интервала может быть 200 - 400 км. 

Радиорелейные каналы связи получили широкое распространение во всем мире. По сравнению с традиционными наземными медными или оптоволоконными линиями они имеют следующие преимущества:

• сравнительная дешевизна высокоскоростного канала связи;

• отсутствие работ, связанных с прокладкой наземных линий связи;

• нечувствительность к сложным для прохождения участкам трассы (магистральные трассы, путепроводы, реки, болота, леса и т.п.);

• централизованное обслуживание и ремонтопригодность.

К недостаткам можно отнести:

• ограниченную дальность одного сегмента, не превышающую 100 км не только из-за энергетики, но и из-за влияния кривизны земли на обеспечение прямой видимости (исключение - ТРЛ);

• зависимость качества связи от времени года и времени суток.