PERFORMANTELE SI CALITATILE IMBINARILOR PRIN SUDARE A FIBRELOR OPTICE DE TELECOMUNICATII

Download PERFORMANTELE SI CALITATILE IMBINARILOR   PRIN SUDARE A FIBRELOR OPTICE DE TELECOMUNICATII

Post on 07-Aug-2015

196 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Lucrare de dizertatie

TRANSCRIPT

1. OBIECTIVELE TEZEI ............................................................................................................. 1 2. ELEMENTE TEORETICE DE TRANSMITERE A INFORMAIEI ..................................... 5 2.1. CONSIDERAII GENERALE, SCURT ISTORIC ............................................................... 5 2.2. CARACTERISTICILE CANALELOR DE COMUNICAIE .............................................. 7 2.2.1. CONSIDERATII GENERALE ............................................................................................ 7 2.2.1.1. CANALE RADIO ( PROPAGAREA PRIN ATMOSFERA ) ......................................... 8 2.2.1.2. FIBRA OPTICA ............................................................................................................... 9 3. FIBRA OPTIC ...................................................................................................................... 10 3.1. CONSIDERAII GENERALE ............................................................................................ 10 3.2. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A FIBRELOR OPTICE ............................................... 12 3.2.1. METODA CREUZETULUI DUBLU ................................................................................13 3.3. CABLURI OPTICE .............................................................................................................. 19 3.4. CONCLUZII ......................................................................................................................... 22 4. TEHNOLOGII DE MBINARE A FIBRELOR OPTICE ....................................................... 24 4.1. DATE GENERALE .............................................................................................................. 24 4.2. TEHNOLOGII DE MBINARE A FIBRELOR OPTICE .................................................... 25 4.2.1. MBINAREA MECANIC .............................................................................................. 25 4.2.2. IMBINAREA SUDATA .................................................................................................... 27 4.2.2.1. PREGATIREA FIBRELOR PENTRU SUDARE .......................................................... 28 4.2.2.3. ASAMBLAREA ............................................................................................................. 37 4.2.3. ANALIZA MICROSCOPICA A SUDURII FIBREI OPTICE ......................................... 38 4.3. EVALUAREA INALTEI REZISTENTE IN CONEXIUNILE FIBREI OPTICE .............. 42 4.3.1.DISTRUGEREA IZOLATIEI FIBREI .............................................................................. 43 5. DEFECTE LA IMBINAREA FIBRELOR OPTICE .............................................................. 46 5.1. DEFECTE CE POT APAREA IN URMA SUDURII FIBRELOR OPTICE ...................... 46 5.2. CONCLUZII ......................................................................................................................... 50 6. BIBLIOGRAFIE ...................................................................................................................... 51

Cap. 1. OBIECTIVELE LUCRARII DE DIZERTATIE

In ultimele decenii, tehnologia comunicaiilor a progresat continuu, de la descoperirea telegrafului n 1837 de ctre Samuel Morse pn n zilele noastre cnd comunicaiile prin fibra optic ajung din ce n ce mai aproape de utilizatorul fmal, datorit reducerii costurilor fibrei i a tehnologiilor de mbinare ale fibrelor ce au devenit accesibile. O dat cu noile tehnologii a crescut i puterea de transmisie, noile transmitoare fiind echipate cu transmitoare echipate cu diode laser de mare putere. Laserul, n aparen un dispozitiv cuantic sofisticat, este att fenomenologic ct i aplicativ la ndemna tehnicienilor epocii pe care o trim. Laserul, (light amplification by stimulated emission of radiation sau lumina amplificat prin stimularea emisiei radiaiei), este capabil s emit o radiaie optic coerent i monocromatic, ntr-un fascicul cu o divergen extrem de mic, capabil de puteri disponibile n impulsuri extrem de scurte i posibilitatea de a focaliza radiaia pentru obinerea unor densiti de energie deosebit de mari (109W/cm2). Pentru fibrele singlemod care au miezul de numai 9m, nici nu se poate concepe o alt variant de a introduce lumina n aceasta dect folosind o lumin laser modulat. In ultimii ani, odat cu introducerea tehnologiei de multiplexare a lungimii de und (wavelength-division multiplexing - WDM), capacitatea comunicaiilor prin fibra optic au crescut exponenial. S-a ajuns astfel la capaciti de transport curente de ordinul a 10 Gbps. O alt noutate n domeniul transmisiunilor pe fibr o reprezint soluia GPON (Gigabit Pasive Optical Network), tehnologie ce permite cuplarea pe un singur fir de fibr optic a unui numr de 64 de terminale la care se pot transmite servicii de televiziune, date i telefonie. Aceasta reduce foarte mult costurile in ceea ce privete construcia magistralelor, un alt avantaj constnd n faptul c nu necesit echipamente active pe traseu, necesitnd doar elemente pasive de ramificaie. Dar fibra optic nu se poate construi tehnologic cu lungimi mai mari de 4000 ml. De multe ori ns n practic sunt necesare efectuarea de mbinri, pentru prelungirea sau ramificarea fibrelor optice. Aceast lucrare i propune sa ne familiarizeze cu fibra optic de la obinere pn la tehnologia folosit pentru mbinarea fibrelor optice, dar i cu fenomenele ce se produc n cazurile unor mbinri defectuoase sau n cazul unor manipulri necorespunztoare la montaj, respectiv ncovoieri sub un diametru limit admis.

Lucrarea este mprit pe mai multe capitole, ncercnd s rspund tuturor ntrebrilor pe care le-ar ridica un operator de telecomunicaii. Astfel n capitolul Elemente teoretice de transmitere a informaiei se face o descriere a sistemelor de comunicaii cunoscute pn n prezent. Dup un scurt istoric, se descrie un sistem de comunicaii plecnd de la schema bloc i se analizeaz pe rnd caracteristicile canalelor de comunicaie In analiza sistemelor de comunicaii pe suport metalic s-au atins subiecte ca nchiderea liniei metalice, modul de calcul al impedanei caracteristice, modelul matematic al liniei far pierderi, linia fr distorsiuni i efectul modificrii parametrilor unei linii de comunicaie. Deasemenea sunt dezbtute aspecte privind atenuarea global a unui sistem de comunicaii, caracteristica de frecven, fenomenul de ecou - ce este , de ce apare i cum poate fi evitat - , pierderile pe retur, fenomenul de zgomot. Un loc important n acest capitol ns l reprezint studiul fibrei optice ca mediu de comunicaie. Se prezint un scurt istoric cu privire la descoperirea fibrei optice, condiiile de transmisie a luminii prin fibr i schema bloc a unui sistem de comunicaii prin fibr optic. Se prezint cele dou tipuri constructive de fibr optic, singlemod sau unimod i respectiv fibr multimod, fibr care la rndul ei se mparte n fibr cu discontinuitate (FOD) i fibr cu indice gradat (FOG), prezentnd caracteristicile de transmisie ale acestora. Prezentarea caracteristicii atenuare-lungime de und pentru o fibr unimod cu evidenierea punctelor minime de atenuare (ferestre) ne lmurete cu privire la oportunitatea alegerii anumitor frecvene de emisie a luminii prin fibra optic. In capitolul Modelul matematic de transmitere a informaiei prin fibra optic se examineaz n detaliu fibra optic ca mediu de transmitere a informaiei prin intermediul unei purttoare luminoase, numit n general radiaie luminoas. Se studiaz fundamentele matematice ale propagrii acestei radiaii prin fibra optic ideal, respectiv un mediu dielectric lipsit de pierderi. Acest studiu este necesar pentru a nelegefenomenul transmiterii luminii prin fibra optic i calitatea pe care trebuie s o aib mbinarea fibrelor pentru ca aceasta sa nu provoace atenuari sau distorsiuni ale radiaiei. Tot n acest capitol este definit mecanismul de atenuare al radiaiei prin fibra optic, determinat de absorbia material a fibrei optice, difuzia material, difuzia geometric a ghidului de und, radiaia de curbur a fibrei, radiaia extern i diafonia optica. In finalul capitolului se prezint cteva consideraii practice asupra atenurii radiaiei prin fibra optic.

In capitolul urmtor, "Fibra optic, prima parte este dedicat tehnologiei de fabricaie a fibrelor optice, prezentndu-se tehnologia creuzetului dublu, a depunerii chimice din stare de vapori, aratnd cele dou modele de depunere - depunerea intern i respectiv extern, precum i metoda de producere a fibrelor optice prin separarea fazelor, la toate acestea prezentndu-se avantajele i dezavantajele folosirii metodei respective. In partea a doua a acestui capitol se prezint diferite tipuri constructive de cabluri optice produse de firma ALCATEL, prezentndu-se caracteristicile constructive i mecanice ale fiecrui tip de cablu prezentat. Un capitol extrem de interesant este cel intitulat Tehnologii de mbinare a fibrelor optice, n prima parte a acestui capitol sunt prezentate cauzele atenurilor ce apar ntr-un mediu de comunicaie prin fibr optic, aprute n cuplajul dintre sursa de radiaie i fibra optic, respectiv dintre fibra optic si receptorul optic. Dintre tipurile de atenuri amintim radiaia neinterceptat, apertura numeric, reflexiile Fresnel. In partea a doua a capitolului se studiaz tehnologiile de mbinare a fibrelor optice, respectiv tipurile de mbinri mecanice i mbinrile sudate. La acestea din urm se prezint detaliat fazele pregtitoare pentru sudare, sudarea propriuzis i asamblarea fibrelor dup sudare. Partea a treia a capitolului este dedicat experimentrilor Partea a patra a capitolului se dedic studierii microscopice a unei mbinri sudate a dou fibre optice, punndu-se accent pe aspectul imbinrii sudate. In partea a cincea se prezint defeciunile ce pot aprea printr-o manipulare defectuoas a fibrei optice n cutia de conexiuni, respectiv prin distrugerea interfeei de conectare prin zgriere sau contaminare cu diferite substane sau prin folosirea unei puteri necorespunztoare, fapt ce poate duce n anumite condiii la sudarea interfeei de conectare. Deasemenea se prezint tipurile de distrugere ale izolaiei n cazul ndoirii fibrei optice sub un anumit diametru limit.! In capitolul Defecte la mbinarea fibrelor optice n prima parte se prezint defectele datorate parametrilor fizico-geometrici diferii ai fibrelor, defecte datorate reflexiei i difuziei la mbinrile demontabile, defectelor de mbinare prin nealiniere, a diferitelor defecte ce apar n mbinrile sudate. Bibliografia de la final conine peste 100 de titluri i autori a cror lucrri consacrate mau inspirat i m-au ajuat n ntocmirea acestei teze.

Cap.2. ELEMENTE TEORETICE DE TRANSMITERE A INFORMAIEI

2.1. CONSIDERAII GENERALE, SCURT ISTORIC INFORMAIA reprezint - comunicare, veste, tire care pune pe cineva la curent cu o situaie. Pornind de ia acest concept, putem afirma c informaia reprezint tire sau veste i este strns legat de conceptul de comunicaie. In 1837, S. Morse (1791-1872) a realizat un sistem care folosea curentul electric pentru transmiterea de mesaje codificate: telegraful. In 1876, G. Bell (1847-1922) a inventat un aparat electric care putea transmite glasul uman: telefonul. Cele dou instrumente de comunicare au cunoscut un mare succes. In multe ri s-au creat reele de fire telegrafice sau telefonice. Liniilor aeriene, susinute de stlpi, li s-au adaugat, pentru transmiterea mesajelor de la un continent la altul, cablurile scufundate pe fundul oceanelor. Alte cercetri au deschis calea telecomunicaiilor care nu mai folosesc firele. In 1873, J.C. Maxwell (1831-1879) a intuit existena undelor produse de oscilaia sarcinilor electrice, care se propag n toate direciile cu viteza luminii, transportnd energie. Lumina nu ar fi dect o categorie aparte a acestor unde, numite "unde electromagnetice. In 1888, H.Hertz (1857-1894) a demonstrat aceasta teorie: el a reuit s produc unde electromagnetice invizibile i a stabilit c au exact aceleai proprieti ca lumina. Acestea sunt undele radioelectrice (sau undele radio), pe care n mod obinuit le mai numim i unde hertziene. n urma cercetrilor fcute n domeniul emisiei i recepiei de unde radio, G. Marconi (1874-1937) a realizat un sistem care permite transmiterea de semnale morse cu ajutorul undelor hertziene: el a creat in 1896 telegraful fr fir, sau T.F.F. Pentru a transmite nu numai semnale codificate, dar i cuvinte sau muzic era nevoie de o serie de mbuntiri: debutul radiodifuziunii a fost conceput prin anii 20.Dac undele radio pot transmite sunete la mari distane, de ce nu s-ar putea face acelai lucru i n cazul imaginilor? Aceasta a fost ntrebarea de la care s-a dezvoltat televiziunea. De la sfritul secolului al XDi~lea, cercettorii au studiat aceasta posibilitate. Dar au neles foarte repede ca o imagine nu poate fi transmis ca atare pe unde Hertziene: mai nti imaginile trebuie descompuse n elemente foarte mici pentru a fi transformate n semnale electrice. La recepionarea semnalelor, imaginea este reconstituit.

In 1926, J.L. Baird (1888-1946) a efectuat prima demonstraie publica de televiziune. Dezvoltri semnificative ale comunicaiei prin semnale electrice au avut loc nainte, n timpul i dup cel de-al doilea rzboi mondial, prin descoperirea sistemul RADAR (Radio Detection and Ranging) n 1935 de ctre Robert Watson-Watt sau descoperirea inginerului roman Gogu Constantinescu care a pus la pus la punct SON ARUL, de care s-a folosit armata britanic mpotriva avioanelor germane. In aceast perioad s-a dezvoltat i teoria general a transmiterii discrete a informaiei [5] (Shannon -1950). Progresele tehnologice: tranzistori, circuite integrate, microprocesoare, laserii, sateliii de comunicaie au fcut ca n prezent, sistemele evoluate de comunicaie s permit transportul n orice punct de pe glob a oricrui tip de informaie: voce, text, imagini, desene, etc. Totodat, epoca industrial actual a nsemnat i creterea gradului de automatizare a proceselori industriale i posibilitii de conducere prin calculator a acestora. Aceast evoluie a condus la necesitatea comunicaiei ntre diferite echipamente inteligente i sisteme de calcul, precum i ntre echipamente (maini) i operatorul uman. Natura informaiilor transmise a evoluat deci spre simbolurile utilizate n tehnica discret (digital), care a nlocuit n mare msur tehnica analogic de transmitere a informaiilor.

2.2. CARACTERISTICILE CANALELOR DE COMUNICAIE

2.2.1. CONSIDERAII GENERALEPrin canal de comunicaie se nelege poriunea din sistemul de comunicaie care transmite o und electromagnetic i care urmeaz dup modulator i precede demodulatorul. Undele electromagnetice n funcie de frecven se clasific astfel (figura 2.1):

Fig 2.1 Clasificarea undelorelectromagnetice in functie de frecventa

-

infrasunete unde audio (perceptibile de urechea uman) unde radio (lungi, medii,scurte,ultrascurte) microunde luminii infrarou spectrul luminii vizibile ultraviolet raze X raze raze cosmice

< 10 Hz 10 Hz ... 25KHz 25 KHz ... 1GHz 1 ... 300 GHz 0,3 THz ... 389 THz 389 THz ... 768 THz 768 THz .....