Исследование воздействия морской воды на электрические характеристики кабельных линий и определение возможности использования их для цифровых систем передачи

Актуальность темы

Развитие местных телефонных сетей в настоящее время осуществляется путем применения волоконно-оптических кабелей и цифровых систем передачи. Однако, продолжают внедряться сети широкополосного доступа на кабельных линиях с медными жилами.

Особое место в развитии сетей ШПД занимают кабельные линии с медными жилами, находящиеся в эксплуатации.

В настоявшее время на местных сетях единой сети электросвязи (ЕСЭ РФ) используется более 600 ООО км многопарных кабелей с медными жилами с полиэтиленовой изоляций. В основном это кабели с гидрофобным заполнением. Однако, значительное количество кабелей, находящихся в эксплуатации, это кабели типа ТППэп неимеющие гидрофобного заполнения.

На современном этапе одной из задач является уплотнение этих линий, цифровыми системами DSL в диапазоне частот до 2,2 МГц. Одной из причин нестабильности электрических характеристик линий является попадание влаги в сердечник кабеля. Достаточно широко изучен вопрос влияния и методы восстановления подземных линий, при попадании в сердечник кабеля пресной воды.

Темой диссертации является решение практических задач по созданию технологии восстановления линий в особых условиях прибрежных зон Черного, Азовского, Каспийского, Балтийского морей.

К числу вопросов, рассматриваемых в диссертационной работе, также относится анализ теоретических положений, касающийся кабельных линий с медными жилами, используемых для решения проблем, возникающих при попадании морской воды в сердечник, применительно к неоднородным линиям.

Эти положения достаточно подробно изложены в трудах отечественных и зарубежных авторов.

Фундаментальные исследования представлены в книгах:

1. В. И. Коваленкова «Теория передачи по линиям электросвязи» / Изд.1937г;

2. П. К. Акулыпина «Теория связи по проводам» / Изд. 1940 г;

3. В. Н. Кулешова «Теория кабельной связи» / Изд. 1950 г;

4. И. И. Гроднева, К. Я. Сергейчука «Экранирование аппаратуры и кабелей связи» /Изд. 1960 г;

5. И. И. Гроднева, В. О. Шварцмана «Теория направляющих систем» /Изд. 1978 г;

6. А. Ю. Цыма, В. И. Камалягина «Междугородные симметричные кабели для цифровых систем передачи» / Изд. 1984 г.

Указанные теоретические положения изложены также в трудах других авторов теории кабелей и структур систем передачи 1970;2010 гг. Значительный вклад внесен и зарубежными авторами:

1. Н. Klein «Das Nebenspzech zwischen unbelastung leitunges in fernschprechkabeln» /1938 r;

2. W. Klein «Das fernhabenspzech in viezez eines sterrnviezezkabel» / 1957 r;

3. В. Клейн «Влияние в пучке проводов» перевод на русский язык, 1960 г.

Основные теоретические положения, приведенные в указанных работах, посвящены рассмотрению однородных кабельных линий.

Учитывая, что в реальных условиях кабельные линии неоднородны, в диссертационной работе должны быть рассмотрены основные положения теории передачи по симметричным кабельным линиям, с учетом этого факта. Особенно актуальным вопросом является решение задачи о возникновении неоднородностей в случае попадания морской воды в сердечник кабеля.

В диссертационной работе ставится задача рассмотрения особенностей физических процессов, протекающих в сердечнике кабеля при попадании в него пресной и морской воды.

Актуальность проблемы восстановления линий, в сердечник которых проникает морская вода, ухудшающая электрические характеристики цепей кабеля, подтверждается происшедшими событиями на сетях местной связи, при затоплении телефонной канализации морской водой и изменение параметров передачи линий местной связи в Геленджике, Дивноморском и Крымске Краснодарского края.

Для решения задач, указанных выше, предусмотрено проведение эксперимента на реальных кабелях, сердечник которых заполнялся водой из разных морей.

Практические рекомендации по применению технологии восстановления поврежденных участков кабелей заполненных морской водой должны обеспечить экономическую эффективность.

Тема, рассматриваемая в диссертационной работе, приобретает большую значимость в связи с решением правительства РФ о строительстве подводной газовой магистрали «Южный поток», прокладываемой по дну Черного моря, что потребует в районе функционирования наземного комплекса, создания цифровых сетей из новых конструкций кабелей и ранее проложенных линий. Потребуется решение проблемы восстановления линий, сердечник которых заполнен Черноморской водой. Значительный интерес к устранение указанных проблем проявил межрегиональный филиал (МРФ) «ЮГ» ОАО «Ростелеком».

Область использования разработанной технологии «реанимации» кабельных линий, проложенных вдоль морских побережий, может быть расширена для сетей Грузии и Украины.

Цель и задачи диссертации.

Целью диссертационной работы является исследование процесса воздействия воды из Черного, Азовского, Балтийского и Каспийского морей на электрические характеристики кабельных линий и определение возможности создания симметричных и асимметричных цифровых сетей xDSL.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. определены основные положения создания структуры организации симметричных и асимметричных сетей на кабельных линиях местной связи;

2. сформулированы требования к электрическим характеристикам кабельных линий, заполненных морской водой, обеспечивающих функционирование цифровых систем xDSL;

3. рассмотрены и изучены свойства морской воды и ее воздействие на электрические характеристики кабельных линий;

4. представлена теоретическая модель неоднородных кабельных линий;

5. предложена аналитическая модель расчета электрических характеристик кабелей применительно к воздействию различных сред заполнения сердечника кабеля;

6. проведены экспериментальные исследования электрических характеристик кабельных линии на образцах одночетверочного и многопарных кабелей, заполненных морской водой;

7. разработана технология восстановления кабелей, заполненных морской водой и применение ее для создания цифровых сетей xDSL;

8. представлены рекомендации по использованию неоднородных линий для цифровых систем xDSL;

9. рассчитана технико-экономическая эффективность восстановления поврежденных участков кабельных линий.

Научная новизна.

Основными результатами диссертации обладающей научной новизной являются:

1. исследование процесса воздействия морской воды на электрические характеристики цепей при попадании ее в сердечник кабеля;

2. теоретическая модель неоднородных линий с учетом изменения первичных параметров от номинальных на базе телеграфных уравнений;

3. оценка пригодности кабельных линии для симметричных и асимметричных цифровых систем при попадании морской воды в сердечник кабеля;

4. теоретические основы разработки методов восстановления кабельных линий заполненных морской водой.

Личный вклад автора. Результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно.

Практическая ценность.

Дана оценка электрических характеристик кабельных линии при заполнении сердечника водой из Черного, Каспийского, Азовского и Балтийского морей.

Предложена методика и структура оборудования для восстановления электрических характеристик кабельных линии при попадании морской воды в сердечник кабеля.

Разработаны рекомендации по использованию кабельных линии, проложенных вдоль морских побережий для создания симметричных и асимметричных цифровых сетей.

Методы исследований. Анализ требований, предъявляемых к кабельным линиям, заполненных морской водой, обеспечивающих функционирование оборудования xDSL.

Анализ существующих свойств морской воды.

Экспериментальные исследования электрических характеристик кабелей КСПП 1x4x0,9, КСПП 1x4x1,2, ТППэп 20x2x0,4, ТППэп 30x2x0,4, ТППэп 50x2x0,4.

Оценка и выбор методов восстановления поврежденных участков кабелей заполненных морской водой.

Использование методики технико-экономической оценки применения технологии восстановления кабельных линий.

Основные положении, выносимые на защиту.

1. Особенности воздействия морской воды на электрические характеристики кабельных линий и экспериментальные исследования процесса воздействия воды из Черного, Азовского, Каспийского, Балтийского морей.

2. Исследование возможности создания сетей широкополосного доступа на подземных многопарных кабельных линиях, проложенных вдоль морских побережий, в условиях попадания морской воды в сердечник кабеля.

3. Новая технология восстановления поврежденных кабельных линий заполненных морской водой.

4. Рекомендации по использованию кабельных линии, проложенных вдоль морских побережий.

Публикации.

По материалам диссертационной работы в научно-технических журналах и в трудах международных и всероссийских научных конференций опубликовано 4 работ.

Реализация и внедрение результатов исследований осуществлено в НПК «Гидрофоб» (г. Волгодонск) при разработке оборудования и технологии по восстановлению кабельных линий, заполненных морской водой. (Акт внедрения). Также может быть реализовано на сетях местной связи приморских зон южных регионов РФ для восстановления замокших участков при проникновении морской воды в сердечник кабеля. (Акт внедрения МРФ «ЮГ» ОАО Ростелеком).

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы (43 источников). Общий объём работы составляет 118 страниц текста, включая приложения, 37 рис. и 26 табл.

Выводы.

Технология восстановления поврежденных «замокших» кабелей морской водой, разработанная в диссертационной работе, обеспечивает высокий техника — экономический эффект. Так по восстановлению поврежденных линий вдоль морского побережья составит на каждый 100 км. для кабелей марок ТППэп: 20x2x0,4 — 6 565 000 руб, 30x2x0,4 — 7 075 100 руб, 50x2x0,4 — 9 886 500 руб, и того 23 526 600 руб.

Заключение

.

Диссертационная работа посвящена исследованию воздействия воды из Черного, Азовского, Каспийского, Балтийского морей на электрические характеристики кабельных линий при попадании ее в сердечник кабеля и определению возможности работы симметричных и асимметричных цифровых систем.

Комплекс работ, представленный в диссертации охватывает теоретические и экспериментальные исследования.

Приведен анализ существующих теоретических положений, показаны особенности воздействия морской воды на электрические характеристики кабеля, сформулированы требования по использованию неоднородных кабельных линий для цифровых сетей.

Значительное внимание в работе было уделено экспериментальным исследованиям по определению электрических характеристик одночетверочных кабелей типа КСПП, заполненных водой из Черного, Азовского, Балтийского, Каспийского морей и дана сравнительная оценка параметров цепей линий.

Разработана программа и проведены экспериментальные исследования физических процессов влияния морской воды на параметры передачи многопарных кабельных линии: ТППэп 20x2x0,4, ТППэп 30x2x0,4 и ТППэп5 0x2x0,4.

В качестве основных средств испытаний применялся анализатор «Последней мили» ALT2000, позволяющий оценить возможность использования линий для уплотнения технологией ADSL 2+. Широко распространенный на сетях Юга России.

Экспериментальные исследования проводились в лабораториях ЛО ЦНИИС, завода «Белтелекабель» (г. Минск), НПК «Гидрофоб» (г. Волгодонск) и МРФ «ЮГ» Ростелеком (г. Краснодар).

Найден новый метод технологии восстановления поврежденных «замокших» участков кабельных линий при попадании в сердечник кабеля морской воды.

Представлены рекомендации по использованию многопарных кабельных линий местной связи для сетей широкополосного доступа, проложенных вдоль морского побережья.

Рассчитана технико-экономическая эффективность при восстановлении участков кабельных линий, заполненных морской водой.

Результаты исследовании представленные в диссертационной работе также могут быть распространены на прибрежные линии северных и восточных морей.

ADSL.

ATM 256 DMT.

DSL.

DSLAM.

FEXT.

ISDN.

NGN POTS, PSTN QAM.

SDSL.

SNR ГИО.

ЕСЭ.

PK.

РШ.

ФВЧ.

ФНЧ цеп шпд.