CC BY
12INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ В УСЛОВИЯХ РЕЗКО КОНТИНЕНТАЛЬНОГО КЛИМАТА Исаев Рихси Исаходжаевич1, Турсумуратов Сапарнияз Салауатович2
1 Ташкентский университет информационных технологии, профессор кафедры «Телекоммуникационный инжиниринг».
2Ташкентский университет информационных технологии, докторант https://doi.org/10.5281/zenodo.7856923
Abstract. In this paper, the features of the operation offiber-optic communication lines in the conditions of the sharply continental climate of the Republic of Karakalpakstan are considered. The analysis of the characteristic external factors of aggressive environments affecting the performance of fiber-optic transmission systems is given, their negative impact on the parameters of fiber-optic communication lines is considered.
Keywords. Sharply continental climate, aggressive environment, fiber-optic communication line, fiber-optic cable, optical coupling.
ВВЕДЕНИЕ
На международном уровне, а также в Республике Узбекистан идет бурное развитие направление информационно-коммуникационных технологии на основе волоконно-оптических системы связи (ВОСС).
Основой ВОСС являются волоконно-оптических линии связи (ВОЛС) на основе одномодовых оптические волокон (ОВ), позволяющие передавать и принимать высокоскоростные цифровые информационные потоки.
Выдвинутые Президентом инициативы по развитию цифровой экономики, в частности, Указом Президента Республики Узбекистан № УП-6079 "Об утверждении Стратегии "Цифровой Узбекистан - 2030" в стране реализуются комплексные организационно-технические меры [1]. Особенное внимание уделяется модернизации существующей инфраструктуры и строительству новых ВОЛС в регионах для обеспечения населения качественными услугами связи и высокоскоростного интернета. Мы можем видеть это по резкому увеличению протяженности ВОЛС в последние годы (рис 1.).
Строительство, ввод в эксплуатацию и обеспечение надежности функционирование ВОЛС является актуальной задачи не только сегодняшнего дня, но и дальнейшим. Надежная и бесперебойная работа ВОСС является стратегической задачей.
Рис 1. Общая протяжённость ВОЛС в Узбекистане ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
На сегодняшний день техническая эксплуатация ВОЛС выдвигает все новые и новые проблемы, которые имеют преимущественно системный характер или связаны с конкретной спецификой условий эксплуатации. Не является исключением эксплуатация ВОЛС в резко континентальном климате Республики Каракалпакстан.
Республика Каракалпакстан расположена в центральной части Евразийского континента, территория относится к засушливой зоне Средней Азии. В природно-климатическом отношении существенно отличаются от других зон Центральной Азии по климатическим условиям пояса. Климат здесь резко континентальный и сухой.
В связи с отсутствием естественных препятствий и равнинностью рельефа сюда беспрепятственно проникают с севера, северо-запада и северо-востока воздушные массы, которые в зимний период способствуют снижению температуры воздуха и резким похолоданиям. Поэтому зима здесь суровая: минимальная температура воздуха колеблется от минус 30 до минус 38 °С. Продолжительность холодного периода длится от двух (на юге) до четырех (на севере) месяцев. Лето на равнине - долгое, жаркое, безоблачное, сухое и пыльное. Самый жаркий месяц - июль, иногда август. Максимальная температура воздуха в центральных районах пустыни Кызылкум и на юго-востоке республики достигает +50°С.
Средняя годовая сумма атмосферных осадков колеблется в пределах 80-110 мм. Наибольшее количество осадков выпадает ранней весной и частично зимой. Глубина промерзания почвы на орошаемых землях не превышает 0,7-0,8 м. Наиболее ветреные дни отмечаются в апреле - мае, когда скорость ветра достигает 15-20 м/с, а в отдельные годы 24 м/с, часто переходя в песчаные бури, что вызывает ветровую эрозию почв.
Отмеченные климатические факторы являются неблагоприятными в эксплуатации ВОЛС и выявило ряд уникальных проблем, с которыми до сих пор не приходилось сталкиваться как в других странах. Это связано с высыханием Аральского моря и резкой сменой климата вокруг него.
В целом можно однозначно сказать, что в результате изменения климата в регионе наблюдаются:
- увеличение продолжительности сухого жаркого периода;
- увеличение числа дней с сильными осадками и высокая изменчивость осадков;
- сокращение запасов снега в горах и деградация оледенения;
- увеличение повторяемости экстремальных явлений, засух и маловодья;
- увеличение испарения по равнинной и предгорной территории;
- накопление солей в землях и рост уровня грунтовой соленной воды.
- температурный режим воздуха (суточные перепады температуры окружающей среды) [2].
В исследование эксплуатационной надежности ВОЛС должна учитывать максимальное количество факторов, оказывающих влияние на надёжность объекта.
Перечень внешних негативных факторов резко континентального климата, которые увеличивают скорость старения волоконно-оптических кабелей связи (ВОКС) в течение эксплуатации, очень обширен, откуда следует необходимость исследования влияния внешних воздействий и прогнозирования функционирование ВОЛС, чем и определяется актуальность таких исследований [3].
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
Рассмотрим характерных факторов влияние условий окружающей среды на объекты ВОЛС в условиях резко континентального климата Каракалпакстана:
Температура окружающей среды. Надежность ВОЛС также в некоторой степени зависит от воздействия температуры.
Температурные воздействия - это процессы изменения температуры среды, в которой находится объекты ВОЛС, под средой подразумеваются: воздух, вода, почва.
Положительные и отрицательные температуры вызывают соответственно расширение и сжатие ОВ и других составляющих ВОКС, что, в свою очередь, приводит к возникновению механических напряжений в ОВ. Такого рода напряжения приводят к росту трещин в ОВ, а это провоцирует увеличение коэффициента затухания.
Замерзание почвы. Замерзание пластов земли также является одним из них. Их чрезмерное накопление может нанести ущерб на ВОКС. Это может привести к повреждению линий связи, т.е. при прокладке ВОКС по земле это приводит к повышению температуры в слое, где проложен кабель, и образованию механических напряжений.
Почвенная засуха — это высыхание почвы, связанное с определенными погодными условиями в течение периода, изменениями физических параметров поверхностного и подповерхностного слоев почвы. Воздействие почвенной засухи особенно сильно влияет на подземные ВОКС.
Виляние воды и влаги. Вода наносит вред ОВ и является одним из основных факторов, влияющих на разрушение волокна. При скапливании в ВОКС она может вызвать долгосрочное снижение механической прочности волокна. Это особенно касается кабелей с плотной упаковкой ОВ, в которых волокно в течение всего срока службы испытывает то удлинение, то сжатие.
Солёная вода - наносит вред подводному кабелю и кабелю, уложенному в грунт, так как вызывает коррозию брони кабеля, а подвесной оптоволоконный кабель имеет коррозию несущего кабеля.
Действие биологической среды. К биологической среде относят грибковые образования (плесень), насекомых (жуки, термиты, муравьи), грызунов (крысы, мыши и т. д.). Наибольшее повреждение элементам ВОЛС причиняет плесень. Она может развиваться на металлах, стекле и керамике. В этом случае питательной средой служит слой пыли (микроорганизмы), покрывающий поверхность материалов. Разрушительное действие плесени проявляется в виде: изменения механических и электрических свойств материалов, служащих питательной средой для развития плесени; коррозии металлов под действием выделяемых плесенью органических кислот (лимонной, угольной, щавелевой и др.); изменения оптических свойств ВОКС.
Таким образом, изложенные факторы, влияющие на работоспособность составных элементов ВОЛС в эксплуатации приводить к нижеуказанным повреждениям:
• механические повреждения ОК при проведении земляных работ механизированным способом;
• механические повреждения ОК от движения грунтов (вымывание грунта после паводков, выдувание, обвалы);
• влияние влаги на ОВ и конструктивные элементы ОК;
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "DIGITAL TECHNOLOGIES: PROBLEMS AND SOLUTIONS OF PRACTICAL IMPLEMENTATION IN THE SPHERES" APRIL 27-28, 2023
• влияние агрессивных сред на конструктивные элементы ОК (засоленность почвы, двуокись азота);
• влияние температурного цикла;
• повреждения ОК от воздействия грызунов, пожаров.
На рисунке 2 показано состояние объектов ВОЛС (волоконно-оптического кабеля связи и муфт) поврежденной из-за влияние внешних факторов, перечисленных выше.
Рис 2. Поврежденные объекты ВОЛС (ВОКС, оптическая муфта) ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенного выше анализа влияния внешних факторов автором выявлена необходимость дальнейшего исследования влияния этих факторов на передаточные параметры оптического сигнала при передаче по ВОЛС, а также глубокую исследованию надежности функционирование ВОЛС в условиях эксплуатации резко континентальном климате.
REFERENCES
1. Указ Президента Республики Узбекистан, от 05.10.2020 г. № УП-6079.
2. Характеристика участка "Регион Аральского моря" SRT2-AS1 www.icarda.cgiar.org/cac.
3. Gayvonenko A.E., Yelistratova I.B. Classification of external factors influencing the parameters of the optical fiber. International research journal 2015.
