Виды оптических кабелей связи

Волоконно-оптические линии связи применяются во всех областях современных телекоммуникаций. Учет условий создания и последующей эксплуатации этих линий учитывается применением различных разновидностей оптического кабеля. Их принято классифицировать по конструктивным особенностям, назначению, области применения и условиям прокладки.

Виды оптических кабелей связи

Виды оптических кабелей связи

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Волоконно-оптические линии связи применяются во всех областях современных телекоммуникаций. Учет условий создания и последующей эксплуатации этих линий учитывается применением различных разновидностей оптического кабеля. Их принято классифицировать по конструктивным особенностям, назначению, области применения и условиям прокладки.

Классификация оптических кабелей по назначению

По назначению ВОК подразделяются на 4 основные категории:
Магистральные – передают данные на большие расстояния с большим количеством каналов. Таким кабелям свойственны малое затухание и дисперсия. Пропускная способность высокая.
Внутризоновые – применяются при построении линий связи областных центров с районами и городами области.
Местные (городские, сельские и т. п.) – применяются для построения линий связи на небольшие расстояния с большим числом каналов.
Внутриобъектовые — применяются с целью передачи данных внутри определенного объекта (видеосвязь, ТВ, бортовые информационные системы, СКС и т.п.).

Классификация оптических кабелей согласно условиям прокладки

Действующий с 2004 года отечественный стандарт ГОСТ Р 52266 исчерпывающе отвечает на вопрос о том, какие бывают оптические кабели в соответствии с условиями прокладки. Такие кабели подразделяются следующим образом:
подземные. Кабели, относящиеся к данной группе, применяются для прокладки в туннелях и кабельной канализации, прямой прокладки в земле и автоматической прокладки в специально предназначенных трубах;
воздушные. Такие кабели монтируются на опорах различного типа. Это могут быть, например, опоры ЛЭП и контактной сети на железной дороге;
подводные. К данной группе относятся кабели с повышенной влагостойкостью и высокой механической прочностью на разрыв. Они предназначены для прокладки по дну озер, рек, морей и океанов. Кроме того, данным кабелям свойственны малое затухание и значительная длина регенерационных участков.

Классификация оптических кабелей по конструкции

Точный ответ на вопрос, какие бывают оптические кабели помогает осуществить целенаправленный подбор конструкции, наиболее точно отвечающей условиям эксплуатации линии в конкретном проекте и обеспечивающей требуемую продолжительность использования без морального и физического устаревания.
В части исполнения сердечника стандарт предусматривает одно (центральный) и многомодульную конструкции, возможность применения профилированного сердечника, волокон в плотном буфере и ленточных световодов. Допустимо использование иных конструкций. Специальные свойства по пожарной безопасности достигаются не распространяющими горение, малодымными, безгалогенными и внешними защитными оболочками. Заводы обычно расширяют марку введением в нее дополнительных параметров. Например, отдельно выделяются виды оптического кабеля с защитным покрытием из круглой стальной проволоки для прямой прокладки в земле(рис.1).

Обеспечиваемая дальность связи

Обеспечиваемая дальность связи задается типом применяемых световодов (одно- и многомодовый), а также коэффициентом затухания, рабочими длинами волн и дисперсионными свойствами. Эти параметры, наряду с количеством волокон, явно указываются в марке кабеля.
Дисперсия и затухание для многомодовых кабелей задаются на длинах волн 0,85 и 1,31 мкм, а для одномодовых опорными длинами волн считаются 1,31 и 1,55 мкм.
ГОСТ различает типы используемых световодов, например, по диаметру сердцевины 50, 62,5 и т.д., а также профилю показателя преломления для многомодовых волокон. Одномодовые волокна делятся на стандартные (группа G652), со смещенной и ненулевой дисперсией, с дополнительным окном прозрачности и т.д.

Прочие разновидности оптического кабеля

При создании некоторых видов сетей достаточно популярны иные виды оптических кабелей связи.
Внутри здания широко используют распределительные кабели с облегченными упрочняющими покрытиями(рис.2).
Для реализации оконечных участков сетей доступа в районах малоэтажной застройки специально созданы маловолоконные дроп-кабели(рис.3).
Возможны комбинированные изделия с дополнительными медными жилами дистанционного питания.

Типы оптических кабелей

Содержание

Сейчас нам трудно представить свою жизнь без телевидения и высокоскоростного интернета. Развитие не стоит на месте – для быстрой передачи данных по всему миру необходимы эффективные разработки. Такой разработкой являются оптические кабели. Они широко применяются для подключения кабельного телевидения, интернета и абонентских услуг.

Выполненные из стеклянных нитей или пластика, они способны за считанные секунды распространять информацию на дальние расстояния. Они не боятся тяжелых условий внешней среды и перепадов температур. В отличие от привычных всем медных кабелей, сигналы в которых часто бывают подвержены помехам, оптоволокно лучше, безопаснее и без искажений передает информацию, а сам кабель долго сохраняет свою целостность.

Оптоволоконные кабели имеют свою классификацию и применяются в разных сферах. Узнаем про это подробнее.

Что представляет собой оптический кабель?

Строение оптического волоконного кабеля несложное. В его центре расположен светодиод из стекловолокна диаметром 10 мкм. Он покрыт защитной оболочкой, которая обеспечивает внутри полное внутреннее отражение света – на пути от передатчика к приемнику свет не выходит из центральной жилы.

Стеклянное волокно делают из кварца. Это придает ему гибкость, температурную устойчивость, малое затухание и высокую оптическую проницаемость. Оптоволокно также делают из пластика, а сердцевину из органического стекла. Такой вид кабеля обеспечивает надежность передачи и подходит для прокладки на сравнительно небольшие расстояния.

Без прокладки коммуникаций не обойдется ни один офис, банк, коммерческая организация или жилой дом. Чтобы определить, какой кабель нужен вам, стоит обратить внимание на тип участка сети (абонентский кабель, магистральный, распределительный и пр.), а также на тип монтажа и конструкцию. Оптоволоконные кабели делятся на два вида: одномодовые и многомодовые.

Модами обозначают электромагнитные колебания, которые распространяются в оптоволокне. В зависимости от конструкции волокна и используемых материалов меняется характеристика распространения сигнала в волокне. Разные материалы имеют разные свойства и по-разному передают сигнал. В чем же отличия между одномодовым и многомодовым кабелем?

Основные типы оптоволокна

Одномодовой кабель

Световой луч распространяется только по одному пути. Луч не отклоняется от траектории, так как диаметр сердечника не превышает 10 мкм.

Многомодовой кабель

Большой диаметр сердечника позволяет нескольким лучам распространяться одновременно. Лучи от передатчика идут зигзагом с различными шагами.

Сферы применения и особенности монтажа

Одномодовый кабель считается самым перспективным для коммуникаций. Его используют в морских и трансокеанских линиях связи, в системах кабельного телевидения, в наземных магистральных линиях дальней связи. Что касается многомодового кабеля, то долгий срок службы и экономия на материалах позволяют использовать его в магистралях между зданиями, в горизонтальных сегментах СКС и магистралях внутри здания.

Монтаж кабеля будет зависеть от его конструкции: устойчив ли он к перепадам температур, имеется ли защитный слой, подходит ли для агрессивной среды. Давайте разберемся.

Для внутреннего монтажа

Такие кабели состоят из оптического волокна и силовых элементов с защитным покрытием. Легкие, гибкие, стойки к возгоранию и защищены от влаги. Используются в жилых помещениях и офисах. Не подходят для прокладки на улице, так как разрушаются под воздействием солнечного света и не имеют достаточной прочности.

Без брони для кабельных каналов

Укладываются в трубы из полиэтилена. Гидрофобный наполнитель уберегает кабель от контакта с водой. Применяются для монтажа в кабельные каналы там, где не предусмотрены механические воздействия, например, в тоннелях или кабельных коллекторах домов.

С броней для кабельных каналов

Разные виды брони защищают оптический кабель от растяжения, нападок грызунов и других внешних воздействий. В населенных пунктах такой кабель прокладывается через кабельные каналы и лотки канализации или коллекторные сооружения.

Для укладки в грунт

Оптоволокно с броней и толстым слоем изоляции прокладывается с помощью кабелеукладчика или вручную. Этот кабель используется, если нужно протянуть его между населенными пунктами практически в любых грунтах: в скальных породах, мерзлой земле или болотной местности.

Подвесной без брони

Силовые элементы позволяют выдерживать большие нагрузки от ветра и температуру до -15 °С. Волоконно-оптические кабели такого типа устанавливаются на опоры линий связи. Их часто можно встретить в городе. Такой кабель выдерживает солнечный свет без повреждения в течение всего срока службы.

С тросом

Самонесущий оптоволоконный кабель имеет усиленный сердечник, а трос выполнен из стальной проволоки в защитной оболочке. Прокладка осуществляется по воздуху на расстоянии не более 70 м между столбами. Оптический кабель также часто можно встретить в городах и вдоль железных дорог.

Для укладки под водой

Свинцовая изоляция, стойкость к растяжению и деформации позволяет использовать кабель в особых условиях: на стыке воды и береговой линии, в тоннелях под водой и больших глубинах.

Сегодня оптические технологии продолжают развиваться, чтобы еще больше упростить нашу жизнь. Выбирайте оптические кабели – пусть качественный интернет и телевидение без помех будут везде.

Виды оптических кабелей связи

Век информационных технологий оперирует громадными массивами данных из самых разнообразных сфер нашей жизни. Мы обмениваемся в сети большими медиафайлами, госучреждения, банки, аэропорты, институты, компании, тысячи и сотни тысяч других субъектов каждую секунду передают и получают терабиты разнообразнейшей информации. И сегодня от каналов связи, кроме физической способности пропускать через себя такие колоссальные объемы, требуется еще и предельно высокая скорость обмена, которая иногда имеет критически важное значение.

Когда был придуман и успешно запущен в «массы» оптический кабель, интернет получил новый фундаментальный фактор, позволивший мировой сети развиваться еще более быстрыми темпами. Созданный на основе принципа передачи информации через оптические сигналы данный тип кабеля связи обеспечил практически мгновенную передачу дата-массивов любого объема на громадные дистанции. Фотоны движутся на скоростях близких к световым, почти не затухают, не чувствительны к электрошумам, их сложно перехватить. Волоконная оптика работает на высоких частотах, относительно компактна, довольно проста для масштабирования и монтажа.

Данный материал посвящен вопросу классификации оптических кабельных изделий связи, мы выделим их основные разновидности и расскажем об особенностях каждой их них.

Описание и конструкция

Конструкция оптического кабеля

Как и силовые, оптоволоконные провода чрезвычайно разнообразны по конструкции, типам исполнения, сфере использования и прочим критериям. Оптический кабель, обеспечивающий интернет широкополосным каналом для транспортировки информации, обязательно имеет в своей конструкции такие элементы:

Читайте также  Огнезащита кабельных лотков

  • оптоволокна или стекловолоконные нити из высококачественного кварцевого стекла, которые скручены по продуманной схеме и представляют собой заключенную в оболочку сердцевину. По ней за счет последовательных и полных отражений распространяется свет. При этом сердцевина имеет высочайший уровень преломления, а оболочка – низкий,
  • оптический модуль – это центральная полимерная или металлическая трубка, в которой заключены хрупкие оптические волокна,
  • центральный силовой элемент из стеклопластика, стального каната, проволоки или стренги присутствует в многомодульных магистральных марках кабеля,
  • наружная защитная оболочка.

Кроме того, в конструкцию оптоволоконного изделия могут включаться:

  • армирующие арамидные нити, гофростальная или проволочная броня,
  • демпфирующие амортизаторы,
  • заполнители типа гидрофобных гелей или водоблокирующих нитей,
  • металлические проводники.

Также существуют марки оптического кабеля с тросом для подвешивания.

На видео приведен пример исполнения марки кабеля ДПЛ.

(самонесущие: ОКСНМ, ОКСНЦ, ОКА, ОКСД, ДПТ, ОКЛЖ, ОКМС, а также оптический кабель с тросом из стеклопластика или металла, который покрыт ПЭТ-оболочкой: ОК/Т, ОПД, ДПОм, ОКПМ, ОКПЦ, ДПК, ОКТс). Подвесная оптика может размещаться на грозотросах, фазовых проводах ВЛ, контактной сети электротранспорта.

Внутри помещений обычно прокладываются абонентские и распределительные марки, к примеру, FTTH, ОБВ, ОМВ, ИКВА–П, OКТЦ, ОКТМ, ДБН, ОКВ-М и прочие.

По сфере применения и дальности передачи информации оптический интернет-кабель бывает следующих типов:

магистральный, который используют для создания многоканальных линий связи большой протяженности. Обеспечить минимальные показатели дисперсии и затухания сигнала способно только мономодовое волокно с примерными размерами оболочки и сердцевины 8-125 мкм на волнах длиной 1.3-1.55 мкм. К магистральным относят кабеля под марками ОКГМ, ОКГЦ, ОККМ, ОККЦ, ОКСМ, ОКСД,

зоновый кабель необходим для организации многополосных линий между, например, областью и отдаленными районами (до 250 км). Кабельная продукция группы содержит градиентные волокна, примеры марок: ОМЗКГМ, ОМЗКГЦ, ОК, ОЗКГ,

городской оптический интернет-кабель (ОКСТМ, ОКСТЦ, ОККТМ), как правило, прокладывается в трубах и коллекторах. Он предназначен для создания сравнительно коротких магистралей (до 10 км), но также должен обладать отличной дата-пропускной способностью, т.е. быть поликанальным. По техпараметрам класс городских кабелей близок к зоновым,

полевые марки (ОК-ПН) предназначены для строительства линий в полевых условиях, в т.ч. подземным, подводным и подвесным способом, поэтому рассчитаны на многократные прокладки и снятия, не распространяют горение, стойки к воздействию растягивающих усилий, влаги, бензина и дизтоплива, грызунам. Полевой кабель обычно содержит 1-12 оптоволокон,

подводный оптический кабель (СПС, ОА2, ДАС) может быть грузонесущим, отличается высокой разрывной и растягивающей устойчивостью, не пропускает влагу, в т.ч. молекулярную, имеет низкий уровень дисперсионности и значительные длины регенерационных участков.,

объектовая (стационарная) оптика служит для пропускания внутренних информационных потоков, к примеру, в бортовых системах кораблей и самолетов, видеотелефонии в учреждениях, кабельном ТВ непосредственно в здании. В конструкции объектовых кабелей не предусмотрены гидрофобные заполнители, что упрощает их монтаж и повышает степень пожарной безопасности. Примеры марок: ИКВ–Т2, ИКВА–П, ОТЦ,

монтажный оптический кабель (ОК-МС с разным номером разработки) имеет форму плоских лент или жгутов. Он применяется для создания внутри- и межблоковых соединений в аппаратуре локальных инфо-систем. Монтажные кабельные изделия сконструированы на основе мультимодовых градиентных оптоволокон.

Одна из разновидностей классификации оптических кабелей связи по назначению с указанием вариантов применения и монтажа представлена на рисунке.

Оптоволоконные кабеля могут также различаться по вариантам конструктивного исполнения сердечника:

с повивной концентрической скруткой. Оптические модули с числом волокон 1-24 в этом виде проводных изделий скручены вокруг центрального силового элемента. При этом каждый следующий повив содержит на 6 волокон больше. Одноповивная скрутка насчитывает 4-12 модулей (до 288 оптоволокон), мультиповивная – до 48 (576 ОВ),

с центральным оптическим модулем, который выполнен в виде сердечника с количеством оптических волокон до 48,

с фигурным сердечником. В полимерной оболочке этого типа кабельных изделий выполнены профилированные пазы, в которые укладываются оптические модули или плоские ленты с общим числом оптоволокон до 576. Преимуществом такого расположения является минимизация продольного разрывного усилия. Этот тип встречается редко из-за высокой стоимости и сложности монтажной разделки,

Плоские оптические ленты уложены в центральный оптомодуль, количество оптических волокон может достигать 288.

Первые две группы оптических кабелей чрезвычайно широко распространены в странах СНГ и РФ.

Еще одна классификация подразделяет оптические кабеля для интернета по материалу, из которого изготовлены оптоволокна:

GOF -стекловолокно, glass optic fiber,

POF — полимерное волокно, plastic optic fiber,

PCF – стеклянно-кристаллическое волокно с защитным покрытием из полимера, plastic crystal fiber.

В конструкции оптического кабеля для интернета могут присутствовать металлические элементы, к примеру, свинцовые или алюминиевые оболочки, бронированные покровы, медные проводники. Существуют и полностью диэлектрические марки, которые менее прочны и влагостойки, но обладают отличной помехоустойчивостью, имеют более скромные габариты и вес, поэтому удобны в транспортировке и монтаже.

Типы и виды оптических кабелей

В современном мире сложился такой стереотип, что всё работает «без проводов». Сотовые телефоны, домашние/рабочие Wi-Fi сети и другие гаджеты. Базовые станции, от которых работает сотовая связь, жилые дома, офисы — в большинстве своём все имеют «физическое» подключение по оптическому кабелю. Да, есть варианты подключения «по воздуху», но на пока именно оптический кабель обеспечивает самую высокую скорость передачи и самую минимальную задержку при практически любых погодных условиях и на любые расстояния.

Сегодня на российском рынке представлены более пятидесяти различных типов оптоволоконных кабелей. Такое количество создаёт некие трудности в подборе ОК под конкретный проект. Ускорить процесс подбора можно в нашем удобном конфигураторе — Подбор оптического кабеля.

Основное деление всех типов оптических кабелей происходит в первую очередь от условий их прокладки (рис.1). Главная задача — защитить оптическое волокно от всех внешних воздействий.

Рис. 1. Конструкции ОК

Оптический кабель для задувки в трубы

Способ прокладки в трубы достаточно перспективен по причинам удобства и практичности технологии. Конструкция кабеля очень простая (рис.2), в качестве дополнительных силовых элементов на сердечник накладываются стеклонити, а поверх внешняя оболочка. Плотная труба защищает кабель от возможных механических повреждений. В последнее время, популярное направление задувка микротрубок в канализацию. Для микротрубок был разработан микрокабель, где нет дополнительной защиты, кроме внешней оболочки. Такой вариант меньше по размеру (кстати, в этом варианте возможно использование ОВ с уменьшенным диаметром, 200-микронное волокно SMF-28® Ultra 200, чтобы также уменьшить диаметр модулей в ОК).

Рис. 2 ОК для задувки в трубы

Оптический кабель для прокладки в кабельной канализации

При прокладке в кабельной канализации существует необходимость защиты кабеля от грызунов. Поэтому в конструкции кабеля предусмотрена броня в виде стальной гофрированной ленты, проволочной брони или стеклонитей (рис.3). Существуют варианты как с промежуточной оболочкой, так и без неё. Возможно использование в конструкции ОК двух дополнительных стальных проволок, выполняющих роль силового элемента.

Рис. 3 ОК для кабельной канализации

Оптический кабель для прокладки в грунт

Самый суровый вариант прокладки кабеля — непосредственно в грунт без какой-либо дополнительной защиты (рис 4). Оптические кабели в своей конструкции имеют броню в виде стальной оцинкованной или канатной проволоки, одного либо двух повивов, в зависимости от требуемых характеристик. Обеспечивается защита как от поперечного сдавливания, так и от растягивающих нагрузок.

Рис. 4 ОК для прокладки в грунт (проволочная броня)

Когда необходим кабель с похожими характеристиками, но при этом полностью диэлектрический, то в конструкции вместо проволоки используется броня из стеклопластиковых прутков (рис. 5).

Рис. 5 ОК для прокладки в грунт (диэлектрический)

Подводный оптический кабель

Подводный оптоволоконный кабель (рис. 6) необходим для прокладки на морских участках (прибрежных шельфовых и глубоководных), в том числе во все типы грунтов, включая скальные и подверженные мерзлотным деформациям, в болота, на переходах через судоходные реки и другие водные преграды, в кабельную канализацию, трубы, блоки, лотки, тоннели, эстакады, мосты, коллекторы.

Рис. 6 Подводный оптический кабель

Конструкция такого кабеля имеет дополнительную защиту от проникновения воды в виде алюмополимерной ленты.

Оптический кабель для подвеса

Самый распространённый метод строительства ВОЛС на сегодняшний день. Кабель должен выдерживать растягивающие нагрузки по всей своей длине. Оптические кабели для подвеса бывают по своей конструкции типа «8» (рис. 7, 8) и круглыми (рис. 9).

Оптические кабели типа «8» имеют в своей конструкции металлический (рис. 7) либо стеклопластиковый трос (рис. 8). Кабель со стеклопластиковым тросом полностью диэлектрический (рис. 8).

Рис. 7 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, металлический трос)

Постепенно телеком-операторы переходят на круглый самонесущий оптический кабель (рис. 9) в виду некоторых недостатков кабеля типа «8». Более подробно про недостатки можно прочитать в статье про основные принципы подбора магистральных оптических кабелей.

Рис. 8 ОК для подвеса (с выносным силовым элементом, стеклопластиковый трос)

Подвесной самонесущий кабель или оптический кабель самонесущий неметаллический (ОКСН). Возможны исполнения данного кабеля как на арамидных нитях, так и на стеклонитях. Кабель на арамидных нитях меньше в диаметре и легче в сравнении со стеклонитями. Также у арамидных нитей двухкратный запас прочности на разрыв по отношению к максимально допустимым нагрузкам. Самонесущий кабель на арамидных нитях аттестован к применению на объектах ОАО «ФСК ЕЭС России» и ОАО «Холдинг МРСК», на стеклонитях — запрещен.

Рис. 9. Подвесной самонесущий ОК

Дроп-кабель

Популярный тип подвесного самонесущего оптического кабеля в виду массового строительства сетей GPON в малоэтажном и сельском сегменте (рис. 10). Смотрите подробнее про типы дроп-кабеля.

Рис. 10. Дроп-кабель

Внутриобъектовый оптический кабель

Данный кабель прокладывается внутри помещений, поэтому конструкция очень простая (рис. 11). Чаще всего кабели не содержат в себе гидрофобный заполнитель и потому полностью сухие.

Читайте также  Как проложить кабель через дверной проем?

Рис. 11 Внутриобъектовый ОК

Каждый из типов ОК подбирается под условия проекта, т. к. у кабелей свои особенности при прокладке и монтаже.

Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ)

Это отдельная категория оптических кабелей, которые применяются на воздушных линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше (рис. 12). Конструкции ОКГТ полностью металлические.

Рис. 12 Грозотрос/ОКГТ

В зависимости от требуемых технических характеристик, ОКГТ может быть разного исполнения в конструкции сердечника:

  1. ОКГТ-Ц — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с центральным модулем;
  2. ОКГТ-Ц-А — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с центральным модулем, плакированным аллюминием;
  3. ОКГТ-С — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с оптическим модулем в повиве.

Если использовать ОКФП (оптический кабель, встроенный в фазный провод), то получим продукт «два в одном»: передачу электрической энергии и линию волоконно-оптического кабеля связи. Подробнее про ОКФП читайте в нашей статье.

С помощью конструкций ОКГТ и ОКФП можно проводить мониторинг ЛЭП.

Там, где линия связи уже проложена и требуется защита от ударов молнии применяется ГТК — грозозащитный трос коррозионностойкий.

Огнестойкий и пожаробезопасный ОК

Если важна работоспособность ВОЛС даже при возможном воздействии на неё открытого пламени (при времени воздействия огня до 180 минут), используют огнестойкий и пожаробезопасный оптический кабель (рис. 13).

Рис. 13 Огнестойкий и пожаробезопасный ОК

Оптические кабели-датчики

Данные типы кабелей используются в нефтегазовой отрасли, а также для распределенного мониторинга промышленных и гражданских объектов. Подробнее с конструкциями и сферами применения можно ознакомиться на сайте специальных кабелей Инкаб.

Заключение

Выбор оптического кабеля всегда был делом непростым. Особенно сейчас, когда на рынке есть многообразие различных типов и конструкций. Можно выбрать и проложить самый дорогой и самый надежный в плане защиты от всех внешних факторов (влага, грызуны и т. д.) оптический кабель, но в процессе строительства ответсвенность за работоспособность всей ВОЛС ложится на плечи специалистов-монтажников. Даже одна некорректно смонтированная муфта через некоторое время начнёт отрицательно влиять на характеристики всей ВОЛС.

Учебный центр ВОЛС.Эксперт проводит обучение специалистов отрасли связи. Мы обучаем самым современным технологиям проектирования, строительства, монтажа и измерений волоконно-оптических линий связи.

Равиль Волков,
технический эксперт, преподаватель ВОЛС.Эксперт

Оптоволоконные кабели — устройство, виды и характеристики

В оптоволоконных кабелях, в отличие от кабелей с медными или алюминиевыми жилами, в качестве среды для передачи сигнала используется прозрачный волоконный световод. Сигнал здесь передается не с помощью электрического тока, а с помощью света. Это значит, что движутся практически не электроны, а фотоны, соответственно и потери при передаче сигнала оказываются пренебрежимо малы.

Данные кабели идеальны в качестве средства передачи информации, ведь свет способен проходить по прозрачному стекловолокну практически беспрепятственно на десятки километров, при этом интенсивность света уменьшается незначительно.

Бывают GOF-кабели (англ. glass optic fiber cable) — со стеклянным волокном, а также POF-кабели (англ. plastic optic fiber cable) — с прозрачным пластиковым волокном. И те и другие традиционно называются оптоволоконными или волоконно-оптическими кабелями.

Устройство оптоволоконного кабеля

Оптоволоконный кабель имеет достаточно простое устройство. В центре кабеля расположен световод из стекловолокна (его диаметр не превышает 10 мкм) облаченный в защитную пластиковую или стеклянную оболочку, обеспечивающую полное внутреннее отражение света за счет разности коэффициентов преломления на границе двух сред.

Получается что свет, на всем своем пути от передатчика к приемнику, не может выйти из центральной жилы. К тому же свету не страшны электромагнитные помехи, поэтому такой кабель не нуждается в электромагнитном экранировании, а нуждается лишь в упрочнении.

Для придания оптоволоконному кабелю механической прочности, применяют особые меры — делают кабель бронированным, тем более когда речь заходит о многожильных оптических кабелях, несущих сразу несколько отдельных световодов. Кабели для подвесного монтажа требуют особого упрочнения металлом и кевларом.

Самая простая конструкция оптоволоконного кабеля — стеклянное волокно в пластиковой оболочке. Более сложная конструкция — многослойный кабель с упрочняющими элементами, например для прокладки под водой, под землей или для подвесного монтажа.

В многослойном броневом кабеле несущий упрочняющий трос изготовлен из заключенного в полиэтиленовую оболочку металла. Вокруг него располагаются светонесущие пластиковые или стеклянные волокна. Каждое отдельное волокно покрыто слоем цветного лака в качестве цветовой маркировки и для защиты от механических повреждений. Пучки волокон облачены в пластиковые трубки, заполненные гидрофобным гелем.

В одной пластиковой трубке может находиться от 4 до 12 таких волокон, в то время как общее количество волокон в одном таком кабеле может доходить до 288 штук. Трубки оплетены нитью, стягивающей пленку, смоченную гидрофобным гелем — для большего демпфирования механических воздействий. Трубки и центральный кабель заключены в полиэтилен. Далее идут кевларовые нити, практически и обеспечивающие многожильному кабелю броню. Потом снова полиэтилен для защиты от влаги, и наконец внешняя оболочка.

Два основных типа оптоволоконных кабелей

Оптоволоконные кабели есть двух типов: многомодовый и одномодовый. Многомодовый стоит дешевле, одномодовый — дороже.

Одномодовый кабель обеспечивает лучам, проходящим по световоду, практически один и тот же путь без существенных взаимных отклонений, в итоге на приемник все лучи приходят одновременно и без искажений формы сигнала. Диаметр световода в одномодовом кабеле составляет около 1,3 мкм, и свет именно с такой длиной волны следует по нему передавать.

По этой причине в качестве передатчика используется источник лазерного излучения с монохроматическим светом строго требуемой длины волны. Именно кабели данного типа (одномодовые) рассматриваются сегодня как наиболее перспективные для коммуникаций на значительные расстояния в будущем, но пока они дороги и недолговечны.

Многомодовый кабель менее «точен», чем одномодовый. Лучи от передатчика идут в нем с разбросом, и на стороне приемника имеется некоторое искажение формы передаваемого сигнала. Диаметр световодного волокна в многомодовом кабеле составляет 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки 125 мкм.

Здесь используется обычный (а не лазерный) светодиод на стороне передатчика (с длиной волны 0,85 мкм), и оборудование получается не таким дорогим как с лазерным источником света, да и срок службы у нынешних многомодовых кабелей дольше. Кабели данного типа не превышают по длине 5 км. Типовое время задержки сигнала при передаче составляет порядка 5 нс/м.

Достоинства оптоволоконных кабелей

Так или иначе, оптоволоконный кабель принципиально отличается от обычных электрических кабелей исключительной помехозащищенностью, что обеспечивает максимальную сохранность как целостности, так и конфиденциальности передаваемой по нему информации.

Электромагнитная помеха, направленная на оптоволоконный кабель, не способна исказить световой поток, да и сами фотоны не порождают внешнего электромагнитного излучения. Без нарушения целостности кабеля невозможно перехватить передаваемую по нему информацию.

Полоса пропускания оптоволоконного кабеля теоретически составляет 10^12 Гц, что не идет ни в какое сравнение с токонесущими кабелями любой сложности. Можно легко передавать информацию со скоростью до 10 Гбит/с на километры.

Сам по себе оптоволоконный кабель стоит не дорого, почти так же, как тонкий коаксиальный кабель. Но основная доля удорожания готовой сети все же приходится на передающее и приемное оборудование, задача которого — преобразовать электрический сигнал в свет и обратно.

Затухание светового сигнала при прохождении через оптоволоконный кабель локальной сети не превышает 5 дБ на 1 километр, то есть почти такое же как у электрического сигнала низкой частоты. При том чем выше частота — тем выраженнее оказывается преимущество оптической среды перед традиционными электрическими проводниками — затухание растет незначительно. А на частотах выше 0,2 ГГц оптоволоконный кабель однозначно оказывается вне конкуренции. Практически возможно довести расстояние передачи до 800 км.

Оптоволоконные кабели применимы в сетях с топологиями «кольцо» или «звезда», при этом полностью отсутствуют проблемы заземления и согласования с нагрузкой, вечно актуальные для электрических кабелей.

Идеальная гальваническая развязка, наряду с вышеперечисленными достоинствами, позволяет аналитикам прогнозировать, что в сетевых коммуникациях оптоволоконные кабеля вскоре полностью вытеснят электрические, тем более с учетом растущего дефицита меди на планете.

Недостатки оптоволоконных кабелей

Справедливости ради, нельзя не упомянуть и о недостатках волоконно-оптических систем передачи информации, главный из которых — сложность монтажа систем и высокие требования к точности установки разъемов. Микронное отклонения при монтаже разъема способно привести к увеличению затухания в нем. Здесь необходима высокоточная сварка или специальный клеевой гель, коэффициент преломления света в котором аналогичен оному в самом монтируемом стекловолокне.

По этой причине квалификация персонала не допускает снисхождения, необходимы специальные инструменты и высокое мастерство владения ими. Чаще всего прибегают к использованию готовых кусков кабеля, на концах которых уже установлены готовые разъемы требуемого типа. Для разветвления сигнала от оптоволокна, применяют специализированные разветвители на несколько каналов (от 2 до 8), но при разветвлении неизбежно происходит ослабление света.

Конечно, оптоволокно является менее прочным и менее гибким материалом нежели та же медь, и изгибать оптоволокно на радиус менее чем 10 см небезопасно для его сохранности. Ионизирующие излучения снижают прозрачность оптоволокна, усиливают затухание передаваемого светового сигнала.

Оптоволоконные кабели стойкие к радиации стоят дороже обычных оптоволоконных кабелей. Резкий перепад температуры может привести к образованию трещины в световоде. Безусловно, оптоволокно уязвимо и к механическим воздействиям, к ударам, к ультразвуку; для защиты от этих факторов применяются специальные мягкие звукопоглощающие материалы оболочек кабелей.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

ВОЛС (волоконно-оптические линии связи)

Самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи обладает оптическое волокно (диэлектрические волноводы). Волоконно-оптические кабели применяются для создания ВОЛС – волоконно-оптических линий связи, способных обеспечить самую высокую скорость передачи информации (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду).

Читайте также  Кабель для видеозвонка

Кварцевое стекло, являющееся несущей средой ВОЛС, помимо уникальных пропускных характеристик, обладает ещё одним ценным свойством – малыми потерями и нечувствительностью к электромагнитным полям. Это выгодно отличает его от обычных медных кабельных систем.

Данная система передачи информации, как правило, используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы (СКС), однако законченные СКС полностью из волокна встречаются реже – в силу высокой стоимости строительства оптических линий связи.

Применение ВОЛС позволяет локально объединить рабочие места, обеспечить высокую скорость загрузки Интернета одновременно на всех машинах, качественную телефонную связь и телевизионный приём.

Преимущества ВОЛС

При грамотном проектировании будущей системы (этот этап подразумевает решение архитектурных вопросов, а также выбор подходящего оборудования и способов соединения несущих кабелей) и профессиональном монтаже применение волоконно-оптических линий обеспечивает ряд существенных преимуществ:

  • Высокую пропускную способность за счёт высокой несущей частоты. Потенциальная возможность одного оптического волокна – несколько терабит информации за 1 секунду.
  • Волоконно-оптический кабель отличается низким уровнем шума, что положительно сказывается на его пропускной способности и возможности передавать сигналы различной модуляции.
  • Пожарная безопасность (пожароустойчивость). В отличие от других систем связи, ВОЛС может использоваться безо всяких ограничений на предприятиях повышенной опасности, в частности на нефтехимических производствах, благодаря отсутствию искрообразования.
  • Благодаря малому затуханию светового сигнала оптические системы могут объединять рабочие участки на значительных расстояниях (более 100 км) без использования дополнительных ретрансляторов (усилителей).

  • Информационная безопасность. Волоконно-оптическая связь обеспечивает надёжную защиту от несанкционированного доступа и перехвата конфиденциальной информации. Такая способность оптики объясняется отсутствием излучений в радиодиапазоне, а также высокой чувствительностью к колебаниям. В случае попыток прослушки встроенная система контроля может отключить канал и предупредить о подозреваемом взломе. Именно поэтому ВОЛС активно используют современные банки, научные центры, правоохранительные организации и прочие структуры, работающие с секретной информацией.
  • Высокая надёжность и помехоустойчивость системы. Волокно, будучи диэлектрическим проводником, не чувствительно к электромагнитным излучениям, не боится окисления и влаги.
  • Экономичность. Несмотря на то, что создание оптических систем в силу своей сложности дороже, чем традиционных СКС, в общем итоге их владелец получает реальную экономическую выгоду. Оптическое волокно, которое изготавливается из кварца, стоит примерно в 2 раза дешевле медного кабеля, дополнительно при строительстве обширных систем можно сэкономить на усилителях. Если при использовании медной пары ретрансляторы нужно ставить через каждые несколько километров, то в ВОЛС это расстояние составляет не менее 100 км. При этом скорость, надёжность и долговечность традиционных СКС значительно уступают оптике.

  • Срок службы волоконно-оптических линий составляет полрядка четверти века. Через 25 лет непрерывного использования в несущей системе увеличивается затухание сигналов.
  • Если сравнивать медный и оптический кабель, то при одной и той же пропускной способности второй будет весить примерно в 4 раза меньше, а его объём даже при использовании защитных оболочек будет меньше, чем у медного, в несколько раз.
  • Перспективы. Использование волоконно-оптических линий связи позволяет легко наращивать вычислительные возможности локальных сетей благодаря установке более быстродействующего активного оборудования, причем без замены коммуникаций.

Область применения ВОЛС

Как уже было сказано выше, волоконно-оптические кабели (ВОК) используются для передачи сигналов вокруг (между) зданий и внутри объектов. При построении вешних коммуникационных магистралей предпочтение отдаётся оптическим кабелям, а внутри зданий (внутренние подсистемы) наравне с ними используется традиционная витая пара. Таким образом, различают ВОК для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки.

К отдельному виду относятся соединительные кабели: внутри помещений они используются в качестве соединительных шнуров и коммуникаций горизонтальной разводки – для оснащения отдельных рабочих мест, а снаружи – для объединения зданий.

Монтаж волоконно-оптического кабеля осуществляется с помощью специальных инструментов и приборов.

Технологии соединения ВОЛС

Длина коммуникационных магистралей ВОЛС может достигать сотен километров (например, при постройке коммуникаций между городами), тогда как стандартная длина оптических волокон составляет несколько километров (в том числе потому, что работа со слишком большими длинами в некоторых случаях весьма неудобна). Таким образом, при построении трассы необходимо решить проблему сращивания отдельных световодов.

Различают два типа соединений: разъёмные и неразъёмные. В первом случае для соединения применяются оптические коннекторы (это связано с дополнительными финансовыми затратами, и, кроме того, при большом количестве промежуточных разъёмных соединений увеличиваются оптические потери).

Для неразъёмного соединения локальных участков (монтажа трасс) применяются механические соединители, клеевое сращивание и сваривание волокон. В последнем случае используют аппараты для сварки оптических волокон. Предпочтение тому или иному методу отдаётся с учётом назначения и условий применения оптики.

Наиболее распространённой является технология склеивания, для которой используется специальное оборудование и инструмент и которая включает несколько технологических операций.

В частности, перед соединением оптические кабели проходят предварительную подготовку: в местах будущих соединений удаляются защитное покрытие и лишнее волокно (подготовленный участок очищается от гидрофобного состава). Для надёжной фиксации световода в соединителе (коннекторе) используется эпоксидный клей, которым заполняется внутреннее пространство коннектора (он вводится в корпус разъёма с помощью шприца или дозатора). Для затвердевания и просушки клея применяется специальная печка, способная создать температуру 100 град. С.

После затвердевания клея излишки волокна удаляются, а наконечник коннектора шлифуется и полируется (качество скола имеет первостепенное значение). Для обеспечения высокой точности выполнение данных работ контролируется с помощью 200-кратного микроскопа. Полировка может осуществляться вручную или с помощью полированной машины.

Самое качественное соединение с минимальными потерями обеспечивает сваривание волокон. Этот метод используется при создании высокоскоростных ВОЛС. Во время сваривания происходит оплавление концов световода, для этого в качестве источника тепловой энергии могут использоваться газовая горелка, электрический заряд или лазерное излучение.

Каждый из методов имеет свои преимущества. Лазерная сварка благодаря отсутствию примесей позволяет получать самые чистые соединения. Для прочной сварки многомодовых волокон, как правило, используют газовые горелки. Наиболее распространенной является электрическая сварка, обеспечивающая высокую скорость и качество выполнения работ. Длительность плавления различных типов оптовых волокон отличается.

Для сварочных работ применяются специальный инструмент и дорогостоящее сварочное оборудование – автоматическое или полуавтоматическое. Современные сварочные аппараты позволяют контролировать качество сварки, а также проводить тестирование мест соединения на растяжение. Усовершенствованные модели оснащены программами, которые позволяют оптимизировать процесс сварки под конкретный тип оптоволокна.

После сращения место соединения защищается плотно насаживаемыми трубками, которые обеспечивают дополнительную механическую защиту.

Ещё один метод сращивания элементов оптоволокна в единую линию ВОЛС – механическое соединение. Этот способ обеспечивает меньшую чистоту соединения, чем сваривание, однако затухание сигнала в данном случае всё-таки меньше, чем при использовании оптических коннекторов.

Преимущество этого метода перед остальными состоит в том, что для проведения работ используются простые приспособления (например, монтажный столик), которые позволяют проводить работы в труднодоступных местах или внутри малогабаритных конструкций.

Механическое сращивание подразумевает использование специальных соединителей – так называемых сплайсов. Существует несколько разновидностей механических соединителей, которые представляют собой вытянутую конструкцию с каналом для входа и фиксации сращиваемых оптических волокон. Сама фиксация обеспечивается с помощью предусмотренных конструкцией защёлок. После соединения сплайсы дополнительно защищаются муфтами или коробами.

Механические соединители могут использоваться неоднократно. В частности, их применяют во время проведения ремонтных или восстановительных работ на линии.

ВОЛС: типы оптических волокон

Оптические волокна, используемые для построения ВОЛС, отличаются по материалу изготовления и по модовой структуре света. Что касается материала, различают полностью стеклянные волокна (со стеклянной сердцевиной и стеклянной оптической оболочкой), полностью пластиковые волокна (с пластиковой сердцевиной и оболочкой) и комбинированные модели (со стеклянной сердцевиной и с пластиковой оболочкой). Самую лучшую пропускную способность обеспечивают стеклянные волокна, более дешёвый пластиковый вариант используют в том случае, если требования к параметрам затухания и пропускной способности не критичны.

По типу путей, которые проходит свет в сердцевине волокна, различают одно- и многомодовые волокна (в первом случае распространяется один луч света, во втором – несколько: десятки, сотни и даже тысячи).

  • Одномодовые волокна (SM) отличаются малым диаметром сердцевины, по которой может пройти только один пучок света.

  • Многомодовые волокна (MM) отличаются большим диаметром сердцевины и могут быть со ступенчатым или градиентным профилем. В первом случае пучки света (моды) расходятся по различным траекториям и поэтому приходят к концу световода в различное время. При градиентном профиле временные задержки различных лучей практически полностью исчезают, и моды идут плавно благодаря изменению скорости распространения света по волнообразным спиралям.

Все современные ВОК (и одно-, и многомодовые), с помощью которых создаются линии передачи данных, имеют одинаковый внешний диаметр – 125 мкм. Толщина первичного защитного буферного покрытия составляет 250 мкм. Толщина вторичного буферного покрытия составляет 900 мкм (используется для защиты соединительных шнуров и внутренних кабелей). Оболочка многоволоконных кабелей для удобства работы окрашивается в различные цвета (для каждого волокна).

Диагностика волоконно-оптических линий связи

Основным инструментом для диагностики волоконно-оптических линий связи является оптический рефлектометр. Пример работы с таким прибором смотрите в следующем видео:

Примеры оборудования

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Алексей Бартош/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Gk-Rosenergo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: