У сучасних мережах для передачі даних все частіше використовується волоконно-оптичний кабель замість стандартних електричних моделей, в яких провідним матеріалом виступали мідні і алюмінієві жили. Така популярність обумовлена низкою причин, серед яких куди більш низька собівартість силікатних матеріалів, необхідних для виготовлення оптичного волокна і куди кращі параметри роботи оптоволоконних систем. Тому кабельна продукція на основі оптичного волокна поступово витісняє звичніше нам кабельні лінії.
призначення
Волоконно-оптичний кабель (також відомий як оптоволоконний) призначений для передачі сигналів зв'язку за допомогою світлового потоку. Основною його відмінністю від класичних систем, в яких дані передавалися за допомогою електричних сигналів різної величини, частоти і протяжності, є використання світлових імпульсів, які генеруються в оптичному модулі і надходять до приймача на іншому кінці волокна. Завдяки своїй структурі оптичний провідник забезпечує прохідність світлових імпульсів без втрат, за винятком тих з них, де потужність потоку значно знижується за рахунок відображення і дисперсії.
Технічні характеристики передачі надають практично необмежені можливості для підключення приймачів або кількості переданих сигналів.
За призначенням волоконно-оптичний кабель може застосовуватися для:
- Ліній передачі даних між комп'ютерами в межах підприємства;
- Формування багатофункціональних мереж в будь-якому місті чи регіоні;
- Установки в якості телефонного кабелю для з'єднання абонентів;
- Роботи високоточних приладів і проведення вимірювань;
- Виготовлення сигналізації і датчиків, що працюють за допомогою світлового потоку;
- Освітлення важкодоступних місць, куди класичними пристроями дістатися неможливо.
Незважаючи на різноманіття варіантів установки, конкретна область застосування оптоволоконного кабелю визначається його конструктивними особливостями.
конструкція
Конструктивно волоконно-оптичний кабель можна представити таким чином.
Подивіться на малюнок, конструкція волоконно-оптичного кабелю включає в себе такі елементи:
- Несучий сердечник - встановлюється для натягу оптоволоконного кабелю, як правило, виконується з металу або склопластику і сприймає на себе всю вагу волоконно-оптичної лінії при підвішуванні, так як саме оптичне волокно не володіє достатньою міцністю на розрив. Також він центрує всю конструкцію навколо себе. Може виготовлятися як із захисною оболонкою, так і без неї.
- Оптичне волокно - основний елемент сердечника, призначений безпосередньо для передачі світлового сигналу. В одному кабелі, як правило, міститься від 2 до 250 волокон. Кожне з них покривається спеціальним лаком, який забезпечує достатню міцність волокна і запобігає поширенню світла за його межі.
- Трубчасті модулі - призначені для захисту волокон від механічних пошкоджень і для маркування їх окремих груп. У складі кабелю може перебувати один або кілька таких модулів, всередині вони заповнюються спеціальним захисним шаром з гідрофобного наповнювача. Чим більше волокон входить до складу волоконно-оптичного кабелю, тим актуальніше використання декількох модулів.
Мал. 2: приклад Одномодульні і багатомодульні кабелю - Плівка з гідрофобним наповнювачем - виступає в ролі однієї або декількох захисних оболонок для всього пучка волоконно-оптичного кабелю, їх число визначається конструкцією всього сердечника і умовами його експлуатації. Призначена для зниження тертя всередині і запобігання проникнення вологи всередину. Як правило, всередині волоконно-оптичного кабелю вона додатково стягується нитками.
- Шар діелектричного матеріалу - в даному випадку з поліетилену, але в інших моделях може застосовуватися і ПВХ ізоляція. Також виконує функцію захисту волоконно-оптичних ліній від вологи.
- Шар броні - забезпечує достатню механічну міцність при будь прокладці. Його основне завдання - запобігти порушенню цілісності волокон ріжучими предметами, в процесі перетирання або гризунами. Може виконуватися металевим дротом, скловолокном або кевлар. Броньований кабель може використовуватися для зовнішньої прокладки, в шахтах і колодязях і під землею.
- Зовнішня оболонка - основний елемент волоконно-оптичного кабелю, що запобігає руйнівний вплив зовнішніх факторів на лінію. Зовнішній шар виконується з поліетилену або іншого герметичного діелектрика. Дозволяє використовувати оптоволоконну продукцію, як для повітряної прокладки, так і для кабельних каналів. Додатковою функцією діелектричної оболонки є захист від впливу електричної напруги в аварійних ситуаціях.
Слід зазначити, що розглянутий варіант волоконно-оптичного кабелю є окремим випадком, крім нього ви можете зустріти і інші моделі, в яких можуть бути відсутні деякі з вищенаведених елементів або змінюватися їх кількість.
Класифікація
Волоконно-оптичний кабель, в залежності від обраного критерію буде поділятися на різні категорії. Так, за матеріалом виготовлення виділяють два типу оптоволоконних виробів:
- GOF - кабель, оптичне волокно в якому виконано зі скла (перша буква абревіатури походить від англійського glass);
- POF - моделі з полімерним проводять елементом (перша буква абревіатури походить від англійського plastic).
Залежно від способу прокладки волоконно-оптичної лінії все марки підрозділяються на ті, які можуть розміщуватися:
- Шляхом підвішування - такі моделі містять несучу жилу і кевларовую броню, а при підвішуванні їх на опори його з ним застосовуються пристрої грозозахисту.
- Для внутрішньої прокладки - в колодязях, камерах, шахтах кабель-каналах і т.д .;
- Для підземної прокладки - моделі з посиленою зовнішньою оболонкою, здатної протистояти агресивному впливу навколишнього середовища;
- Для підводної прокладки - ці моделі мають багатошарову структуру з посиленою гідроізоляцією.
Залежно від величини проводить ядра в волоконно-оптичному каналі по відношенню до демпфуюча шару виділяють одномодові і багатомодові кабелі. Вони відрізняються за кількістю проведених сигналів (мод), від чого і відбувається їх назва.
Одномодовий кабель характеризується відносно невеликим діаметром проводить сердечника - 9мкм. Такий розмір пропускає тільки один сигнал по каналу. Незважаючи на те, що одномодова конструкція відрізняється невеликою пропускною здатністю, сигнал в ній не спотворюється і не згасає на всій протяжності лінії.
Багатомодовий кабель, на відміну від одномодового характеризується куди більш широким діаметром проводить ядра - 50 або 62, 5 мкм. За рахунок збільшення ширини каналу виникає можливість відображення відразу декількох хвиль в ядрі з певним кроком (дисперсією). Тому по ньому одночасно можна переміщати відразу кілька сигналів.
Недоліком многомодового волокна є спотворення і загасання сигналу, але разом з тим багатомодовий і дешевший варіант, в порівнянні з одномодовим, так як він працює на звичайних світлодіодах, а не на лазері. Залежно від конкретних параметрів, розмірів і зовнішнього діаметра багатомодові кабелі поділяються на чотири класи і мають різне застосування.
Таблиця: застосування багатомодових кабелів різних класів
| клас волокна | Розмір ядра / демпфера, мкм | Коефіцієнт широкополосности, режим OFL, МГц · км | де застосовуються | |
| 850 нм | 1300 нм | |||
| OM1 | 62.5 / 125 | 200 | 500 | Застосовується для розширення раніше встановлених систем. Використовувати в нових системах не рекомендується. |
| OM2 | 50/125 | 500 | 500 | Застосовується для підтримки додатків з продуктивністю до 1 Гбіт / с на відстані до 550 м. |
| OM3 | 50/125 | 1500 | 500 | Волокно оптимізовано для застосування лазерних джерел. У режимі RML коефіцієнт широкополосности на довжині хвилі 850 нм становить 2000 МГц · км. Волокно застосовується для підтримки додатків з продуктивністю до 10 Гбіт / с на відстані до 300 м. |
| OM4 | 50/125 | 3500 | 500 | Волокно оптимізовано для застосування лазерних джерел. У режимі RML коефіцієнт широкополосности на довжині хвилі 850 нм становить 4700 МГц · км. Волокно застосовується для підтримки додатків з продуктивністю до 10 Гбіт / с на відстані до 550 м. |
Технічні характеристики
При монтажі і під час експлуатації важливо враховувати основні параметри кабельно-провідникової продукції, які визначають номінальні умови для нормальної роботи системи. Волоконно-оптичні кабелі мають такими характеристиками:
- Мінімальний радіус вигину - становить не менше 20 діаметрів вироби.
- Межі робочих температур - від - 60 до + 70 ° С. Слід зазначити, що монтажні роботи волоконно-оптичних ліній можуть проводитися при температурі навколишнього середовища не менше - 10 ° С без втрати характеристик основних елементів волоконно-оптичного кабелю.
- Електричний опір становить не менш як 2000 МОм. Крім цього ізоляція повинна витримувати вплив підвищеної напруги в 20 кВ змінного і 10 кВ постійного струму.
- Ізоляція здатна короткочасно витримати струм розтікання до 105 кА, але його тривалість допускається не більше 60 мс.
- Розтяжне зусилля, в залежності від конкретної моделі, складає від 4 до 42 кН.
Плюси і мінуси
Волоконно-оптичні лінії, в порівнянні з тими ж мідними кабелями мають ряд вагомих переваг:
- Чи не піддається впливу електромагнітного випромінювання від сусідніх джерел, завдяки чому в ньому не виникають перешкоди;
- Завдяки відсутності електричної напруги в сполучних кабелях, здійснюється гальванічна розв'язка між джерелом і приймачем;
- Висока швидкість і велика пропускна здатність, в порівнянні з мідними варіантами;
- Велика відстань для передачі сигналу;
- Відносно невеликий коефіцієнт загасання сигналу;
- Безпека даних через неможливість безконтактного знімання даних і складності підключення до лінії;
- Антивандальная стійкість - через те, що волоконно-оптична продукція не приймається на пунктах прийому, її розкрадання абсолютно марно.
Але, поряд з перерахованими вище перевагами оптоволокно володіє і деякими мінусами. До недоліків волоконно-оптичних ліній відносять:
- Крихкість самого матеріалу жив, через що їх легко поламати;
- Для передачі і перетворення посилаються по волоконно-оптичним каналам сигналів необхідно спеціальне обладнання;
- У разі пошкодження оптоволоконного кабелю зростити місце розриву, як у класичного мідного, не вийде, як правило, доводиться замінювати цілу ділянку;
- Відносна дорожнеча, як самого кабелю, так і додаткових пристроїв;
- Монтажні роботи можуть виконувати тільки спеціально навчені особи.