Види оптичних кабелів і їх характеристики. ВОЛЗ. основні характеристики та сфери застосування
В ВОЛЗ (волоконно-оптичні лінії зв'язку) для передачі сигналу використовуються хвилі в оптичному діапазоні (найчастіше - в ближньому інфрачервоному). Основною складовою при цьому є оптичний кабель, а в мережу крім нього входять активні і пасивні компоненти для посилення, фільтрації, захисту та модифікації сигналу. На сьогоднішній день ВОЛЗ (ВОЛП) поступово витісняють традиційну кабельну проводку, оскільки відрізняються набагато кращими характеристиками, зокрема, більшою пропускною спроможністю, несприйнятністю до впливу навколишнього середовища, меншим загасанням сигналу і ін.
Основною сферою застосування ВОЛЗ є мережі передачі інформаційних сигналів (обчислювальні мережі, відеоспостереження, телекомунікаційні системи контролю доступу та ін.). При цьому на рівні магістральних (аж до міжконтинентальних) ліній передачі сигналів оптоволокно займає вже зараз домінуюче становище, тоді як в підсистемах внутрішніх магістралей ВОЛП використовується поряд з кручений парою.
Характеристика типу оптичного влокна:
Порівняння типів оптичних кабелів (для збільшення зображення - натисніть на посилання):
Головні переваги ВОЛЗ:
Мале загасання сигналу (близько 0,15 дБ / км в 3-м вікні прозорості). Це дає можливість транслювати інформацію на істотно більші дистанції щодо традиційної проводки без застосування підсилювачів. для оптичних ліній підсилювачі зазвичай встановлюються через 40-120 км, що визначається класом кінцевого обладнання;
Мала вага і габарити;
Високий рівень екранування ліній від межволоконних впливів (більше 100 дБ). Таким чином, випромінювання сусідніх ліній практично не взаємодіє між собою і не надає взаємного впливу;
Висока вибухо-та пожежобезпечність в ситуаціях зміни хімічних або фізичних параметрів;
Інформаційна безпека. Через оптоволокно інформація транслюється з точки в точку, причому перехопити або підслухати сигнал можливо виключно при фізичному втручанні в ЛЕП ;
Оптичні волокна мають високу надійність і довговічність. Оптичні волокна не схильні до окислення, слабкого електромагнітного впливу і руйнування під дією вологи;
Висока пропускна здатність. Інші способи передачі інформації відстають за цим показником від оптичного середовища.
Недоліки ВОЛЗ:
Низька стійкість стандартного волокна проти радіаційного випромінювання (є леговані волокна, що відрізняються великою радіаційної стійкістю);
Велика вартість оптичного кінцевого обладнання порівняно з системами, застосовуваними для традиційних ліній. Хоча якщо порівнювати з кінцевою вартістю по співвідношенню витрати на дистанцію і пропускну здатність, то оптоволокно сьогодні показує найкращі результати щодо конкуруючих систем;
Складність відновлення зв'язку в випадках обриву лінії;
Складність перетворення сигналу (для інтерфейсного обладнання);
Складна технологія виготовлення волокна, а також інших компонентів мережі ВОЛЗ;
Крихкість волокна. При значних деформаціях, наприклад, вигинах, волокна можуть руйнуватися, піддаватися тріщин і замутнена. Щоб уникнути пошкоджень волокна, потрібно дотримуватися рекомендацій виробника, де вказано серед іншого мінімальний радіус вигину.
Оптоволоконні кабелі набувають все більшої популярності при прокладці локальних мереж завдяки своїм винятковим технічним характеристикам. Інформація по ним передається світловим сигналом. Вони характеризуються чудовою помехозащищенностью, що забезпечує високу секретність інформації. Незаконно і непомітно отримати дані практично неможливо, так як при цьому порушується цілісність. Промисловість пропонує безліч його різновидів, кожна з яких має свої особливості та переваги.
Види оптоволоконних кабелів по типу проходження світлового імпульсу
- Одномодовий. такий оптоволоконний кабель має на увазі рух імпульсу по одному шляху. Дальність передачі може бути обмежена і загасанням імпульсу, і спеціальними додатками. Одномодовое оптоволокно застосовується на значних відстанях. Зазвичай це десятки кілометрів, а іноді і сотні. Светопроводящая серцевина досить тонка, зазвичай 7-13 мкм. В одномодовому кабелі передавачем є лазер.
- Багатомодовий. За таким кабелю сигнал йде різними траєкторіями. При передачі на значні відстані може статися дроблення імпульсу. Використовується зазвичай на невеликих відстанях від 300 до 500 метрів. Діаметр серцевини може бути 50-60 мкм. Передавачем є світлодіод.
Примітно, що зовні одномодові і багатомодові різновиди однакові. Їх товщина зазвичай - 125 мкм.
Види оптоволоконних кабелів за місцем прокладки
- Для зовнішніх робіт. Як правило, це оптичний кабель для прокладки в грунті , Воді, а також на відкритому повітрі. У таких всередині є гідрофобний заповнювач. У деяких підвидах передбачені водоблокуючої елементи. Це дозволяє використовувати їх навіть в досить складних умовах експлуатації.
- для внутрішніх робіт. Зазвичай їх використовують в дата-центрах.
Види кабелів за кількістю оптоволокон
- Багатожильні. У них кілька оптоволокон. Вони розділені на підгрупи, що позначається різними кольорами. Зазвичай такі кабелі застосовують для розведення локальної мережі та інтернету. Відрізняються високою ремонтопридатністю.
- Сімплексні. У них є лише одне волокно.
- Дуплексні. У них міститься два волокна. Найбільш затребувана різновид за рахунок компактності, акуратності укладання, а також доступної ціни. При необхідності може бути замінена двома симплексними оптоволоконними кабелями.
Види оптоволоконних кабелів за умовами прокладки
- Підвісні. Як правило, це варіанти з кевлар або тросом. Зазвичай використовуються для закріплення на лініях електропередач, на опорах ліній зв'язку. Можуть підвішуватися і на лініях міського транспорту. активно використовується оптичний кабель з тросом при прокладці ліній між будинками. Зручний і надійний, простий в монтажі варіант.
- Для прокладки в грунт. Популярний і затребуваний варіант. Кабель забезпечений спеціальною бронею з додаткових зволікань. Це надає йому міцності та стійкості до механічних впливів.
- Для прокладки в каналізації. Зазвичай такий кабель забезпечується досить серйозною бронею з гофрометалла, яка дозволяє надійно захистити комунікації від впливу несприятливого середовища.
- Для прокладки під водою. Багатошаровий, має водоблокуючої елементи.
Оптоволоконний кабель знайшов повсюдне застосування завдяки своїй високій швидкості передачі інформації. Також його цінують за мінімальні втрати. Примітно, що асортимент продукції дуже широкий. Завдяки цьому можна підібрати варіант практично для будь-яких цілей і умов.
(Він же волоконно-оптичний) - це принципово інший тип кабелю в порівнянні з іншими типами електричних або мідних кабелів. Інформація по ньому передається не електричним сигналом, а світловим. Головний його елемент - це прозоре скловолокно, по якому світло проходить на величезні відстані (до десятків кілометрів) з незначним ослабленням.
Структура оптоволоконного кабелю дуже проста і схожа на структуру коаксіального електричного кабелю, тільки замість центрального мідного дроту тут використовується тонке (діаметром близько 1-10 мкм) скловолокно, а замість внутрішньої ізоляції - скляна або пластикова оболонка, що не дозволяє світлу виходити за межі скловолокна. В даному випадку ми маємо справу з режимом так званого повного внутрішнього відбиття світла від кордону двох речовин з різними коефіцієнтами заломлення (у скляній оболонки коефіцієнт заломлення значно нижче, ніж у центрального волокна). Металева обплетення кабелю зазвичай відсутня, так як екранування від зовнішніх електромагнітних перешкод тут не потрібно, однак іноді її все-таки застосовують для механічного захисту від навколишнього середовища (такий кабель іноді називають броньовим, він може об'єднувати під одним оболонкою кілька оптоволоконних кабелів).
Володіє винятковими характеристиками по перешкодозахищеності і секретності переданої інформації. Ніякі зовнішні електромагнітні перешкоди в принципі не здатні спотворити світловий сигнал, а сам цей сигнал принципово не породжує зовнішніх електромагнітних випромінювань. Підключитися до цього типу кабелю для несанкціонованого прослуховування мережі практично неможливо, так як це вимагає порушення цілісності кабелю. Теоретично воз¬можная смуга пропускання такого кабелю досягає величини 1012 Гц, що незрівнянно вище, ніж у будь-яких електричних кабелів. Вартість оптоволоконного кабелю постійно знижується і зараз приблизно дорівнює вартості тонкого коаксіального кабелю. Однак в даному випадку необхідне застосування спеціальних оптичних приймачів і передавачів, що перетворять світлові сигнали в електричні і назад, що часом істотно збільшує вартість мережі в цілому.
Типова величина загасання сигналу в оптоволоконних кабелях на частотах, використовуваних в локальних мережах, становить близько 5 дБ / км, що приблизно відповідає показникам електричних кабелів на низьких частотах. Але в разі оптоволоконного кабелю при зростанні частоти переданого сигналу загасання збільшується дуже незначно, і на більших частотах (особливо понад 200 МГц) його переваги перед електричним кабелем незаперечні, він просто не має конкурентів.
Однак оптоволоконний кабель має і деякі недоліки. Найголовніший з них - висока складність монтажу (при установці роз'ємів необхідна мікронна точність, від точності відколу скловолокна і ступеня його полірування сильно залежить загасання в роз'ємі). Для установки роз'ємів застосовують зварювання або склеювання за допомогою спеціального гелю, що має такий же коефіцієнт заломлення світла, що і скловолокно. У будь-якому випадку для цього потрібна висока кваліфікація персоналу і спеціальні інструменти. Тому найчастіше оптоволоконний кабель продається у вигляді заздалегідь нарізаних шматків різної довжини, на обох кінцях яких уже встановлені роз'єми потрібного типу.
Хоча оптоволоконні кабелі і допускають розгалуження сигналів (для цього випускаються спеціальні розгалужувачі на 2-8 каналів), як правило, їх використовують для передачі. Адже будь-яке розгалуження неминуче сильно послаблює світловий сигнал, і якщо розгалужень буде багато, то світло може просто не дійти до кінця мережі.
Оптоволоконний кабель менш міцний, ніж електричний, і менш гнучкий (типова величина допустимого радіусу вигину становить близько 10-20 см). Чутливий він і до іонізуючих випромінювань, через які знижується прозорість скловолокна, тобто збільшується загасання сигналу. Чутливий він також до різких перепадів температури, в результаті яких скловолокно може тріснути. В даний час випускаються оптичні кабелі з радіаційно стійкого скла (стоять вони, природно, дорожче).
Оптоволоконні кабелі чутливі також до механічних впливів (удари, ультразвук) - так званий мікрофонний ефект. Для його зменшення використовують м'які звукопоглинальні оболонки.
Застосовують оптоволоконний кабель тільки в мережах з топологією «зірка» та «кільце». Ніяких проблем узгодження і заземлення в даному випадку не існує. Кабель забезпечує ідеальну гальванічну розв'язку комп'ютерів мережі. У майбутньому цей тип кабелю, ймовірно, витіснить електричні кабелі всіх типів або, у всякому разі, сильно потіснить їх. Запаси міді на планеті виснажуються, а сировини для виробництва скла більш ніж достатньо.
Існують два різних типи оптоволоконних кабелів:
- Багатомодовий, або мультимодових, кабель, дешевший, але менш якісний;
- Одномодовий кабель, дорожчий, але має кращі ха¬рактерістікі.
Відмінності між цими типами пов'язані з різним режимам проходження світлових променів у кабелі.
В одномодовому кабелі практично всі промені проходять один і той же шлях, в результаті чого всі вони досягають приймача одночасно, і форма сигналу практично не спотворюється. Одномодовий кабель має діаметр центрального волокна близько 1,3 мкм і передає світло тільки з такою ж довжиною хвилі (1,3 мкм). Дисперсія і втрати сигналу при цьому дуже не¬значітельни, що дозволяє передавати сигнали на значно більшу відстань, ніж у випадку застосування многомодового кабелю. Для одномодового кабелю застосовуються лазерні приймачі, що використовують світло винятково з необхідною довжиною хвилі. Такі приймачі поки ще порівняно дороги і не дуже довговічні. Однак в перспективі одномодовий кабель повинен стати основним завдяки своїм прекрасним характеристикам.
У многомодовому кабелі траєкторії світлових променів мають помітний розкид, в результаті чого форма сигналу на приймальному кінці кабелю спотворюється. Центральне волокно має діаметр 62,5 мкм, а діаметр зовнішньої оболонки - 125 мкм (це іноді позначається як 62,5 / 125). Для передачі використовується звичайний (НЕ лазерний) світлодіод, що знижує вартість і збільшує термін служби приймачів в порівнянні з одномодовим кабелем. Довжина хвилі світла в многомодовому кабелі дорівнює 0,85 мкм. Допустима довжина кабелю досягає 2-5 км. В даний час багатомодовий кабель - основний тип оптоволоконного кабелю, так як він дешевше і доступніше. Затримка поширення сигналу в оптоволоконному кабелі не сильно відрізняється від затримки в електричних кабелях. Типова величина затримки для найбільш поширених кабелів становить близько 4-5 нс / м.
Ви готові?
умовна класифікація
На відміну від всім нам знайомої кручений пари, яка незалежно від місця застосування має приблизно одну і ту ж конструкцію, оптоволоконні кабелі зв'язку можуть мати значні відмінності виходячи зі сфери застосування і місця укладання.Можна виділити наступні основні види оптоволоконних кабелів для передачі даних виходячи з області застосування:
- Для прокладки всередині будівель;
- для кабельної каналізації неброньований;
- для кабельної каналізації броньований;
- для укладання в грунт;
- підвісний самонесущий;
- з тросом;
- підводний.
Найбільш простою конструкцією мають кабелі для прокладки всередині будівель і каналізаційний неброньований, а найскладнішими - для прокладки в землю і підводні.
Кабель для прокладки всередині будівель
Оптичні кабелі для прокладки всередині будівель поділяють на розподільні, з яких формується мережа в цілому, і абонентські, які використовуються безпосередньо для прокладки по приміщенню до кінцевого споживача. як і виту пару, Прокладають оптику в кабельних лотках, кабель-каналах, а деякі марки можуть бути протягнуті і за зовнішніми фасадам будівель. Зазвичай такий кабель заводять до межетажной розподільної коробки або безпосередньо до місця підключення абонента.
Конструкція оптоволоконних кабелів для прокладки в будівлях включає в себе оптичне волокно, захисне покриття і центральний силовий елемент, наприклад, пучок арамідних ниток. До оптиці, що прокладається в приміщеннях, є особливі вимоги з протипожежної безпеки, такі як нерозповсюдження горіння і низьке димовиделеніе, тому в якості оболонки для них використовується не поліетилен, а поліуретан. Інші вимоги - це низька маса кабелю, гнучкість і невеликий розмір. З цієї причини багато моделей мають полегшену конструкцію, іноді з додатковим захистом від вологи. Так як протяжність оптики всередині будівель зазвичай невелика, то і загасання сигналу незначно і вплив на передачу даних воно не робить. Кількість оптичних волокон в таких кабелях не перевищує дванадцяти.
Також існує і своєрідна помісь «бульдога з носорогом» - оптоволоконний кабель, який містить в собі, додатково, ще й виту пару.
Неброньований каналізаційний кабель
Неброньований оптика використовується для укладання в каналізації, за умови, що на неї не буде зовнішніх механічних впливів. Також подібний кабель прокладається в тунелях, колекторах і будівлях. Але навіть у випадках відсутності зовнішнього впливу на кабель в каналізації, його можуть укладати в захисні поліетиленові труби, а монтаж здійснюється або вручну, або за допомогою спеціальної лебідки. Характерною особливістю даного типу оптоволоконного кабелю можна назвати наявність гідрофобного наповнювача (компаунда), який гарантує можливість експлуатації в умовах каналізації і дає деякий захист від вологи.
Броньований каналізаційний кабель
Броньовані оптоволоконні кабелі використовуються при наявності великих зовнішніх навантажень, особливо, на розтягнення. Бронювання може бути різним, стрічковим або дротяним, останнім підрозділяється на одно- і двухповівное. Кабелі з стрічковим бронюванням використовуються в менш агресивних умовах, наприклад, при прокладці в кабельної каналізації, трубах, тунелях, на мостах. Стрічкове бронювання являє собою сталеву гладку або гофровану трубку товщиною в 0,15-0,25 мм. Гофрування, за умови, що це єдиний захисний шар кабелю, є кращим, тому що оберігає оптоволокно від гризунів і в цілому підвищує гнучкість кабелю. При більш суворих умовах експлуатації, наприклад, при закладці в грунт або на дно річок використовуються кабелі з дротяною бронею.
Кабель для укладання в грунт
Для прокладки в грунт використовують оптичні кабелі з дротяною одноповівной або двухповівіной бронею. Також застосовуються і посилені кабелі з стрічковим бронюванням, але значно рідше. Прокладка оптичного кабелю здійснюється в траншею або за допомогою кабелеукладачів. Більш детально цей процес розписаний в моїй другій статті по цій темі, де наводяться приклади найбільш поширених видів кабелеукладачів. Якщо температура навколишнього середовища нижче позначки в -10 ° С, кабель попередньо прогрівають.
В умовах вологого грунту використовується модель кабелю, оптоволоконная частина якого укладена в герметичну металеву трубку, а бронеповіви дроту просочені спеціальним водовідштовхувальним компаундом. Тут же в справу вступають розрахунки: інженери, що працюють на укладання кабелю, не повинні допускати перевищення розтягують і здавлюють навантажень понад допустимі. В іншому випадку, відразу або з часом, можуть бути пошкоджені оптичні волокна, Що призведе кабель в непридатність.
Броня впливає і на значення допустимого зусилля на розтягнення. Оптоволоконні кабелі з двухповівной бронею можуть витримати зусилля від 80 кН, одноповівние - від 7 до 20 кН, а стрічкова броня гарантує «виживання» кабелю при навантаженні не менше 2,7 кН.
Підвісна самонесущий кабель
Підвісні самонесучі кабелі монтуються на вже існуючих опорах повітряних ліній зв'язку та високовольтних ЛЕП. Це технологічно простіше, ніж прокладка кабелю в грунт, але при монтажі існує серйозне обмеження - температура навколишнього середовища під час робіт не повинна бути нижче - 15 о С. Підвісні самонесучі кабелі мають стандартну круглу форму, завдяки якій знижуються вітрові навантаження на конструкцію, а відстань прольоту між опорами може досягати ста і більше метрів. У конструкції самоутримних підвісних оптичних кабелів обов'язково присутній ЦСЕ - центральний силовий елемент, виготовлений зі склопластику або арамідних ниток. Завдяки останнім оптоволоконний кабель витримує високі поздовжні навантаження. Підвісні самонесучі кабелі з арамідних нитками використовують в прольотах до одного кілометра. Ще одна перевага арамідних ниток, крім їх міцності і малій вазі, полягає в тому, що арамід за своєю природою є діелектриком, тобто кабелі, виготовлені на його основі безпечні, наприклад, при попаданні блискавки.
Залежно від будови сердечника розрізняють кілька типів підвісного кабелю:
- Кабель з профільованим сердечником - містить оптичні волокна або модулі з цими волокнами - кабель стійкий до розтягування і здавлення;
- Кабель зі скрученими модулями - містить оптичні волокна, вільно укладені, кабель стійкий до розтягування;
- Кабель з одним оптичним модулем - сердечник даного типу кабелю не має силових елементів, оскільки вони знаходяться в оболонці. Такі кабелі мають недоліком, пов'язаним з незручністю ідентифікації волокон. Тим не менш, вони мають менший діаметром і більш доступною ціною.
Оптичний кабель з тросом
Оптичні кабелю з тросом - це різновид самоутримних кабелів, які також використовуються для повітряної прокладки. У такому виробі трос може бути несучим і навивних. Ще існують моделі, в яких оптика вбудована в грозозахисний трос.
Посилення оптичного кабелю тросом (профільованим сердечником) вважається досить ефективним методом. Сам трос є сталевий дріт, укладену в окрему оболонку, яка в свою чергу з'єднується з оболонкою кабелю. Вільний простір між ними заповнюється гідрофобним заповнювачем. Часто таку конструкцію оптичного кабелю з тросом називають «вісімкою» з-за зовнішньої схожості, хоча особисто у мене виникають асоціації з перегодованої «локшиною». «Вісімки» застосовують для прокладки повітряних ліній зв'язку з прольотом не більше 50-70 метрів. В експлуатації подібних кабелів є деякі обмеження, наприклад, «вісімку» зі сталевим тросом можна підвішувати на ЛЕП. Сподіваюся, пояснювати, чому саме, не потрібно.
Але кабелі з навивних грозозахисним тросом (грозотроса) спокійно монтуються на високовольтних ЛЕП, кріпиться при цьому до проводу заземлення. Грозотросний кабель використовується в місцях, де є ризики пошкодження оптики дикими тваринами або мисливцями. Також його можна використовувати на великих по дистанції прольотах, ніж звичайну «вісімку».
Підводний оптичний кабель
Даний тип оптичних кабелів стоїть осторонь від усіх інших, так як прокладається в принципово інших умовах. Майже всі типи підводних кабелів, так чи інакше, броньовані, а ступінь бронювання вже залежить від рельєфу дна і глибини залягання.
Розрізняють такі основні типи підводних кабелів (по типу бронювання):
- Чи не броньований;
- Одинарное (одноповівное) бронювання;
- Посилене (одноповівное) бронювання;
- Посилене скельні (двухповівное) бронювання;
- Поліетиленова ізоляція.
- Майларовим покриття.
- Двухповівное бронювання сталевим дротом.
- Алюмінієва гідроізоляційна трубка.
- Полікарбонат.
- Центральна мідна або алюмінієва трубка.
- Внутрімодульное гідрофобний заповнювач.
- Оптичні волокна.
Як не парадоксально, прямої кореляції бронювання кабелю з глибиною залягання немає, так як армування захищає оптику немає від високого тиску на глибині, а від діяльності морських мешканців, а також мереж, тралів і якорів риболовецьких суден. Кореляція ця, скоріше, зворотна - чим ближче до поверхні, тим більше тривог, що явно видно по таблиці нижче:
Таблиця типів і характеристик підводних кабелів в залежності від глибини укладання
виробництво
Тепер, коли ми познайомилися з найбільш поширеними видами оптоволоконних кабелів, можна проговорити і про виробничий процес за все цього зоопарку. Всі ми знаємо про оптоволоконних кабелях, багато хто з нас мали з ними справу особисто (як абоненти і як монтажники), але як стає зрозуміло з інформації вище, оптоволоконні, особливо магістральні, кабелі можуть серйозно відрізнятися від того, з чим ви мали справу в приміщенні.Так як для прокладки оптоволоконного магістралі потрібні тисячі кілометрів кабелю, їх виробництвом займаються цілі заводи.
Виготовлення оптоволоконної нитки
Все починається з виробництва головного елемента - оптоволоконної нитки. Проводять це диво на спеціалізованих підприємствах. Однією з технологій виробництва оптичної нитки є її вертикальна витяжка. А відбувається це наступним чином:
- На висоті в декілька десятків метрів в спеціальній шахті встановлюється два резервуари: один зі склом, другий, нижче по шахті, із спеціальним полімерним матеріалом первинного покриття.
- З вузла прецизійної подачі заготовки або, простіше кажучи, першого резервуара з рідким склом, витягується скляна нитка.
- Нижче нитка проходить через датчик діаметра волоконного світловода, який відповідає за контроль діаметра вироби.
- Після контролю якості нитка обволікається первинним полімерним покриттям з другого резервуара.
- Пройшовши процедуру покриття, нитка відправляється в ще одну піч, в якій полімер закріплюється.
- Нитка оптоволокна простягається ще N-метрів, в залежності від технології, охолоджується і надходить на прецизійний намотчик, простіше кажучи, намотується на бобіну, яка вже і транспортується як заготівля до місця виробництва кабелю.
Найбільш поширені такі розміри оптоволоконного кабелю:
- C сердечником 8,3 мк і оболонкою 125 мкм;
- C сердечником 62,5 мк і оболонкою 125 мкм;
- C сердечником 50 мк і оболонкою 125 мкм;
- C сердечником 100 мк і оболонкою 145 мкм.
Оптику з діаметром сердечника в 8,3 мк якісно спаяти в польових умовах, без високоточного обладнання або установки концентраторів, непросто або практично неможливо.
Величезне значення має контроль діаметра світловода. Саме ця частина установки відповідає за один з головних параметрів на всіх етапах виробництва нитки - незмінність діаметра кінцевого виробу (стандарт - 125 мкм). Через складності при зварюванні ниток будь-яких діаметрів, їх прагнуть зробити настільки довгими, наскільки це можливо. Погонний метраж оптоволоконного «заготовки» на бобіні може досягати десятків кілометрів (Так, саме кілометрів) і більше, залежно від вимог замовника.
Вже на самому підприємстві, хоча це можна зробити і на скляному заводі, все залежить від виробничого циклу, безбарвну нитка з полімерним покриттям для зручності можуть перемотати на іншу бобіну, в процесі фарбуючи її в власний яскравий колір, По аналогії з усім знайомої кручений парою. Навіщо? Во славу сата .. для швидкого розрізнення каналів при, наприклад, ремонті або зварюванні кабелю.
виготовлення кабелю
Тепер ми отримали серце нашого вироби - оптоволоконну нитку. Що далі? Далі давайте подивимося на схему такого собі середньостатистичного підводного (так, мені вони подобаються найбільше) кабелю в розрізі:
На заводі отримані оптичні нитки запускаються в верстати, в сукупності своїй утворюють цілий конвеєр з виробництва якогось одного типу кабелю. На першому етапі виробництва неброньованих моделей, нитки сплітаються в пучки, які і складають, в результаті, «оптичний сердечник». Кількість ниток в кабелі може бути різним, залежно від заявленої пропускної здатності. Пучки, в свою чергу, змотують в «тросс» на спеціальному обладнанні, яке, в залежності від своєї конструкції і призначення. Це обладнання може ще й покривати отриманий «тросс» гідроізолюючим матеріалом, щоб запобігти потраплянню вологи і потускнения оптики в майбутньому (на схемі обізвав «Внутрімодульное гідрофобним заповнювачем»).
Ось так проходить процес скручування зібраних разом пучків в трос на пермському заводі оптоволоконних кабелів:
Після того, як в «тросс» було зібрано необхідну кількість пучків оптоволокна, їх заливають полімером або укладають в металеву або мідну трубку. Тут, на перший погляд, здається, що підводних каменів немає і бути не може, але так як виробник прагне мінімізувати кількість з'єднань і швів, то все виходить не зовсім просто. Розглянемо один конкретний приклад.
Для створення трубки-корпусу, представленої на схемі вище як «центральна трубка», може використовуватися величезна по довжині стрічка з необхідного нам матеріалу (сталь, або ж мідь). Стрічка використовується, щоб не маятися з усім знайомим нам і очевидним прокатом, і зварюванням по всьому колу стику. Погодьтеся, тоді у кабелю було б занадто багато «слабких» місць в конструкції.
Так ось. Металева стрічкова заготівля проходить через спеціальний верстат, натягує її і має з десяток-другий валиків, які ідеально її вирівнюють. Після того, як стрічка вирівняна, вона подається на інший верстат, де зустрічається з нашим пучком оптоволоконних ниток. Автомат на конвеєрі загинає стрічку навколо натягнутого оптоволокна, створюючи ідеальну по формі трубку.
Вся ця, поки ще тендітна, конструкція простягається по конвеєру далі, до електрозварюванню апарату високої точності, який на величезній швидкості проводить зварювання країв стрічки, перетворюючи її в монолітну трубку, в яку вже закладено оптоволоконний кабель. Залежно від тих. процесу, все це справа може заливатися гідрофобним заповнювачем. Хіба ви не заливатися, тут вже все залежить від моделі кабелю.
В цілому, з виробництвом все стало більш-менш зрозуміло. Різні марки оптоволоконного, в першу чергу, магістрального кабелю, можуть мати деякі конструкційні відмінності, наприклад, за кількістю жив. Тут інженери не стали вигадувати велосипед і просто об'єднують кілька кабелів поменше в один великий, то є такий магістральний кабель матиме не один, а, наприклад, п'ять трубок з оптоволокном всередині, які, в свою чергу, все також заливаються поліетиленовою ізоляцією і, при необхідності, армуються. Такі кабелі називають багатомодульні.
Одна з моделей багатомодульні кабелю в розрізі
Багатомодульні кабелі, які, в основній своїй масі, і використовуються для протяжних магістралей, мають ще одну обов'язкову конструктивну особливість у вигляді сердечника, або як його ще називають - центрального силового елемента. ЦСЕ використовується як «каркас», навколо якого групують трубки з жилами оптоволокна.
До слова, пермський завод «Інкаб», виробничий процес якого представлений на ДІФКУ вище, зі своїми обсягами до 4,5 тис. Кілометрів кабелю в рік - карлик, в порівнянні з заводом того ж інфраструктурного гіганта Alcatel, який може видавати кілька тисяч кілометрів оптоволоконного кабелю одним шматком, який відразу ж вантажиться на судно-кабелеукладач.
Сталева трубка - це найменш радикальний варіант бронювання оптики. Для неагресивних умов експлуатації та монтажу часто застосовують звичайний ізолюючий поліетилен. Однак, це не скасовує того факту, що після виготовлення такого кабелю його можуть «обернути» в бронюючу намотування з алюмінієвої або сталевого дроту або тросів.
Бронювання кабелю з поліетиленовою ізоляцією на тому ж пермському заводі
висновок
Як можна зрозуміти з матеріалу вище, основним відміну різних видів оптоволоконного кабелю є їх «обмотка», тобто те, у що упаковуються тендітні скляні нитки в залежності від області застосування і середовища, в якій буде проводитися кабелеукладка.
Волоконно-оптичні кабелі (ВОК) - це кабельні вироби, що містить ряд оптичних волокон і зміцнюючий елемент, укладені в загальну оболонку, поверх якої залежно від умов експлуатації може бути накладено захисний покрив.
Волоконно-оптичні кабелі класифікуються за призначенням і по умовами застосування , Як показано на малюнку нижче.
Оскільки ВОК менш міцні, ніж електричні кабелі, вони повинні бути надійно захищені від шкідливих впливів навколишнього середовища і діяльності людини, до яких відносяться механічні навантаження (натяг, вигин, здавлювання, крутіння, удари, вібрації); перепади температури; проникнення води.
Волоконно-оптичний кабель може складатися з наступних компонентів:
- Зовнішня поліетиленова оболонка - захищає кабель від зовнішніх впливів;
- арамідних нитки - захищає кабель від здавлювання і розтягувань;
- Внутрішня поліетиленова оболонка - відокремлює оптичні модуль від арамідних ниток і зовнішньої оболонки;
- зв'язують стрічки - пов'язують оптичні модулі в загальну косу;
- заповнює модуль - порожній модуль без оптичних волокон, покликаний формувати форму кабелю;
- оптичний модуль - модуль з оптичними волокнами. Зазвичай в одному модулі знаходиться до 8-ми волокон;
- Оптичні волокна ;
- склопластиковий пруток - зміцнюючий центральний елемент, також захищає кабель від розтягнень. Застосовується найчастіше в самонесучих кабелях;
- гідрофобний заповнювач - заповнювач, що захищає від вологи.
Основні вимоги, що пред'являються до волоконно-оптичному кабелю, і матеріал основних його компонентів
Спільними основними вимогами, що пред'являються до фізико-механічними характеристиками волоконно-оптичного кабелю, є:
- висока міцність на розрив;
- влагонепроницаемость;
- достатня буферна захист для зменшення, що викликаються механічними напруженнями;
- термостійкість в робочому діапазоні температур (-40- + 50 ° С);
- гнучкість і можливість прокладки по реальним трасах;
- радіаційна стійкість;
- хімічна і ударна стійкість;
- простота монтажу і прокладки;
- надійність роботи протягом 20 років.
Також в процесі конструювання ВОК необхідно враховувати взаємне розташування зміцнюючих елементів і оптичних волокон. Існує два основні варіанти такого взаємного розташування:
- У першому зміцнюючий елемент розташовується в центрі кабелю, а волокна - концентрично щодо центрального елемента.
- У другому оптичні розташовуються в центрі, а силові елементи - навколо
Типові конструкції волоконно-оптичних кабелів
В даний час в різних країнах розроблено та виготовляється велика кількість конструкцій ВОК. Найбільшого поширення набули чотири групи конструкцій кабелів:
- з вільною трубкою;
- з вільним пучком волокон;
- з профільним сердечником;
- стрічкового типу.
Конструкція ВОК з вільним пучком волокон
У даній конструкції пучки оптичних волокон вільно розміщуються всередині трубки сердечника. Подібна конструкція дозволяє знизити розтягують, стискають і здавлюють навантаження на оптичних волокнах. Витяжні троси застосовуються для зручності розрізання зовнішньої оболонки оптичного кабелю.
Конструкція ВОК з профільним сердечником
У даній конструкції присутня фігурний сердечник з порожнинами для розміщення оптичних волокон. Перевагою конструкції даного виду є те, що в центрі фігурного сердечника знаходиться сталевий силовий елемент, який приймає на себе розтягують і стискають впливу.
Конструкція стрічкового волоконно-оптичного кабелю
У даній конструкції всі оптичні волокна об'єднуються в стрічки, які розташовуються усередині трубки сердечника.
Конструкція океанського волоконно-оптичного кабелю
До конструкцій кабелів, що прокладаються по морському дну, пред'являються особливі вимоги. Кабелі даного виду відчувають особливо великі навантаження. Тому більше 90% конструкції даних кабелів складають захисні і зміцнюючі елементи.
Волоконно-оптичні кабелі міських телефонних мереж
Кабелі, що застосовуються для міських телефонних мереж, мають, як правило, полегшеною конструкцією, так як прокладаються в кабельній каналізації, трубах, колекторах і всередині будівель. Такі кабелі сконструйовані за принципом з вільною трубкою з великою кількістю волокон в кожному оптичному модулі.
ЗАТ «Самарська оптична кабельна компанія» виготовляє міські ВОК наступних марок: ОКЛ 01, ОКЛ 02.
АТ НФ «Електропровід» випускає міські ВОК марок ОК М, ОКС М (ТУ 16.К12 16 97).
ВАТ «Завод Саранськ кабель» крім міжміських ВОК освоїло випуск і кабелів міських телефонних мереж наступних марок: ОКГ (прокладка в кабельної каналізації) і ОКЛ (прокладка безпосередньо в землі).
Волоконно-оптичні кабелі для внутрішніх проводок
У конструкцію волоконно-оптичного кабелю для внутрішньої проводки входять наступні основні елементи:
- оптичне волокно;
- буферна оболонка;
- силовий елемент;
- зовнішня оболонка
Кабелі, призначені для внутрішньої проводки, підрозділяються на:
- сімплексні кабелі;
- дуплексні кабелі;
- многоволоконного кабелі;
- кабелі для важких умов експлуатації;
- пожежобезпечні кабелі.