Как устроен оптоволоконный кабель

Как устроен оптоволоконный кабель

В прошлой статье рассказывалось о самых распространенных типах оптоволоконного кабеля, применяемых на Украине. А сегодня — кабель в разрезе, и по ходу повествования – некоторые практические моменты его монтажа.

Мы не будем останавливаться на подробной структуре всех видов кабеля. Возьмем некий усредненный типовой ОК:

  1. Центральный (осевой) элемент.
  2. Оптическое волокно.
  3. Пластиковые модули для оптических волокон.
  4. Пленка с гидрофобным гелем.
  5. Полиэтиленовая оболочка.
  6. Броня.
  7. Внешняя полиэтиленовая оболочка.

Что же представляет каждый слой при подробном рассмотрении?

Оптическое волокно

Нити оптического волокна имеют круглое сечение и изготавливаются из кварцевого стекла или полимеров.

Конструкция световода состоит из:

  • сердцевины, изготовленной из чистого материала, по которой распространяются фотоны
  • оболочки, которая изготавливается с легирующими добавками для изменения плотности и коэффициента преломления
  • защитного покрытия цветным лаком

Луч света распространяется в сердечнике с минимальными потерями за счет эффекта многократного полного внутреннего отражения, так как коэффициент преломления оболочки меньше, чем сердцевины.

Современная промышленность производит волокно двух типов, которые различаются количеством путей (мод) прохождения света в сердцевине волокна:

  • многомодовое, в котором показатель преломления не постоянный — градиентный или ступенчатый. Поэтому сигнал распространяется по нескольким путям, что приводит к межмодовой дисперсии — рассеиванию света
  • одномодовое, в котором сигнал распространяется по одной моде и его затухание связано только с физическими свойствами волокн
Характеристика Значение
Диаметр сердцевины :
одномодовый
многомодовый
9мкм
50 или 62,5мкм
Общий диаметр оптических нитей 125мкм
Передача информации (при скорости 10 Гбит/с):
одномодовое волокно
многомодовое волокно
десятки км
550м

Защитный слой лака увеличивает прочность волокна и защищает от царапин и загрязнения. Он также служит для окраски волокон в модуле кабеля. Это необходимо для соблюдения соединения «цвет в цвет» при монтаже или ремонте кабеля.

Оптическое волокно в специальных закрытых барабанах поставляется на заводы, где на его основе производят различные марки волоконно-оптического кабеля.

Виды маркировки оптоволоконных кабелей доступных к заказу

В настоящее время используются три системы кодирования для маркировки кабелей, что иногда может привести к определенным трудностям в правильной интерпретации символов. Однако наиболее распространенным является европейское обозначение (кабели, произведенные в Европе, включая лицензионное производство в других регионах), система «Одесса Кабель» (используемая в не дорогих н качественных проектах в Украине) и дальневосточная система (в случае производителей из Китая и Индии). Также есть специфические маркировки отдельных производителей. Маркировка теоретически позволяет нам определять такие данные, как: тип конструкции кабеля, тип материала наружной оболочки, тип уплотнения, параметры прочности, тип и количество волокон. В разных системах могут присутствовать и другие данные или отсутствовать основные.

Код оптоволоконного кабеля состоит из букв и цифр и предоставляется производителем. Кроме того, на внешней оболочке кабеля имеется оттиск, сообщающий о длине от начала сегмента (в метрах) и производителе.

Цвет окраски оптических шнуров (патч-кордов), а также пигтейлов зависит от типа оптоволокна, находящегося в нём. Наиболее распространены жёлтый (одномодовое волокно) и оранжевый (многомодовое оптоволокно) цвет оболочки. Тем не менее и ранее и в настоящее время использовалась и другая расцветка. Например, многомодовый шнур мог быть окрашен в чёрный цвет.

В настоящее время так же может быть использованы цвета:
синий и чёрный — шнур с многмодовым оптоволокном, с сердцевиной диаметром 62,5 мкм (американо-японский стандарт), голубой — многомодовый OPTI-CORE ™ 10GIG ™ 50/125 мкм OM3;

Есть и официальная информация из ГОСТ по этому вопросу:

С раскраской оптических волокон всё гораздо хуже, последовательностей цветовой идентификации много, к тому же с увеличением количества производителей оптоволоконных кабелей их число увеличивается.

Расшифровка маркировки оптоволоконных кабелей «Одескабель»

Условные обозначения маркировки оптических кабелей FinMark

Обозначение оптического кабеля FinMark состоит из нескольких групп букв и цифр, означающих следующее:

Первые две буквы обозначают тип кабеля:

  • UTUniTube кабель с одним оптическим модулем
  • LTLooseTube кабель с несколькими оптическими модулями и центральным силовым элементом
  • MT— кабель для внутренних инсталляций с волокном в плотном буфере (Tight Buffered)
  • MB— Break-Out кабель в котором каждое волокно в индивидуальной защитной оболочке
  • PS— кабель для патчкордов и перемычек
  • PA— кабель для патчкордов и перемычек армированный

FTTH — (Fiber-to-the-home) кабель для построения сетей доступа с глубоким проникновением волокна в дом.

Три цифры — количество волокон в кабеле

От 002 до 288 для кабелей с отдельными волокнами.
Например: 004 — 4 волокна в кабеле; 196 — 196 волокон в кабеле

Тип волокна:

SM — одномодовое стандартное волокно, соответствующее требованиям рекомендации ITU-T G.652.D ITU.T-G.652.D
MM — многомодовое волокно 50/125 мкм соответствующее требованиям рекомендации ITU-T G.651 ITU.T-G.651
SSNZDS — одномодовое волокно со с ненулевой смещенной дисперсией, соответствующее требованиям рекомендации ITU-T G.655 ITU.T-G.655

Две цифры — конструктивные особенности:

Сокращения:

Ст пров — стальная проволока
FRP — стеклопластиковый пруток
Ст гофр — стальная гофрированная лента
БрСтПр — броня из стальных проволок
Al гофр — алюминиевая гофрированная лента
Al лента — алюминиевая лента
ВБЛ — водоблокирующая лента
ПЭ — полиэтилен

Дополнительные необязательные символы:

Flex – Одномодовое волокно с уменьшенными потерями на изгибах, соответствующее Рекомендации ITU-T G.657.A.
ADSS – полностью диэлектрический самонесущий кабель.
LSZH – малодымная безгалогенная, не распространяющая горение оболочка
T – водоблокирующая лента
CW – медная проволока медные изолированные проводники для электропитания удаленных устройств
PVC – поливинилхлоридная оболочка
хх kN – допустимое растягивающее усилие в кН

Цветовое кодирование по Belden (США). Использовано в кабеле FinMark

Расшифровка маркировки оптоволоконных кабелей ЗАО «Завод «Южкабель»

ТУ У 31.3-00214534-036-2004

Типы полировки (шлифовки) оптоволоконных разъемов

Шлифовка или полировка оптоволоконных разъемов служит для обеспечения идеально плотного соприкосновения сердечников оптоволокна. Между их поверхностями не должно быть воздуха, так как это ухудшает качество сигнала.

На данный момент используются такие типы полировки, как PC, SPC, UPC и APC.

PC — Physical Contac. Прародитель всех остальных видов полировки. Разъем, обработанный методом PC (в том числе вручную), представляет собой скругленный наконечник.

В первых вариациях полировки был предусмотрен исключительно плоский вариант коннектора, однако жизнь показала, что плоский вариант дает место воздушным зазорам между световодами. В дальнейшем торцы коннекторов получили небольшое закругление. В класс PC входят заполированные вручную и изготовленные по клеевой технологии коннекторы. Недостаток данной полировки заключается в том, что возникает такое явление как «инфракрасный слой» — в инфракрасном диапазоне происходят негативные изменения на торцевом слое. Данное явление ограничивает применение коннекторов с такой полировкой в высокоскоростных сетях (>1G).

Полировка типа PC оптических разъемов

Обратите внимание, на рисунке видно, что соединение коннекторов с плоским торцом чревато, как упоминалось ранее, возникновением воздушной прослойки. В то время как скругленные торцы соединяются более плотно.

Данный тип полировки может применяться в сетях небольшой дальности, предполагающих небольшую скорость передачи данных.

Читайте также  Как проверить генератор на работоспособность

SPC — Super Physical Contact. По сути та же PC, только сама полировка является более качественной, т.к. она уже не ручная, а машинная. Также был сужен радиус сердечника и материалом наконечника стал цирконий. Дефекты полировки конечно снизить удалось, однако проблема инфракрасного слоя осталась.

UPC- Ultra Physically Contact. Данная полировка осуществляется уже сложными и дорогими системами управления, в результате чего проблема инфракрасного слоя была устранена а параметры отражения значительно снижены. Это дало возможность коннекторам с данной полировкой применяться в высокоскоростных сетях.

UPC — почти плоский (но не свосем) разъем, который производится с применением высокоточной обработки поверхности. Дает отличные показатели отражательной способности (по сравнению с PC и SPC), поэтому активно применяется в высокоскоростных оптических сетях.

Коннекторы с этим типом разъема чаще всего — синие.

Разъем с полировкой типа UPC

АРС — Angled Physically Contact. На данный момент считается, что наиболее действенным способом снижения энергии отраженного сигнала является полировка под углом 8-12°. Такая полировка поверхности дает самые лучшие результаты. Обратные отражения сигнала практически сразу покидают покидают оптоволокно, и благодаря этому снижаются потери. В таком исполнении отраженный световой сигнал распространяется под большим углом, нежели вводимый в волокно.

Разъемы с полировкой APC применяются в сетях с высокоми требованиями к качеству сигнала: передача голосовых, видеоданных. Как пример — кабельное телевидение.

Коннекторы с этим типом разъема — зеленого цвета.

Разъем с полировкой типа APC

Коннекторы с шлифовкой APC не подходят к разъемам с другой полировкой (PC, SPC, UPC) и вызывают взаимное повреждение.

Полировки PC, SPC, UPC взаимно совместимы.

Сравнение внешнего вида разъемов с полировками UPC и APC

Сравнение формы наконечника и пути отраженного сигнала в разъемах с полировкой UPC и APC:

Отражения в стыках разъемов UPC и APC

Сводные данные можно посмотреть в таблице ниже.

Зависимость вносимых потерь от способа полировки

Серия Вносимое затухание, дБ Обратное отражение, дБ
PC 0,2 -25 .. -30
SPC 0,2 -35 .. -40
UPC 0,2 -45 .. -50
APC 0,3 -60 .. -65

Как видим, полировка UPC (скругленные торцы) и APC (скошенные торцы) — эффективнее всего. Поэтому патчкорды и пигтейлы с этим типом шлифовки чаще всего применяются.

Затухание оптического кабеля

Километрическое, или погонное затухание оптического кабеля — это значение затухания мощности сигнала на 1 км оптоволоконного кабеля.

Затухание в оптоволокне измеряется в дБ/км (децибел / километр). Значения измеряются в зависимости от длины волны: 850 нм, 1300 нм, 1310 нм, 1490 нм, 1550 нм, 1625 нм.

Цветовые обозначения

Определить назначение провода можно и по его окрасу. Для этого применяется цветовая маркировка. Благодаря разработанным стандартам мастер во время монтажа и ремонта может за считаные секунды понять, какой провод является фазовым, а какой нулевым или заземляющим.

Земля по принятым нормам должна окрашиваться в зелено-желтый цвет. Изоляция может либо краситься полностью в такую расцветку, либо иметь полоску вдоль всего проводника желто-зеленой гаммы. Буквенное обозначение заземления PE. При определении важно обратить внимание на название – земля также может оснащаться нулевой защитой. Эту жилу нельзя путать с обычной нулевой, чтобы не нарушить правильность подключения.

Ноль обычно красят в синий или голубой цвет. Фаза может быть разных цветов (кроме закрепленных за нулем и землей) в зависимости от производителя.

Согласно ГОСТ 31947-2012 лучше не окрашивать проводники в красный и белый цвет. Рекомендуемая схема окрашивания следующая:

  • Проводники с тремя жилами – желто-зеленый, синий, коричневый, синий, черный.
  • 4-жильные – желто-зеленый, синий, коричневый, черный, коричневый, черный и серый.
  • Пятижильные провода – желто-зеленый, синий, коричневый, черный, серый, коричневый, черный, серый, черный.

Обязательное условие – легкость в отличии цветовой гаммы.

При отсутствии цветовой маркировки придется воспользоваться специальными средствами – мультиметрами, которые определят назначение жилы. Фаза также может определяться с помощью индикаторной отвертки.

Встречается и нестандартное окрашивание, которое зависит от марки проводов. В этом случае ноль обязательно должен быть синего цвета для упрощения поиска. Земля в таком случае может быть черной или белой, как ее окрашивали раньше. Оставшийся провод будет фазным. Такой способ определения при нестандартном окрашивании является опасным, поэтому лучше воспользоваться тестером.

Состав оптоволоконного кабеля

В зависимости от фирмы-производителя оптоволоконные кабели будут различаться по составляющим их элементам конструкции. Однако, можно выделить общие элементы и описать их.

В центре кабеля может находиться стержень из стеклопластика или металла, покрытого полимером. Он служит для прочности конструкции. Также в центре может быть трубка с проводящими жилами. Вокруг стержня располагаются полимерные трубки, внутри которых располагается оптоволокно. Между трубками и оптоволокном пространство заполнено гидрофобным заполнителем. Затем кабель обматывается скрепляющей лентой, а между лентой и трубками так же гидрофобный заполнитель.

Следующим слоем идет полиэтиленовая оболочка, которая окружена снаружи стеклопластиковыми и металлическими прутами, которые служат броней для кабеля. И последний слой изоляции — это внешняя оболочка из полиэтилена. Это достаточно обобщенное описание оптоволоконного кабеля. В зависимости от фирмы-производителя, условий эксплуатации и требуемых нужд, конструкция может отличаться.

Что означают все эти буквы?

Возьмем для примера типичную маркировку оптического патчкорда: SC/UPC-LC/UPC MultiMode Duplex .

Оптический патчкорд SC/UPC-LC/UPC MultiMode Duplex

  • SC и LC — это типы коннекторов. Здесь мы имеем дело с патчкордом-переходником, так как на нем установлены два разных типа разъемов;
  • UPC — тип шлифовки;
  • Multimode — вид волокна, в данном случае многомодовое волокно, оно также может быть обозначено аббревиатурой MM . Одномодовое маркируется как SinglеMode или SM ;
  • Duplex — два разъема в одном корпусе, для более плотного расположения. Противоположный случай — Simplex , один коннектор в одном корпусе.

Пример Duplex

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптический кабель активно вытесняет традиционные медно-жильные провода на всей территории России, покрытой густой паутиной взаимоувязанных сетей связи. Новые линии передачи как в первичной, так и во внутризоновых сетях, прокладываются сегодня главным образом с применением волоконно-оптического кабеля (ВОК).

Волоконно-оптический кабель: маркировка

Каждый вид оптического кабеля имеет свою маркировку в соответствии со стандартами, принятыми Международным Союзом Электросвязи (МСЭ-Т).

По типу используемого оптоволокна волоконно-оптические кабели в этой системе маркировки делятся на:
— многомодовые с размерами (сердцевина/оболочка) — 62,5 мкм /125 мкм и 50 мкм /125 мкм (МСЭ-Т G.651);
— одномодовые — (МСЭ-Т G.652-655);
— обладающие более широким диапазоном рабочих длин волн.

Тип оптического волокна для кабеля или определенная комбинация различных типов волокна в одном кабеле определяется заказчиком исходя из назначения ВОК, условий его эксплуатации и специфических требований проекта.

Помимо указанной маркировки (МСЭ-Т) для ВОК существуют также альтернативные системы маркировки, принятые в некоторых странах или на отдельных предприятиях. Так, к примеру, CW1505х, SMF28, G652 и NDSF может быть одним и тем же стандартным одномодовым оптоволоконным проводом, но с разными названиями. Поясним: CW1505х – это стандарты маркировки таких кабелей в Англии, SMF28 – фирменная маркировка оптоволокна производства компании CORNING, G652 — маркировка МСЭ-Т, NDSF – маркировка потребителя с иллюстрацией свойств ВОК.

Области применения:

— структурированные кабельные системы;
— соединительные линии местной сети;
— системы кабельного телевидения;
— абонентские участки и др.

Основные достоинства ВОК

По сравнению с медно-жильными аналогами волоконно-оптический кабель со стальным тросом обладает следующими достоинствами:

1. небольшие вес и размеры;
2. малая величина затухания в расчете на километр;
3. строительная длина до 4-6 км и даже более;
4. высокая устойчивость к различным электромагнитным воздействиям (линии электропередачи, гроза, …) — металлические элементы используются в конструкции таких кабелей только для создания бронированных покровов или/и для защиты от диффузии влаги в поперечном направлении;
5. нет необходимости в поддержании избыточного воздушного давления для нормального функционирования кабельных систем.

Особенности монтажа

Современный оптическая магистраль прокладывается с использованием технологии, которая учитывает множество самых разных факторов: специфику проекта, типы оптоволокна, условия прокладки и эксплуатации, применяемое оборудование и др. При этом в любом случае при монтаже должны соблюдаться следующие обязательные условия:

— отсутствие механических воздействий на провод, прежде всего, усилий сжатия и растяжения, значения которых превышали бы предусмотренные нормативно-технической документацией величины;
— радиус изгиба не должен быть меньше 20-кратного внешнего диаметра провода;
— температура окружающей среды не должна быть ниже минус 10 °С.

Купить волоконно-оптический кабель, а также получить ответы на вопросы, Вы всегда можете по телефонам: (48762) 6-63-41, 6-26-84. Наши менеджеры-консультанты услышат Ваши потребности и помогут определиться с заказом.