Чем отличаются оптоволоконные кабели?

Волоконно-оптические кабели – основной инструмент передачи данных. Они формируют устойчивый канал связи, обеспечивают стабильную работу телекоммуникационного оборудования и смежных структур.

Современные производители предлагают широкий спектр кабелей. Продукция различается типом оптического волокна, показателями преломления, диаметром сердцевины и прочими характеристиками. Знание этих особенностей упрощает подбор оптимальных решений и дополнительной оснастки.

Узнать, чем отличаются оптоволоконные кабели, поможет наш материал. В нем собраны сведения, необходимые для построения эффективной и долговечной линии.

Одна из особенностей оптоволоконных кабелей – их структура. Продукция отличается от стандартных проводов наличием стеклянной нити. Она проходит в центральной части кабеля, имеет кварцевую оболочку. Последняя выполнена из аналогичного стекла, но обладает иным углом отражения.

Сердцевина и оболочка защищены акрилатным покрытием. Для дополнительной защиты сетей, работающих в сложных условиях, возможно увеличение толщины слоя и применение специальных составов.

Специфика работы линии определена свойствами оптоволокна:

• Преобразователь обращает электрический сигнал в излучение инфракрасного спектра и отправляет его по каналу.
• Инфракрасный луч перемещается по стеклянной сердцевине, отражаясь от оболочки. Действие требует минимум энергии, что обеспечивает распространение излучения на значительное расстояние.
• Достигнув второго конца кабельной сети, сигнал снова преобразуется в электрический. Далее он распределяется коммутационным оборудованием между потребителями.

При работе с инфракрасным излучением учитываются потери на затухание. Они зависят от параметров оптоволокна,  количества изгибов, протяженности сети и прочих факторов.

Чтобы обеспечить стабильную передачу данных, используются ретрансляторы. Модули позволяют сохранить импульс движения светового потока по всей длине линии.

ВАЖНО. Ретрансляторы подбираются с учетом особенностей оптоволоконных кабелей и протяженности сети. При отсутствии межмодовой дисперсии и малом удалении источника сигнала усилители не применяются вовсе.

При подборе оптоволоконных кабелей их параметры играют решающую роль. Они влияют на скорость передачи информации, протяженность линии связи, диапазон рабочих температур и т.д. Ниже представлены характеристики оптоволокна, заслуживающие первостепенного внимания.

Радиус изгиба
Параметр оптоволокна, определяющий, при каком изгибании кабеля снижается пропускная способность. Чтобы провод сохранял эффективность при максимальных деформациях, используется поляризованный кварц.

Диаметр
Для оптоволокна характеристика данного типа является комплексной. Она складывается из диаметра сердечника, оболочки и защитного слоя. Также некоторые конструкции кабеля предполагают армирование.

Специфика волокна
Важная характеристика оптоволоконных кабелей – тип применяемого волокна. Он определяет технологию передачи сигнала, размер внутренней стеклянной нити, параметры монтажа и подключаемого оборудования.

Волокно многомодового типа
Волокно, диаметр которого превышает длину волны. Это приводит к формированию нескольких мод и выраженной дисперсии. Последняя вызывает преждевременное затухание сигнала и увеличивает потребности в ретрансляторах.

Производители предлагают оптоволоконные кабели с параметрами:

• Минимальный диаметр центральной жилы – 50 мкм, максимальный – 62,5 мкм.
• Внешний диаметр – 125 или 250 мкм.
• Предельное мультиплицирование – до 4 длин волны.

Лазер, применяемый для передачи излучения, должен работать с лучами LED и VCSEL.
Многомодовые решения используются в разных областях. Их преимущества: доступная стоимость и хорошая пропускная способность на малых дистанциях. Недостатки: высокая степень затухания сигнала и малая вариативность формируемой сети.

Ключевой характеристикой оптоволоконных кабелей данного класса является тип многомодового волокна. Он обозначается аббревиатурой ОМ и цифрой на конце. Последняя имеет следующую расшифровку:

• 1 – базовые решения для сетей 100 мбит/сек протяженностью до 2 км. Для работы на больших расстояниях требуются ретрансляторы.
• 2 – волокна для передачи данных на скорости до 1,25 Гбит/сек. Предельная дальность работы без ретранслятора – 550 м.
• 3 – исполнение для линий 10GbE, требующее усилитель каждые 300 м.
• 4 – решения для сложных систем, работающие с лазерами VCSEL. Интервал установки ретрансляторов – каждые 150 м.
• 5 – особый тип волокна, разработанный для сетей 5G. Он обратно совместим с предыдущими вариантом, но в отличие от них обеспечивает скорость в 28 Гбит/сек.

При выборе оптоволоконного кабеля параметр ОМ имеет определяющее значение. Он позволяют понять, какими свойствами обладает материал, как часто нужно устанавливать ретрансляторы и на какую скорость соединения можно рассчитывать.

ВАЖНО. Наибольшее распространение в современных сетях получили решения ОМ4 и ОМ5. Они обеспечивают оптимальное качество связи, хотя и требуют частой установки усилителей.
Волокна одномодового типа
Волокна, отличающиеся малым диаметром сердцевины. В результате пропускается только одна мода и снижается интенсивность затухания. Диаметр центральной жилы составляет 9 мкм, внешней оболочки – 125 мкм.

Важной характеристикой оптоволоконного кабеля в одномодовом исполнении является хроматическая дисперсия. Она приводит к искажению импульса за счет смещения по пути следования. В результате наблюдаются проблемы с передачей информации, возникают потери пакетов и прочие неприятные явления.

Предотвратить сдвиг сигнала позволяет изготовление волокна со скорректированной дисперсией. Смещение обратно пропорционально искажению, возникающему при проходе излучения. Это уравновешивает изменения и исключает проблемы при получении данных. Второй способ – применение модулей кодирования, учитывающих специфику волокна.

Уплотнение сигнала происходит в рамках плотного и полного спектрального сжатия – CWDM и DWDM. Для сетей 5G предусмотрены решения LWDM и MWDM.
Одномодовое волокно имеет несколько обозначений:

• G.657 – решения с повышенной стойкостью к изгибанию;
• G.555 – модели со смещенной дисперсией;
• G.652D – типовые кабели для линий базового назначения;
• G.653 – продукция в специальном исполнении для особых задач.

Современный сортамент волокон предусматривает наличие товаров с прочей маркировкой. При этом они обладают свойствами, близкими к обозначенным.

Волокна пластикового типа
Особая разновидность волокна, в которой кварцевый сердечник заменен полимерным. Последний выполнен из «акрилового стекла», не уступающего естественному аналогу. Материал способствует быстрому распространению сигнала и обладает умеренной ценой.
Структура пластиковых волокон имеет следующие отличия:

• увеличенный диаметр сердечника, составляющий 980 мкм;
• наличие межмодовой дисперсии, снижающей дальность передачи сигнала;
• малые допуски при установке коннекторов;
• упрощенный монтаж.

Для эффективной эксплуатации волокна требуется лазерный луч длиной 650 нм. Продукция оптимальна для бытового и мелкого коммерческого использования, является достойной альтернативой кварцу.

Параметры применения
Использование оптоволоконных кабелей возможно в различных сценариях. Для каждого из них предусмотрена отдельная категория продукции:

• Кабели магистрального типа. Оптоволокно для линейных объектов, передающее сигнал на значительные расстояния. Материал прокладывается по воздуху и земле, используется при реализации международных проектов. Рекомендованная длина волны варьируется в диапазоне от 1,3 до 1,55 мкм.
• Зональные кабели. Продукция для разветвленных сетей с зональным ограничением. Максимальная длина линии в одном направлении – 250 км. Этого достаточно, чтобы обеспечить связь в регионе или соединить несколько крупных городов.
• Продукция для городских нужд. Кабели для линий населенных пунктов. Максимальная длина  – 10 км. Как правило, сеть прокладывается параллельно прочим инженерным магистралям: вентиляции, канализации и т.д. Материал отличается высокой гибкостью и доступной ценой.
• Кабели полевого типа. Усиленные решения для полевых условий. Продукция содержит до 12 волокон, устойчива к горению, многократному перемещению и перепадам температур.
• Подводные кабели. Провода для прокладки по дну морей, озер и океанов. Они имеют увеличенный диаметр и повышенные прочностные характеристики. Кроме того, изделия хорошо переносят изгибающее воздействие, что позволяет обходить рельеф дна. Для прокладки магистрали используются профильные корабли.
• Кабели в объектном исполнении. Специализированные решения для различных объектов. Продукция имеет существенные ограничения по длине, используется при сборке транспортных средств, организации связи в офисах, квартирах и производственных цехах. Провода не защищены от внешних факторов, требуют аккуратного обращения при прокладке и эксплуатации.

Также производители предлагают монтажные кабели. Изделия выполнены в виде жгутов и лент. Они расширяют возможности монтажной бригады, позволяют создавать сложные узлы с большим числом разветвлений.

Особенности формирования соединений
В ходе проведения монтажных работ кабели соединяются различными способами. Выделяют 3 типа узлов.
Неразъемные соединения на базе клея
Временный вариант, используемый при пусконаладочных и ремонтных процедурах. Соединение формируется посредством клеевого состава, обладает умеренной жесткостью и долговечностью.

Для работы необходимо:

• обеспечить соосность сращиваемых участков;
• исключить изоляцию жил избыточным количеством клея;
• равномерно распределить состав для создания прочного соединения;
• обеспечить устойчивое положение компонентов на время полимеризации материала.

Марка клея подбирается по рекомендациям производителя кабеля. Обычно, соответствующий список представлен на сайте.

ВАЖНО. Мастера стараются не использовать клей для монтажа на постоянной основе. Такой способ соединения увеличивает вероятность дефектов и затухания сигнала.

Механические соединения
Для фиксации волокна могут применяться коннекторы. Они создают разъемные механические узлы, востребованные при решении следующих задач:

• временный монтаж компонентов сети;
• срочный ремонт;
• пусконаладочные процедуры;
• тестирование различного оборудования и веток магистрали;
• восстановительные мероприятия.

Механические соединения удобно разъединять и соединять заново. Они обеспечивают качественный контакт на временной и постоянной основе, применяются на финишных этапах монтажа при перспективах модернизации.

Сварные соединения
Сварка формирует неразъемные узлы за счет сплавления кварца. В результате обеспечивается качественное закрепление волокон с минимальными потерями на затухание.
Монтажники применяют сварку в большинстве случаев. Данный способ является приоритетным при модернизации и монтаже. Кроме того, он используется на финишных этапах ремонта.

Стоимость
Цена оптоволоконных кабелей может существенно различаться. Она определяется типом волокна, диаметром, радиусом изгиба, назначением и прочими параметрами. Кроме того учитывается объем закупки продукции, бренд и наличие дополнительных требований со стороны заказчика.

ВАЖНО. Доступной альтернативой оптоволоконных кабелей являются медные решения. Однако, они обладают меньшей пропускной способностью.

Прочностные показатели
Прочность кабелей во многом определяется назначением. Наиболее долговечные модели используются для подводной и подземной укладки. Такие линии устойчивы к сейсмическим подвижкам, воздействию вредителей, регулярным перепадам температур, вибрациям и ударам. Они сохраняют пропускную способность на протяжении всего срока службы, требуют минимального ухода.

В качестве дополнительной защиты сети применяются гильзы. Это металлические или полимерные трубы заданного диаметра, формирующие канал для прокладки. Гильза улучшает защиту от механического воздействия, предотвращает растяжение провода при просадках грунта.

Альтернативным способом защиты является монтаж кабелей в бетонных лотках, стенах или отдельных коробах. Это также снижает риск повреждений, но создает дополнительные трудности при модернизации и ремонте.