Классификация оптоволокна

Волоконно-оптические кабели – ключевой элемент современных сетей связи. Они отличаются высокой скоростью передачи данных, умеренной ценой и удобством монтажа. Материал применяется в промышленности, коммерции и быту, имеет обширную классификацию.

Ниже мы рассмотрим основные категории оптоволоконных кабелей. Сведения помогут подобрать решения для магистральных и локальных сетей, способствуют их последующей прокладке.

Основой волоконного кабеля является стеклянная нить. Она транспортирует излучение в инфракрасном диапазоне между двумя передатчики. Последние преобразуют электрические импульсы в ИК и наоборот.

Чтобы исключить затухание сигнала на значительных расстояниях, используются усилители. Устройства устанавливаются на равном удалении друг от друга, их количество зависит от длины кабельных линий.

Внутренняя структура волокна имеет следующий вид:

• Кварцевая нить, по которой распространяется световое излучение.
• Кварцевая оболочка.
• Внешний защитный материал в виде акрилатной смеси.

Кварцевые слои внутри кабеля различаются показателями преломления. Центральная нить имеет более высокое значение, кварцевая оболочка – сниженное. Такая конструкция минимизирует потери при передаче потока, позволяет отражаться ИК-сигналу без снижения импульса.

В каких случаях возникает затухание
Для всех категорий оптоволокна вероятен выход части излучения во внешнюю оболочку. Явление наблюдается при изгибе кабеля, имеет распространенный характер. Чтобы исключить проблемы с дальностью передачи информации, необходимо минимально деформировать линию при прокладке.

ВАЖНО. Каждый класс оптоволокна имеет свои рекомендации по использованию. На сайтах производителей существуют отдельные разделы, посвященные технологии укладки, в частности, рабочим радиусам изгибов.

При формировании категорий оптоволоконных кабелей уделяется особое внимание типу волокна. Выделяют пластиковое, многомодовое и одномодовое волокно. Каждая группа имеет свои уникальные отличия.

Пластиковое волокно
Новый тип оптоволоконных кабелей в классификации. В его сердечнике привычный кварц заменен акриловым стеклом. Материал имеет близкие свойства с классическим продуктом, но существенно дешевле.

Данный класс оптоволокна обладает рядом особенностей:

• Диаметр сердцевины составляет 980 мкм при внешнем диаметре оболочки в 1 мм.
• Дальность передачи сигнала ограничена выраженной межмодовой дисперсией.
• Уменьшены допуски при работе с коннекторами.
• Более простая оконцовка в сравнении с прочими категориями оптоволокна.

Информация передается посредством лазерного луча с длиной волны  650 нм.
Область применения оптических кабелей с пластиковыми волокнами – офисные и домашние системы. Также продукция монтируется внутри автомобилей, станков и иных сложных устройств.

Многомодовое волокно
Класс оптоволокна с увеличенным диаметром нити. Последний превышает длину волны, что образует две и более моды. Это провоцирует межмодовую дисперсию, ограничивающую дальность передачи данных. Исправить ситуацию позволяет увеличение числа ретрансляторов.
Основные особенности данного класса оптоволокна:

• Диаметр оболочки  – 125 или 250 мкм при диаметре центральной жилы в 50 и 62,5 мкм соответственно.
• Генерация сигналов за счет лазерных лучей LED и VCSEL.
• Возможность мультиплицирования до 4 длин волны в рамках одного оптоволокна.

Для данных оптоволоконных кабелей классификация выделяет 5 основных продуктов:

• ОМ1. Устаревший класс оптоволокна. Он обеспечивает скорость передачи данных в 100 Мбит/сек, может функционировать без ретрансляторов на расстоянии менее 2 км. Как правило, ОМ1 используют при ремонте и модернизации существующих линий.
• ОМ2. Волокно передает данные в 1,25 Гбит/сек, отличается покрытием оранжевого цвета. Для достижения обозначенных показателей на длине от 550 м необходимы ретрансляторы.
• ОМ3. Оптоволоконные решения для сетей 10GbE. Рекомендуемая длина без усилителя – 300 м. Визуальное отличие – голубой цвет.
• ОМ4. Универсальный продукт для лазеров VCSEL с длиной луча 850 нм. Данный класс является основой проводных линий категории 40G и 100G. Отличительный цвет – фиолетовый.
• ОМ5. Оптические волокна особой структуры. Она предполагает мультиплексирование сигнала с использованием 4 длин волны, подходит для сетей 100G и 40G. Визуальное отличие – ярко-зеленый цвет.

Не все решения из данной классификации оптоволокна получили распространение. Так, продукция первой и второй группы практически не используется.  При этом популярны изделия стандартов ОМ4 и ОМ5.

Одномодовое волокно
В общей классификации оптоволокна одномодовым решениям уделяется особое внимание. Параметры сердцевины таковы, что она пропускает только одну моду. Диаметр центральной жилы составляет 9 мкм, а оболочки – 125 мкм.

Данной категории оптоволокна характерна хроматическая дисперсия. Она проявляется в расширении импульса при перемещении, вызывает искажение сигнала на значительных расстояниях. Справиться с проблемой можно двумя путями:

• Компенсация искажений за счет использования волокон со смещенной дисперсией.
• Применение механизмов кодирования и декодирования с функцией устранения ошибок.

Классификация оптоволокна одномодового типа предполагает разделение по способу уплотнения сигнала:

• CWDM – плотное спектральное сжатие.
• DWDM – полное сжатие спектра.
• LWDM и MWDM – решения для сетей 5G.

Также выделяют 4 класса оптоволокна по исполнению:

• G.652D – наиболее распространенный стандарт, используемый при прокладке муниципальных и промышленных линий.
• G.657 – кабели, устойчивые к изгибанию.
• G.655 – решения со смещением нулевой дисперсии, оптимальные для линий со спектральным уплотнением.
• G.653 и аналоги – узкоспециализированные волокна.

В представленную классификацию оптоволокна входят и другие марки, однако все они аналогичны перечисленным группам.

Выделяют 7 категорий оптоволоконных кабелей с учетом специфики прокладки и сферы их применения. Каждая группа обладает собственными отличительными особенностями.

Магистральные
Продукция для сетей большой протяженности. Она позволяет создавать линии между удаленными объектами, востребована при реализации международных проектов. Для передачи сигнала используются волны длиной 1,3 – 1,55 мкм.

Зоновые
Категория оптоволоконных кабелей, предназначенных для работы в ограниченных зонах. С их помощью создаются сети в определенных районах. Предельная длина линии – 250 км.
Оптические кабели для городского использования
Продукция для прокладки магистралей длиной до 10 км. Она часто применяется в городах, монтируется в рамках коллекторов канализаций и прочих линейных объектов. Решения отличает высокая гибкость и пропускная способность.

Полевые
Кабели для полевых условий, устойчивые к механическому воздействию. Они прокладываются надземным и подземным способом, прекрасно переносят множественные монтажные операции. Стандартное количество волокон – от 1 до 12 шт.
Материал имеет высокую стойкость к неблагоприятным факторам. Кроме того, изделия не поддерживают горение и обладают увеличенным эксплуатационным ресурсом.

Подводные
Особые решения для прокладки по морскому дну. Провода имеют увеличенные габариты и значительную массу. Они монтируются в специальной траншее, формируемой кораблем, способствуют соединению континентов и близлежащих городов.
Дополнительные параметры продукции: низкая дисперсионность, устойчивость к растяжению, деформации и перепадам температур.

Объектные
Кабели, прокладываемые в пределах определенных объектов. К таковым относятся:

• Все виды транспорта: самолеты, корабли, поезда и т.д.
• Жилые постройки коммерческого и бытового назначения.
• Цеха производственных предприятий.
• Складские помещения.
• Государственные учреждения, представленные больницами, школами и МФЦ.

Объектная продукция уязвима к воздействию высоких температур, вибрациям и ударам. При ее монтаже стоит соблюдать осторожность и обеспечивать дополнительные меры защиты.

Монтажные
Особый вид кабелей, представленный лентами или жгутами. Он повышает вариативность монтажа, позволяет работать со сложными объектами и разветвленными сетями передачи данных.

Соединение кабелей
Прокладка оптоволоконных сетей предполагает не только подбор кабеля по типу, но и его корректное соединение. Процедура проводится одним из трех способов:

• С использованием клея. Волокна соединяются клеевым составом, обеспечивающим плотный контакт. Мера используется при первичном монтаже, пусконаладке и ремонте, не подходит для формирования постоянных соединений.
• Посредством приспособлений. Механическое удержание компонентов с использованием зажимов. Процедура востребована при подготовке разъемных узлов с прицелом на дальнейшую модернизацию и демонтаж.
• За счет сварки. Объединение кабелей методом температурного воздействия. В результате формируются неразъемные узлы, мало влияющие на пропускную способность.

Сварка является оптимальным решением для постоянных соединений, востребована при модернизации, ремонте и монтаже с нуля.

ВАЖНО. Соединения, выполненные любым из перечисленных способов, требуют проверки. Действие выполняется визуально, сопровождается проведением замеров.

При работе с оптоволоконными сетями учитываются издержки, прочность и требования к инфраструктуре.

Издержки
Линии связи из оптоволокна обходятся дороже, чем медные. Они не подходят для бюджетных и временных сетей. При реализации крупного проекта стоит убедиться, что имеющихся средств достаточно для решения задачи.

ВАЖНО. Частично стоимость оптоволокна компенсируется его долговечностью. Такие линии имеют значительный ресурс, требуют минимального обслуживания.

Прочность
Большинство типов кабелей уязвимо к механическому воздействию. Исключение составляют решения, прокладываемые в грунте и на морском дне. Максимальные риски вызывают следующие факторы:

• действие грызунов и прочих вредителей;
• охрупчивание в результате перепадов температур;
• воздействие тяжелыми предметами, например, монтажным инструментом;
• вибрации;
• перемещение сети в рамках монтажа, ремонта и пусконаладки.

С целью защиты сети используются гильзы. Они представлены трубами подходящего диаметра, в которых прокладывается кабель. Как правило, на несколько линий применяется одна гильза. Это экономит место и упрощает монтаж.

ВАЖНО. У гильзованных магистралей могут возникнуть проблемы при модернизации. Для формирования врезки мастер демонтирует фрагмент трубы, что сопряжено с рисками для кабелей.

Требования к инфраструктуре
Оптоволоконные сети предъявляют высокие требования к имеющемуся оборудованию. Чтобы обеспечить их полноценную работу, необходимо оснастить объект перспективными устройствами соответствующего уровня. При реализации проекта с нуля это приводит к дополнительным тратам.

Проект оптоволоконной сети разрабатывается аккредитованной организацией. Работы проводятся в 9 этапов, каждый из которых включает широкий спектр действий:

• Определение параметров линии. Предприятие-заказчик определяется с типом и конфигурацией сети для имеющегося объекта. Процедура предусматривает тщательный сбор данных и аудит потребностей. Кроме того учитываются:
• способ прокладки магистрали;
• потребность в усилителях;
• требования к скорости и стабильности соединения;
• максимальная длина линии;
• наличие негативных факторов;
• тип потребителей;
• требования отраслевого законодательства и многое другое.
• Подача заявки на проектные работы. Заказчик обращается в проектную организацию. Это должна быть аккредитованная компания с богатым опытом и оснащением. В ходе общения согласовываются базовые требования к магистрали и смежные параметры.
• Разработка и утверждение технического задания. Представители клиента и исполнителя подготавливают ТЗ. В процессе уточняется класс оптоволокна, определяются особенности монтажа и подключаемого оборудования. Работы проводятся совместными усилиями, что обеспечивает полную согласованность действий и быстрое достижение цели.
• Определение издержек. В дело вступают инженеры сметного отдела. Руководствуясь согласованным ТЗ, они рассчитывают стоимость услуг и сообщают ее заказчику.
• Заключение договора. Стороны заключают договор, по которому клиент вносит обозначенную сумму, а исполнитель приступает к проектированию. К документу прилагается техническое задание, отображающее аспекты будущего проекта.
• Актуализация сведений об объекте. Проектная организация проводит полный спектр изысканий. Для этого она использует собственное оборудование и персонал либо привлекает исполнителей со стороны. Компания, выполняющая работы, должна иметь соответствующее свидетельство.
• Обработка информации. Данные изысканий анализируются и систематизируются. Они являются основой будущих проектных решений, могут стать причиной переопределения требований ТЗ.
• Подготовка проектной документации. Используя всю имеющуюся информацию, инженеры разрабатывают проект оптоволоконной сети. Работы проводятся с использованием систем автоматического проектирования, исключающих неточности и ошибки.
• Прохождение экспертизы. Опциональный этап. Документация проходит государственную или негосударственную экспертизу. При получении положительного решения она передается заказчику, в случае негативного результата – отправляется на доработку.

По завершению проектных работ проводятся монтажные процедуры. Они предполагают участие техники и привлечение укомплектованных бригад. Продолжительность работ зависит от длины сети, числа потребителей и способа прокладки.

Как только монтажные мероприятия будут завершены, наступает очередь пусконаладки. Действие обеспечивает стабильное функционирование сети в выбранном режиме, позволяет устранить недочеты монтажников и проблемы с совместимостью оборудования.

Если к работе объекта нет нареканий, он вводится в эксплуатацию. Заказчик и исполнитель подписывают акт выполненных работ.

Чтобы получить развернутый проект оптоволоконной сети, воспользуйтесь предложением нашей компании. Мы подготавливаем инженерные решения для всех типов объектов, учитываем требования клиента и отраслевых норм.