Волоконно-оптический кабель , также известный как оптоволоконный кабель , представляет собой сборку похож на электрический кабель , но содержащие один или более оптические волокна , которые используются для выполнения света. Элементы оптического волокна обычно индивидуально покрыты пластиковыми слоями и содержатся в защитной трубке, подходящей для среды, в которой используется кабель. Различные типы кабеля [1] используются для различных применений, например, междугородной телефонной связи , или обеспечивая высокоскоростное соединение данных между различными частями здания.
Дизайн [ править ]
Оптическое волокно состоит из сердцевины и слоя оболочки , выбранных для полного внутреннего отражения из-за разницы в показателях преломления между ними. В практических волокнах оболочка обычно покрывается слоем акрилатного полимера или полиимида . Это покрытие защищает волокно от повреждений, но не влияет на его свойства оптического волновода . Отдельные волокна с покрытием (или волокна, сформированные в ленты или пучки) затем имеют прочный буфер из смолы.слой или трубки с сердечником, экструдированные вокруг них, чтобы сформировать сердечник кабеля. Для формирования кабеля добавляется несколько слоев защитной оболочки, в зависимости от области применения. При сборке жестких волокон иногда между волокнами помещают светопоглощающее («темное») стекло, чтобы свет, выходящий из одного волокна, не попадал в другое. Это уменьшает перекрестные помехи между волокнами или уменьшает блики в приложениях для визуализации пучков волокон. [2]
Для использования внутри помещений волокно с оболочкой обычно заключено вместе с пучком гибких волокнистых полимерных элементов, повышающих прочность, таких как арамид (например, тварон или кевлар ), в легкую пластмассовую оболочку, образующую простой кабель. Каждый конец кабеля может быть оконцован специальным оптоволоконным соединителем, чтобы его можно было легко подсоединять и отсоединять от передающего и приемного оборудования.
Для использования в более тяжелых условиях требуется гораздо более прочная конструкция кабеля. В конструкции со свободной трубкой волокно укладывается по спирали в полужесткие трубки, что позволяет кабелю растягиваться без растяжения самого волокна. Это защищает волокно от натяжения при укладке и из-за перепадов температуры. Волокно типа «свободная трубка» может быть «сухим блоком» или заполнено гелем. Сухой блок обеспечивает меньшую защиту волокон, чем гелевый, но стоит значительно дешевле. Вместо свободной трубки волокно может быть заключено в толстую полимерную оболочку, обычно называемую конструкцией «плотного буфера». Плотные буферные кабели предлагаются для множества применений, но наиболее распространенными являются два типа « Breakout » и « Distribution».". Коммутационные кабели обычно содержат рипкорд, два непроводящих диэлектрических упрочняющих элемента (обычно из эпоксидной смолы со стеклянными стержнями), арамидную пряжу и 3-миллиметровую буферную трубку с дополнительным слоем кевлара, окружающего каждое волокно. Трубопровод представляет собой параллельный шнур из сильная пряжа , которая находится под рубашкой (ы) кабеля для удаления пиджака. [3] распределительных кабелей общего кевлар упаковки, а вытяжного трос, и 900 микрометра буфера покрытия , окружающей каждое волокно. Эти блоки волокна , как правило , в комплекте с дополнительным стальные силовые элементы, опять же со спиральной закруткой для обеспечения растяжения.
Важнейшей задачей при прокладке кабелей вне помещений является защита волокна от повреждения водой. Это достигается за счет использования твердых барьеров, таких как медные трубки, и водоотталкивающего желе или водопоглощающего порошка, окружающего волокно.
Наконец, кабель может быть армирован для защиты от опасностей окружающей среды, таких как строительные работы или грызущие животные. Подводные кабели более прочно бронируются в прибрежных частях, чтобы защитить их от якорей лодок, рыболовных снастей и даже акул , которые могут быть привлечены электрической мощностью, передаваемой к усилителям мощности или ретрансляторам в кабеле.
Современные кабели выпускаются с широким спектром оболочек и брони, предназначенных для таких применений, как прямое закапывание в траншеях, двойное использование в качестве линий электропередач, установка в кабелепроводе, крепление к воздушным телефонным столбам, подводная установка и прокладка на мощеных улицах.
Емкость и рынок [ править ]
В сентябре 2012 года NTT Japan продемонстрировала одножильный оптоволоконный кабель, способный передавать 1 петабит в секунду ( 10 15 бит / с ) на расстояние 50 километров. [4]
Современные оптоволоконные кабели могут содержать до тысячи волокон в одном кабеле с потенциальной пропускной способностью в терабайтах в секунду. В некоторых случаях только небольшая часть волокон в кабеле может быть фактически «освещена». Компании могут сдавать в аренду или продавать неиспользованное волокно другим поставщикам, которые ищут услуги в этом районе или через него. В зависимости от конкретных местных правил компании могут «перестраивать» свои сети для конкретной цели - иметь большую сеть из темного волокна для продажи, уменьшая общую потребность в рытье траншей и получении муниципальных разрешений. [ необходима цитата ] Они также могут намеренно недоинвестировать, чтобы помешать своим конкурентам получить прибыль от их инвестиций.
Обычно производимый одномодовый волоконный кабель с самым большим количеством жил - это 864-й, состоящий из 36 лент, каждая из которых содержит 24 жилы волокна. [5]
Надежность и качество [ править ]
Оптические волокна очень прочные, но их прочность резко снижается из-за неизбежных микроскопических дефектов поверхности, присущих производственному процессу. Первоначальную прочность волокна, а также ее изменение со временем необходимо учитывать в зависимости от нагрузки, оказываемой на волокно во время обращения, прокладки кабеля и установки для данного набора условий окружающей среды. Существует три основных сценария, которые могут привести к снижению прочности и разрушению из-за роста дефектов: динамическая усталость, статическая усталость и старение без напряжения.
Telcordia GR-20, Общие требования к оптоволоконному и оптоволоконному кабелю , содержит критерии надежности и качества для защиты оптического волокна во всех условиях эксплуатации. [6] Критерии сконцентрированы на условиях внешней среды предприятия (OSP). Для комнатных растений аналогичные критерии указаны в Telcordia GR-409, Общие требования к внутреннему оптоволоконному кабелю . [7]
Типы кабелей [ править ]
Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Июнь 2008 г. ) |
- OFC: оптическое волокно, проводящее
- OFN: оптическое волокно, непроводящее
- OFCG: оптическое волокно, проводящее, общего назначения
- OFNG: оптическое волокно, непроводящее, общего назначения
- OFCP: оптическое волокно, проводящее, пленум
- OFNP: оптическое волокно, непроводящее, пленум
- OFCR: оптоволокно, проводящее, стояк
- OFNR: оптическое волокно, непроводящее, стояк
- OPGW: Композитный оптоволоконный провод заземления
- ADSS: полностью диэлектрический самонесущий
- OSP: оптоволоконный кабель, за пределами завода
- MDU: оптоволоконный кабель, многоквартирный дом
Материал куртки [ править ]
Материал куртки зависит от области применения. Материал определяет механическую прочность, химическую стойкость и устойчивость к ультрафиолетовому излучению и так далее. Некоторые распространенные материалы оболочки - LSZH , поливинилхлорид , полиэтилен , полиуретан , полибутилентерефталат и полиамид .
Волокнистый материал [ править ]
Для изготовления оптических волокон используются два основных типа материалов: стекло и пластик. Они обладают самыми разными характеристиками и находят применение в самых разных приложениях. Как правило, пластиковое волокно используется для очень коротких и бытовых применений, тогда как стекловолокно используется для коротких / средних ( многомодовых ) и дальних ( одномодовых ) телекоммуникаций. [8]
Цветовая кодировка [ править ]
Патч-корды [ править ]
Буфер или оболочка на патчкордах часто имеют цветовую маркировку, чтобы указать тип используемого волокна. «Пыльник» для снятия натяжения, который защищает волокно от изгиба в соединителе, имеет цветовую кодировку, указывающую на тип соединения. Разъемы с пластиковой оболочкой (например, разъемы SC ) обычно используют оболочку с цветовой кодировкой. Стандартные цветовые обозначения курток (или буферов) и ботинок (или корпусов разъемов) показаны ниже:
| Цвет | Имея в виду | |
|---|---|---|
| апельсин | многомодовое оптическое волокно | |
| Аква | OM3 или OM4 10 G, оптимизированное для лазера многомодовое оптоволокно 50/125 мкм | |
| Эрика Вайолет [9] | Многомодовое оптическое волокно OM4 (некоторые производители) [10] | |
| Желто-зеленый [11] | OM5 10 G + широкополосное многомодовое оптоволокно 50/125 мкм | |
| Серый | устаревший цветовой код для многомодового оптического волокна | |
| Желтый | одномодовое оптическое волокно | |
| Синий | Иногда используется для обозначения оптического волокна с сохранением поляризации. | |
| Цвет | Имея в виду | Комментарий | |
|---|---|---|---|
| Синий | Физический контакт (ПК), 0 ° | в основном используется для одномодовых волокон; некоторые производители используют его для оптического волокна с сохранением поляризации . | |
| Зеленый | Угловая полировка (APC), 8 ° | ||
| Чернить | Физический контакт (ПК), 0 ° | ||
| Серый | Физический контакт (ПК), 0 ° | многомодовые оптоволоконные соединители | |
| Бежевый | |||
| белый | Физический контакт (ПК), 0 ° | ||
| красный | Высокая оптическая мощность. Иногда используется для подключения внешних лазеров накачки или рамановских насосов. | ||
Примечание: Также возможно, что небольшая часть разъема имеет дополнительную цветовую маркировку, например, рычаг разъема E-2000 или рамка адаптера. Эта дополнительная цветовая кодировка указывает правильный порт для патчкорда, если в одной точке установлено много патчкордов.
Многоволоконные кабели [ править ]
Отдельные волокна в многоволоконном кабеле часто отличаются друг от друга кожухами или буферами с цветовой кодировкой на каждом волокне. Схема идентификации, используемая Corning Cable Systems , основана на EIA / TIA-598, «Цветовое кодирование оптоволоконного кабеля». EIA / TIA-598 определяет схемы идентификации для волокон, буферизованных волокон, волоконных блоков и групп волоконных блоков внутри оптоволоконных кабелей за пределами предприятия и внутри помещений. Этот стандарт позволяет идентифицировать единицы волокна по напечатанной легенде. Этот метод можно использовать для идентификации волоконных лент и волоконных субъединиц. Легенда будет содержать соответствующий напечатанный числовой номер позиции или цвет для использования при идентификации. [12]
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Цветовой код, использованный выше, напоминает медные кабели PE, используемые в стандартной телефонной проводке.
В Великобритании цветовые коды COF200 и 201 отличаются. Каждый пучок или элемент из 12 волокон в кабеле Cable Optical Fiber 200/201 окрашен следующим образом:
- Синий
- апельсин
- Зеленый
- красный
- Серый
- Желтый
- коричневый
- фиолетовый
- Чернить
- белый
- Розовый
- Бирюзовый
Каждый элемент находится в трубке внутри кабеля (а не в трубке из выдувного волокна). Элементы кабеля начинаются с красной трубки и считаются вокруг кабеля до зеленой трубки. Активные элементы находятся в белых трубках, а желтые наполнители или манекены проложены в кабеле, чтобы заполнить его, в зависимости от того, сколько волокон и единиц существует - может быть до 276 волокон или 23 элементов для внешнего кабеля и 144 волокон или 12 элементов для внутреннего. Кабель имеет центральный силовой элемент, обычно сделанный из стекловолокна или пластика. Во внешних кабелях также присутствует медная жила.
Скорость и задержка распространения [ править ]
Оптические кабели передают данные в стекле со скоростью света . Это скорость света в вакууме, деленная на показатель преломления используемого стекла, обычно от 180000 до 200000 км / с, что дает задержку от 5,0 до 5,5 микросекунд на км. Таким образом, время задержки туда и обратно на 1000 км составляет около 11 миллисекунд. [13]
Убытки [ править ]
Потери сигнала в оптоволокне измеряются в децибелах (дБ). Потери на 3 дБ в канале связи означают, что свет на дальнем конце составляет только половину интенсивности света, направляемого в оптоволокно. Потеря 6 дБ означает, что только четверть света прошла через волокно. Если слишком много света потеряно, сигнал становится слишком слабым для восстановления, и связь становится ненадежной и в конечном итоге полностью перестает функционировать. Точная точка, в которой это происходит, зависит от мощности передатчика и чувствительности приемника.
Типичные современные многомодовые волокна с градиентным индексом преломления имеют затухание (потери сигнала) 3 дБ на километр на длине волны 850 нм и 1 дБ / км на 1300 нм. Одномодовый режим теряет 0,35 дБ / км на длине волны 1310 нм и 0,25 дБ / км на длине волны 1550 нм. Одномодовое волокно очень высокого качества, предназначенное для приложений на большие расстояния, имеет потери 0,19 дБ / км на длине волны 1550 нм. [14] Пластиковое оптическое волокно (POF) теряет гораздо больше: 1 дБ / м на длине волны 650 нм. POF - это волокно с большой сердцевиной (около 1 мм), подходящее только для коротких низкоскоростных сетей, таких как оптическое аудио TOSLINK, или для использования в автомобилях. [15]
Каждое соединение между кабелями добавляет около 0,6 дБ средних потерь, а каждое соединение (сращивание) добавляет около 0,1 дБ. [16]
Невидимый инфракрасный свет (750 нм и больше) используется в коммерческих системах связи из стекловолокна, поскольку он имеет меньшее затухание в таких материалах, чем видимый свет. Однако стеклянные волокна будут в некоторой степени пропускать видимый свет, что удобно для простого тестирования волокон без использования дорогостоящего оборудования. Сращивания можно проверить визуально и отрегулировать для минимальной утечки света на стыке, что максимизирует светопропускание между концами соединяемых волокон.
Диаграммы « Понимание длин волн в оптоволокне [17] и потерь оптической мощности (затухание) в волокне [18]] иллюстрируют взаимосвязь видимого света с используемыми инфракрасными частотами и показывают полосы поглощения воды между 850, 1300 и 1550 нм.
Безопасность [ править ]
Инфракрасный свет, используемый в телекоммуникациях, не виден, поэтому существует потенциальная угроза лазерной безопасности для технических специалистов. Естественная защита глаза от внезапного воздействия яркого света - это рефлекс моргания., который не запускается инфракрасными источниками. В некоторых случаях уровни мощности достаточно высоки, чтобы повредить глаза, особенно когда линзы или микроскопы используются для проверки волокон, излучающих невидимый инфракрасный свет. Для защиты от этого доступны инспекционные микроскопы с оптическими защитными фильтрами. В последнее время используются средства непрямого обзора, которые могут включать камеру, установленную внутри портативного устройства, которая имеет отверстие для соединенного волокна и выход USB для подключения к устройству отображения, например портативному компьютеру. Это делает поиск повреждений или грязи на поверхности разъема намного безопаснее.
Небольшие осколки стекла также могут стать проблемой, если они попадут под чью-то кожу, поэтому необходимо следить за тем, чтобы фрагменты, образующиеся при расщеплении волокна, были надлежащим образом собраны и утилизированы.
Гибридные кабели [ править ]
Существуют гибридные оптические и электрические кабели, которые используются в беспроводных наружных приложениях Fiber To The Antenna (FTTA). В этих кабелях оптические волокна несут информацию, а электрические проводники используются для передачи энергии. Эти кабели могут быть размещены в нескольких средах для обслуживания антенн, установленных на опорах, мачтах и других конструкциях.
Согласно Telcordia GR-3173 , Общие требования к гибридным оптическим и электрическим кабелям для использования в приложениях для беспроводного подключения наружного волокна к антенне (FTTA), эти гибридные кабели содержат оптические волокна, элементы витой пары / квадроцикла, коаксиальные кабели или токопроводящие электрические проводники. под общую верхнюю куртку. Силовые проводники, используемые в этих гибридных кабелях, предназначены для непосредственного питания антенны или для питания установленной на опоре электроники, обслуживающей исключительно антенну. Обычно они имеют номинальное напряжение менее 60 В постоянного тока или 108/120 В переменного тока. [19] Могут присутствовать другие напряжения в зависимости от области применения и соответствующих национальных электрических правил (NEC).
Эти типы гибридных кабелей также могут быть полезны в других средах, таких как предприятия распределенной антенной системы (DAS), где они будут обслуживать антенны в помещениях, на открытом воздухе и на крыше. В этих средах необходимо в полной мере учитывать такие факторы, как огнестойкость, списки Национально признанных испытательных лабораторий (NRTL), размещение в вертикальных валах и другие вопросы, связанные с производительностью.
Поскольку уровни напряжения и мощности, используемые в этих гибридных кабелях, различаются, правила электробезопасности рассматривают гибридный кабель как силовой кабель, который должен соответствовать правилам по зазорам, разделению и т. Д.
Внутренние каналы [ править ]
Внутренние каналы устанавливаются в существующих подземных системах трубопроводов, чтобы обеспечить чистые, непрерывные пути с низким коэффициентом трения для прокладки оптических кабелей, которые имеют относительно низкие пределы натяжения при растяжении. Они предоставляют средства для разделения обычного кабелепровода, который изначально был разработан для одиночных металлических проводников большого диаметра, на несколько каналов для меньших оптических кабелей.
Типы [ править ]
Внутренние каналы обычно представляют собой полугибкие субдукты малого диаметра. Согласно Telcordia GR-356 , существует три основных типа внутренних воздуховодов: гладкие, гофрированные и ребристые. [20] Эти различные конструкции основаны на профиле внутреннего и внешнего диаметров внутреннего воздуховода. Необходимость в конкретной характеристике или комбинации характеристик, таких как сила тяги, гибкость или самый низкий коэффициент трения, диктует тип требуемого внутреннего канала.
Помимо основных профилей или контуров (гладкие, гофрированные или ребристые), внутренние воздуховоды также доступны во все большем разнообразии конструкций с несколькими воздуховодами. Мультиканал может представлять собой составной блок, состоящий из четырех или шести отдельных внутренних каналов, которые удерживаются вместе с помощью некоторых механических средств, или единый экструдированный продукт, имеющий несколько каналов, по которым протягиваются несколько кабелей. В любом случае многопровод может быть намотан на катушку и может быть втянут в существующий трубопровод таким же образом, как и обычный внутренний канал.
Место размещения [ править ]
Внутренние каналы в основном устанавливаются в подземных системах трубопроводов, которые обеспечивают соединительные пути между местоположениями колодцев . В дополнение к размещению в трубопроводе, внутренний канал может быть закопан прямо в землю или установлен с воздуха путем крепления внутреннего канала к стальной подвеске.
Как указано в GR-356, кабель обычно помещается во внутренний канал одним из трех способов. Это может быть
- Предварительно установлен производителем внутреннего воздуховода во время процесса экструзии,
- Втягивается во внутренний канал с помощью тянущего троса с механической поддержкой, или
- Вдувается во внутренний канал с помощью устройства для продувки кабеля с большим объемом воздуха.
См. Также [ править ]
- Волоконно-оптический соединитель
- Сварка плавлением
- ISO / IEC 11801
- Оптическая связь
- Измеритель оптической мощности
- Оптический рефлектометр
- Параллельный оптический интерфейс
- Питание по оптоволокну
- Кабель подводной связи
- Сборка тактического оптоволоконного кабеля
- Цветовая кодировка ANSI / TIA-568 для электрического кабеля
Ссылки [ править ]
- ^ Posinna, Mariddetta (1 апреля 2014). «различные типы оптоволоконных кабелей» . HFCL. Архивировано 20 апреля 2016 года . Проверено 11 апреля 2016 года .
- ^ "Сбор и распространение света" . Зона разработчиков National Instruments . Архивировано 22 декабря 2015 года . Проверено 8 октября 2015 года .
Хехт, Джефф (2002). Понимание волоконной оптики (4-е изд.). Прентис Холл. ISBN 0-13-027828-9. - ^ "Определение: разрыв шнур" . Its.bldrdoc.gov. Архивировано 20 января 2012 года . Проверено 10 декабря 2011 года .
- ^ Chirgwin, Ричард (23 сентября 2012). «NTT демонстрирует петабитную передачу по одному волокну» . Реестр. Архивировано 21 февраля 2014 года . Проверено 16 февраля 2014 года .
- ^ "Таблица данных одномодового оптоволоконного кабеля OFS 864" (PDF) . Архивировано 25 апреля 2016 года (PDF) .
- ^ «GR-20, Общие требования к оптоволоконному и оптоволоконному кабелю» . Telcordia. Архивировано 20 января 2016 года.
- ^ «GR-409, Общие требования для внутреннего оптоволоконного кабеля» . Telcordia. Архивировано 30 сентября 2011 года.
- ^ "Одномодовый VS. многомодовый оптоволоконный кабель" . Архивировано 29 сентября 2013 года . Проверено 24 сентября 2013 года .
- ^ «Erika violet» имеет цвет RAL 4003, согласно rgb.to, заархивированному 18 октября 2016 г. на Wayback Machine . Похож на Pantone 675U или RGB (196,97,140)
- ↑ Кроуфорд, Дуэйн (11 сентября 2013 г.). «Кто такая Эрика Вайолет и что она делает в моем дата-центре?» . Технические темы . Belden. Архивировано 22 февраля 2014 года . Проверено 12 февраля 2014 года .
- ^ «TIA одобряет салатовый цвет в качестве идентифицирующего цвета для оптоволоконного кабеля OM5» . Монтаж и обслуживание кабелей. 14 мая 2017 года. Архивировано 6 августа 2019 года . Проверено 6 августа 2019 года .
- ^ a b c Лерой Дэвис (21 февраля 2007 г.). «Цветовая кодировка волоконно-оптического кабеля» . Архивировано 12 декабря 2007 года . Проверено 1 декабря 2007 года .
- ^ Задержка и джиттер, заархивированные 27 апреля 2016на Wayback Machine, получено 9 апреля 2016 года.
- ^ "Техническое описание одномодового волокна типа Corning LEAF G.655" (PDF) . Архивировано 3 декабря 2015 года (PDF) .
- ^ Оптическое волокно, архивировано 12 августа 2010 г.на Wayback Machine (учебное пособие на lanshack.com) Дата обращения 20 августа 2010 г.
- ^ Вычисление максимального затухания для оптоволоконных линий. Архивировано 9 июня 2011 г. на Wayback Machine . Документ Cisco 27042. Проверено 20 августа 2010 г.
- ^ Хейс, Джим. «Понимание длин волн в волоконной оптике» . Волоконно-оптическая ассоциация . Архивировано 2 декабря 2013 года . Проверено 13 января 2014 года .
- ^ «Потери оптической мощности (затухание) в волокне» . Ad-net.com.tw. Архивировано 2 декабря 2013 года . Проверено 13 января 2014 года .
- ^ GR-3173, Общие требования к гибридным оптическим и электрическим кабелям для использования в приложениях для беспроводного подключения наружного волокна к антенне (FTTA). Архивировано 20 января 2016 г. на Wayback Machine . Telcordia.
- ^ GR-356, Общие требования к внутреннему каналу оптического кабеля, соответствующему каналу и аксессуарам, заархивировано 20 января 2016 г. на Wayback Machine . Telcordia.
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с волоконно-оптическими кабелями . |
- Fiber Optic Association Справочное руководство FOA по волоконной оптике
- Точное тестирование оптоволоконных кабелей
| vтеОптическая связь | |
|---|---|
| Базовый |
|
| Передовой |
|
| Технологии |
|
| |
Категория
Портал| vтеТелекоммуникации | ||
|---|---|---|
| История |
| |
| Пионеры |
| |
| Передача средств массовой информации |
| |
| Топология сети и коммутация |
| |
| Мультиплексирование |
| |
| Концепции |
| |
| Типы сети |
| |
| Известные сети |
| |
| Локации |
| |
| ||
Контур
Commons
