Оболочка для волоконно оптического кабеля

ВОЛС — Урок 005. Волоконно-оптические кабели. Классификация

Классификация волоконно-оптических кабелей

Волоконно-оптические кабели (ВОК) — это кабельные изделия, содержащее ряд оптических волокон и упрочняющий элемент, заключенные в общую оболочку, поверх которой в зависимости от условий эксплуатации может быть наложен защитный покров.

Волоконно-оптические кабели классифицируются по назначению и по условиям применения , как показано на рисунке ниже.

1. 1. Классификация волоконно-оптических кабелей
2. 2. Основные требования, предъявляемые к волоконно-оптическому кабелю, и материал основных его компонентов
3. 3. Типовые конструкции волоконно-оптических кабелей
4. 4. Конструкция ВОК со свободным пучком волокон
5. 5. Конструкция ВОК с профильным сердечником
6. 6. Конструкция ленточного волоконно-оптического кабеля
7. 7. Конструкция океанского волоконно-оптического кабеля
8. 8. Волоконно-оптические кабели городских телефонных сетей
9. 9. Волоконно-оптические кабели для внутренних проводок

Поскольку ВОК менее прочны, чем электрические кабели, они должны быть надежно защищены от вредных воздействий окружающей среды и деятельности человека, к которым относятся механические нагрузки (натяжение, изгиб, сдавливание, кручение, удары, вибрации); перепады температуры; проникновение воды.

Волоконно-оптический кабель может состоять из следующих компонентов:

1. Внешняя полиэтиленовая оболочка – защищает кабель от внешних воздействий;
2. Армидные нити – защищает кабель от сдавливаний и растяжений;
3. Внутренняя полиэтиленовая оболочка – отделяет оптические модуль от армидных нитей и внешней оболочки;
4. Связывающие ленты – связывают оптические модули в общую косу;
5. Заполняющий модуль – пустой модуль без оптических волокон, призван формировать форму кабеля;
6. Оптический модуль – модуль с оптическими волокнами. Обычно в одном модуле находится до 8-ми волокон;
7. Оптические волокна ;
8. Стеклопластиковый пруток – упрочняющий центральный элемент, также защищает кабель от растяжений. Применяется зачастую в самонесущих кабелях;
9. Гидрофобный заполнитель – заполнитель, защищающий от влаги.

Основные требования, предъявляемые к волоконно-оптическому кабелю, и материал основных его компонентов

Общими основными требованиями, предъявляемыми к физико-механическим характеристикам волоконно-оптического кабеля, являются:

1. высокая прочность на разрыв;
2. влагонепроницаемость;
3. достаточная буферная защита для уменьшения потерь , вызываемых механическими напряжениями;
4. термостойкость в рабочем диапазоне температур (–40—+50 о С);
5. гибкость и возможность прокладки по реальным трассам;
6. радиационная стойкость;
7. химическая и ударная стойкость;
8. простота монтажа и прокладки;
9. надежность работы в течение 20 лет.

Также в процессе конструирования ВОК необходимо учитывать взаимное расположение упрочняющих элементов и оптических волокон. Существует два основных варианта такого взаимного расположения:

• В первом упрочняющий элемент располагается в центре кабеля, а волокна — концентрично относительно центрального элемента.
• Во втором оптические волокна располагаются в центре, а силовые элементы — вокруг

Типовые конструкции волоконно-оптических кабелей

В настоящее время в различных странах разработано и изготавливается большое количество конструкций ВОК. Наибольшее распространение получили четыре группы конструкций кабелей:

• со свободной трубкой;
• со свободным пучком волокон;
• с профильным сердечником;
• ленточного типа.

Конструкция ВОК со свободным пучком волокон

В данной конструкции пучки оптических волокон свободно размещаются внутри трубки сердечника. Подобная конструкция позволяет снизить растягивающие, сжимающие и сдавливающие нагрузки на оптических волокнах. Вытяжные тросы применяются для удобства разрезания внешней оболочки оптического кабеля.

Конструкция ВОК с профильным сердечником

В данной конструкции присутствует фигурный сердечник с полостями для размещения оптических волокон. Преимуществом конструкции данного вида является то, что в центре фигурного сердечника находится стальной силовой элемент, который принимает на себя растягивающие и сжимающие воздействия.

Конструкция ленточного волоконно-оптического кабеля

В данной конструкции все оптические волокна объединяются в ленты, которые располагаются внутри трубки сердечника.

Конструкция океанского волоконно-оптического кабеля

К конструкциям кабелей, прокладываемых по морскому дну, предъявляются особые требования. Кабели данного вида испытывают особенно большие нагрузки. Поэтому больше 90% конструкции данных кабелей составляют защитные и упрочняющие элементы.

Волоконно-оптические кабели городских телефонных сетей

Кабели, применяемые для городских телефонных сетей, обладают, как правило, облегченной конструкцией, так как прокладываются в кабельной канализации, трубах, коллекторах и внутри зданий. Такие кабели сконструированы по принципу со свободной трубкой с большим количеством волокон в каждом оптическом модуле.

ЗАО «Самарская оптическая кабельная компания» изготавливает городские ВОК следующих марок: ОКЛ 01, ОКЛ 02.

АО НФ «Электропровод» выпускает городские ВОК марок ОК М, ОКС М (ТУ 16.К12 16 97).

ОАО «Завод Саранск кабель» помимо междугородных ВОК освоило выпуск и кабелей городских телефонных сетей следующих марок: ОКГ (прокладка в кабельной канализации) и ОКЛ (прокладка непосредственно в земле).

Волоконно-оптические кабели для внутренних проводок

В конструкцию волоконно-оптического кабеля для внутренней проводки входят следующие основные элементы :

1. оптическое волокно;
2. буферная оболочка;
3. силовой элемент;
4. внешняя оболочка;

Кабели, предназначенные для внутренней проводки, подразделяются на:

1. симплексные кабели;
2. дуплексные кабели;
3. многоволоконные кабели;
4. кабели для тяжелых условий эксплуатации;
5. пожаробезопасные кабели.

Рекомендуем хостинг TIMEWEB

Рекомендуемые статьи по этой тематике

Источник

Особенности волоконно-оптического кабеля

Волоконно-оптический кабель отличается целым рядом особенностей, определяющих его огромные функциональные возможности. Высокий потенциал ВОК достигается благодаря оптической среде передачи данных и особой конструкции оптического волокна.

Что такое волоконно-оптический кабель?

Волоконно-оптический кабель — это кабельное изделие, в котором полезные сигналы передаются по оптическим волокнам (ОВ), а не по медным жилам. Передача информации осуществляется в оптическом формате при помощи светового излучения.

В конструкцию ВОК входят от двух до нескольких сотен ОВ, количество которых зависит от назначения оптоволоконного кабеля. Оптоволокно производится из разных типов кварцевого стекла с добавлением определенных легирующих материалов, которые изменяют коэффициент преломления светового луча.

Конструкция волоконно-оптического кабеля

Конструкция ВОК изменяется в зависимости от его типа и назначения при общем сходстве отдельных конструктивных элементов. Познакомимся с особенностями кабельной конструкции на примере оптоволоконного кабеля, изображенного на рисунке.

Волоконно-оптический кабель в разрезе

В центре конструкции виден силовой элемент из стеклопластикового прутка, предназначенный для демпфирования нагрузок, создаваемых при монтаже и эксплуатации. Волокна расположены внутри оптических модулей, оберегающих их от внешнего воздействия. Модули представляют собой пластиковые трубки, имеющие оптимальный диаметр для группирования нужного количества ОВ.

В состав ВОК входят один или несколько модулей, что зависит от общего числа волокон. Модульное группирование оптических волокон и их цветовая маркировка намного облегчают идентификацию каждого конкретного оптоволокна при монтаже муфт и расшивке оптоволоконного кабеля на кроссе.

Оптические модули покрыты водоотталкивающим гелем, предохраняющим от проникновения влаги. Бандажная лента из полиэтилена фиксирует оптические модули и не дает вытечь гелевому наполнителю.

Внутренняя полиэтиленовая оболочка является буферным слоем, разделяющим оптические модули и армирующую броню. В данном примере бронирование выполнено стальной оцинкованной проволокой, надежно защищающей от грызунов и экстремальных нагрузок.

Важнейшим элементом защиты является внешняя оболочка из негорючего высокоплотного полиэтилена. От надежности наружного покрытия зависит длительность безотказного функционирования оптоволоконного кабеля, что диктует строгие требования к технологии его производства.

Принцип работы волоконно-оптического кабеля

Принцип работы волоконно-оптического кабеля базируется на передаче модулированного светового потока, инициируемого лазером или специальным светодиодом в составе оптического трансивера. Электрические сигналы преобразуются в свет на одном конце ВОК, передаются по оптоволокну и принимаются на другом конце кабеля. На приеме свет конвертируется в исходные электрические сигналы.

Разработчики оптического волокна нашли гениальное решение, разделив его на сердцевину и оболочку с разными показателями преломления света. Лазерное излучение проходит по сердцевине, отражаясь от оболочки, что способствует минимальным потерям мощности даже на протяженных магистралях. Физические параметры полученного световода легко рассчитываются, позволяя изготавливать оптоволоконные кабели с заданными характеристиками, предназначенные для решения конкретных задач.

Дальность распространения световых импульсов ограничивается затуханием и дисперсией. Причинами затухания в оптическом кабеле являются внутренние отражения, рассеяние и поглощение. Дисперсия приводит к искажению исходной формы сигналов, а именно к увеличению их длительности.

Современные ВОК имеют параметры, предоставляющие возможность передавать сигналы на расстояние до 100 км. Учитывая эти ограничения, на магистральных трактах через каждые 80 — 100 км устанавливаются регенерационные пункты, в которых полностью восстанавливается исходный сигнал. Таким образом, можно строить линии связи в несколько десятков тысяч километров.

Типы волоконно-оптического кабеля

Волоконно-оптические кабели разделяются на разные типы, что важно понимать при выборе ВОК для индивидуального проекта. Зная типовые особенности оптоволоконного кабеля, можно без труда подобрать наиболее подходящий вариант.

По виду оптоволокна

По виду оптоволокна ВОК подразделяются на одномодовые и многомодовые. Под модой понимается траектория распространения светового луча внутри световода. ОВ этих видов отличаются диаметром сердцевины и оболочки.

Световой луч вводят в оптическое волокно одним их двух способов:

• под нулевым углом — одномодовое волокно. Возникает лишь одна мода, распространяющаяся прямолинейно;
• под небольшим углом — многомодовое волокно. Образуются много мод, которые распространяются, многократно отражаясь от оболочки, и достигают точки приема за различное время.

Схема ввода светового луча в оптоволокно

Оптоволоконные кабели с одномодовыми волокнами обеспечивают повышенную дальность передачи без восстановления сигнала и лучшую пропускную способность. Для сравнения:

• одномодовое волокно — 100 км, до 200 Тбит/сек;
• многомодовое волокно — 500 м, до 10 Гбит/сек.

Очевиден вывод о эффективности применения одномодовых волоконно-оптических кабелей на магистралях связи большой протяженности и подключения удаленных сегментов высокоскоростных информационных сетей. Для мультимодовых ВОК находится применение при создании локальных кабельных сетей на небольшой территории.

По назначению

Специалисты выделяют несколько типов волоконно-оптических кабелей по назначению. Встречается аналогичное разделение по способу монтажа. В принципе, это одно и тоже, что нужно учитывать при выборе кабельной продукции. Основным отличием ВОК разных типов являются их конструктивные особенности, например, параметры внешней оболочки, наличие и материал брони/силовых элементов, огнестойкость, уровень защиты от влаги.

Для монтажа внутри зданий

Волоконно-оптические кабели внутри зданий монтируются в пространстве кабельных лотков и кабель-каналов от оптических кроссов до мест подключения абонентских устройств. Наружную оболочку ВОК производят из материалов с пониженным уровнем дымовыделения, не распространяющих горение, чтобы соблюсти требования противопожарной безопасности. Броня и силовые элементы, как правило, отсутствуют. Защитные функции выполняет армирование кевларовыми нитями.

Кабели характеризуются минимальным весом, небольшим радиусом изгиба. Количество ОВ может варьироваться от 2 до 24. В случае прокладки по помещениям с наличием агрессивной, пожароопасной или взрывоопасной среды применяются специализированные оптоволоконные кабели.

Для прокладки в канализации

Для прокладки в канализации и коллекторных сооружениях востребованы волоконно-оптические кабели с броней, выдерживающие большой уровень растягивающих и раздавливающих нагрузок. Виды бронирования:

• ленточное;
• проволочное — с 1 или 2 повивами.

Чаще применяется ленточное бронирование, которое выполняется в виде гладкой или гофрированной трубки из стали 0,1 — 0,2 мм. Гофрированная лента эффективнее противостоит грызунам и повышает гибкость кабельного изделия. Массивная проволочная броня выбирается в случае особо сложных условий окружающей среды.

Особое внимание уделяется кабельной оболочке, изготавливаемой из негорючего полиэтилена высокой плотности, выдерживающего значительные перепады температур. Оптические модули обязательно защищаются слоем водоотталкивающего геля. Такое решение отлично зарекомендовало себя в условиях влажной атмосферы канализации и коллекторов.

Для укладки в грунт

Укладка в грунт предполагает эксплуатацию волоконно-оптического кабеля в крайне агрессивной внешней среде и риск критических механических воздействий. Нередки случаи повреждений ВОК в результате работы тяжелой строительной техники, ошибочно организованной в охранной зоне на трассе оптоволоконной линии связи.

Для минимизации ущерба оптическим волокнам применяют кабели с мощной проволочной броней, имеющей один или два повива, очень редко с ленточной броней. Такой выбор становится понятен, если учитывать, что проволочное бронирование обеспечивает:

• максимальную нагрузку при растяжении — до 80 000 Ньютон/100 мм;
• допустимое раздавливающее усилие — до 4 000 Ньютон/1 см.

У ленточного бронирования эти показатели гораздо ниже: 2 700 Ньютон/100 мм и 500 Ньютон/1 см соответственно.

Сохранность ОВ от проникновения влаги, особенно в период дождей, обеспечивается надежной изоляцией оптических модулей гидрофобным гелеобразным наполнителем

Для воздушной подвески

Для воздушной подвески на опорах низковольтных и высоковольтных линий электропередачи, связи, освещения или между зданиями/сооружениями применяются самонесущие волоконно-оптические кабели. Название «самонесущие» хорошо отражает преимущество этого типа ВОК — отсутствие необходимости в использовании дополнительного стального троса для подвески кабеля.

Основными видами самонесущих ВОК являются:

• кабели круглого сечения — полностью диэлектрические, с силовым элементом из стеклопластиковых прутков или армирующих арамидных нитей. Это грамотный выбор для подвески на ЛЭП ввиду отсутствия металла в конструкции кабеля. Можно применять на протяженных пролетах ввиду небольшой парусности. Крепление ВОК выполняют арматурой, а соединение кабельных строительных длин — с помощью оптических муфт;
• кабели с сечением в форме цифры «восемь» — интересны наличием вынесенного силового элемента: стального троса или стеклопластикового стержня в изолированной оболочке.

ВОК со стальным тросом не допускается к подвеске на ЛЭП из-за высоковольтных наводок от электромагнитного поля, представляющих опасность для линейного персонала. Длина пролетов ограничивается 70 метрами из-за увеличенной парусности ВОК. Кабель монтируется в поддерживающих и натяжных зажимах, позволяющих добиться необходимого значения провеса.

Оптоволоконные самонесущие кабели могут эксплуатироваться в условиях крайнего севера и юга с температурными перепадами в пределах -60 О — +70 О . Оптические волокна надежно защищены гидрофобным гелем от воздействия осадков.

Преимущества волоконно-оптического кабеля

В завершение обзора волоконно-оптического кабеля сформулируем его основные преимущества:

• Увеличенная пропускная способность — до 2 Тбит/с (и более в перспективе).
• Экономические выгоды:
  • стоимость намного ниже по сравнению с «медным» кабелем;
  • требуется меньшее количество усилителей/регенераторов — одно устройство на 100 км. Для электрической линии связи нужен усилитель на каждые 5 км.
• Минимальный коэффициент шума.
• Устойчивость к любым помехам и наводкам.
• Малый вес и компактный объем.
• Пожарная безопасность.
• Взрывобезопасность.
• Невозможность злоумышленного съема информации.

Совокупность преимуществ оптоволоконного кабеля позволяет сделать вывод о его комплексном превосходстве над традиционным «медным» кабелем. ВОК выгоднее применять в проектах по организации информационных сетей любого масштаба и линий связи любой протяженности.

Источник