Оптоволоконные кабели связи. Как это делается
В нескольких своих постах, опубликованных более года назад, я поднял такую интересную для многих и чем-то захватывающую тему, как магистральные оптоволоконные кабели связи, в частности, тему «подводной» оптики. Информация в данных публикациях была неполной, торопливой и разрозненной, так как статьи писались «на коленке» во время обеденного перерыва. Сейчас я бы хотел поделиться структурированным и, насколько это возможно, полным материалом по теме оптики, с максимумом вкусных подробностей и гик-порно, от которых на душе любого технаря станет тепло.
Внутри схемы, гифки, таблицы и много интересного текста.
Условная классификация
В отличие от всем нам знакомой витой пары, которая вне зависимости от места применения имеет примерно одну и ту же конструкцию, оптоволоконные кабели связи могут иметь значительные отличия исходя из сферы применения и места укладки.
Можно выделить следующие основные виды оптоволоконных кабелей для передачи данных исходя из области применения:
Кабель для прокладки внутри зданий
Оптические кабели для прокладки внутри зданий разделяют на распределительные, из которых формируется сеть в целом, и абонентские, которые используются непосредственно для прокладки по помещению к конечному потребителю. Как и витую пару, прокладывают оптику в кабельных лотках, кабель-каналах, а некоторые марки могут быть протянуты и по внешним фасадам зданий. Обычно такой кабель заводят до межэтажной распределительной коробки или непосредственно до места подключения абонента.
Конструкция оптоволоконных кабелей для прокладки в зданиях включает в себя оптическое волокно, защитное покрытие и центральный силовой элемент, например, пучок арамидных нитей. К оптике, прокладываемой в помещениях, есть особые требования по противопожарной безопасности, такие как нераспространение горения и низкое дымовыделение, поэтому в качестве оболочки для них используется не полиэтилен, а полиуретан. Другие требования — это низкая масса кабеля, гибкость и небольшой размер. По этой причине многие модели имеют облегченную конструкцию, иногда с дополнительной защитой от влаги. Так как протяженность оптики внутри зданий обычно невелика, то и затухание сигнала незначительно и влияние на передачу данных оно не оказывает. Число оптических волокон в таких кабелях не превышает двенадцати.
Также существует и своеобразная помесь «бульдога с носорогом» — оптоволоконный кабель, который содержит в себе, дополнительно, еще и витую пару.
Небронированный канализационный кабель
Небронированная оптика используется для укладки в канализации, при условии, что на нее не будет внешних механических воздействий. Также подобный кабель прокладывается в тоннелях, коллекторах и зданиях. Но даже в случаях отсутствия внешнего воздействия на кабель в канализации, его могут укладывать в защитные полиэтиленовые трубы, а монтаж производится либо вручную, либо при помощи специальной лебедки. Характерной особенностью данного типа оптоволоконного кабеля можно назвать наличие гидрофобного наполнителя (компаунда), который гарантирует возможность эксплуатации в условиях канализации и дает некоторую защиту от влаги.
Бронированный канализационный кабель
Бронированные оптоволоконные кабели используются при наличии больших внешних нагрузок, в особенности, на растяжение. Бронирование может быть различным, ленточным или проволочным, последнее подразделяется на одно- и двухповивное. Кабели с ленточным бронированием используются в менее агрессивных условиях, например, при прокладке в кабельной канализации, трубах, тоннелях, на мостах. Ленточное бронирование представляет собой стальную гладкую или гофрированную трубку толщиной в 0,15-0,25 мм. Гофрирование, при условии, что это единственный слой защиты кабеля, является предпочтительным, так как оберегает оптоволокно от грызунов и в целом повышает гибкость кабеля. При более суровых условиях эксплуатации, например, при закладке в грунт или на дно рек используются кабели с проволочной броней.
Кабель для укладки в грунт
В условиях влажного грунта используется модель кабеля, оптоволоконная часть которого заключена в герметичную металлическую трубку, а бронеповивы проволоки пропитаны специальным водоотталкивающим компаундом. Тут же в дело вступают расчеты: инженеры, работающие на укладке кабеля, не должны допускать превышения растягивающих и сдавливающих нагрузок сверх допустимых. В противном случае, сразу или со временем, могут быть повреждены оптические волокна, что приведет кабель в негодность.
Броня влияет и на значение допустимого усилия на растяжение. Оптоволоконные кабели с двухповивной броней могут выдержать усилие от 80 кН, одноповивные — от 7 до 20 кН, а ленточная броня гарантирует «выживание» кабеля при нагрузке не менее 2,7 кН.
Подвесной самонесущий кабель
Подвесные самонесущие кабели монтируются на уже существующих опорах воздушных линий связи и высоковольтных ЛЭП. Это технологически проще, чем прокладка кабеля в грунт, но при монтаже существует серьезное ограничение — температура окружающей среды во время работ не должна быть ниже — 15 о С. Подвесные самонесущие кабели имеют стандартную круглую форму, благодаря которой снижаются ветровые нагрузки на конструкцию, а расстояние пролета между опорами может достигать ста и более метров. В конструкции самонесущих подвесных оптических кабелей обязательно присутствует ЦСЭ — центральный силовой элемент, изготовленный из стеклопластика или арамидных нитей. Благодаря последним оптоволоконный кабель выдерживает высокие продольные нагрузки. Подвесные самонесущие кабели с арамидным нитями используют в пролетах до одного километра. Еще одно преимущество арамидных нитей, кроме их прочности и малом весе, заключается в том, что арамид по природе своей является диэлектриком, то есть кабели, изготовленные на его основе безопасны, например, при попадании молнии.
В зависимости от строения сердечника различают несколько типов подвесного кабеля:
Оптический кабель с тросом
Оптические кабеля с тросом — это разновидность самонесущих кабелей, которые также используются для воздушной прокладки. В таком изделии трос может быть несущим и навивным. Еще существуют модели, в которых оптика встроена в грозозащитный трос.
Усиление оптического кабеля тросом (профилированным сердечником) считается достаточно эффективным методом. Сам трос представляет собой стальную проволоку, заключенную в отдельную оболочку, которая в свою очередь соединяется с оболочкой кабеля. Свободное пространство между ними заполняется гидрофобным заполнителем. Часто такую конструкцию оптического кабеля с тросом называют «восьмеркой» из-за внешнего сходства, хотя лично у меня возникают ассоциации с перекормленной «лапшой». «Восьмерки» применяют для прокладки воздушных линий связи с пролетом не более 50-70 метров. В эксплуатации подобных кабелей есть некоторые ограничения, например, «восьмерку» со стальным тросом нельзя подвешивать на ЛЭП. Надеюсь, объяснять, почему именно, не нужно.
Но кабели с навивным грозозащитным тросом (грозотросом) спокойно монтируются на высоковольтных ЛЭП, крепясь при этом к проводу заземления. Грозотросный кабель используется в местах, где есть риски повреждения оптики дикими животными или охотниками. Также его можно использовать на больших по дистанции пролетах, чем обычную «восьмерку».
Подводный оптический кабель
Данный тип оптических кабелей стоит в сторонке от всех остальных, так как прокладывается в принципиально иных условиях. Почти все типы подводных кабелей, так или иначе, бронированы, а степень бронирования уже зависит от рельефа дна и глубины залегания.
Различают следующие основные типы подводных кабелей (по типу бронирования):
Подробно конструкцию подводного кабеля я рассматривал больше года назад вот в этой статье, поэтому тут приведу только краткую информацию с рисунком:
Таблица типов и характеристик подводных кабелей в зависимости от глубины укладки
Производство
Теперь, когда мы познакомились с наиболее распространенными видами оптоволоконных кабелей, можно проговорить и о производственном процессе всего этого зоопарка. Все мы знаем об оптоволоконных кабелях, многие из нас имели с ними дело лично (как абоненты и как монтажники), но как становится ясно из информации выше, оптоволоконные, в особенности магистральные, кабели могут серьезно отличаться от того, с чем вы имели дело в помещении.
Так как для прокладки оптоволоконной магистрали требуются тысячи километров кабеля, их производством занимаются целые заводы.
Изготовление оптоволоконной нити
Все начинается с производства главного элемента — оптоволоконной нити. Производят это чудо на специализированных предприятиях. Одной из технологий производства оптической нити является ее вертикальная вытяжка. А происходит это следующим образом:
Наиболее распространены следующие размеры оптоволоконного кабеля:
Огромное значение имеет контроль диаметра световода. Именно эта часть установки отвечает за один из главных параметров на всех этапах производства нити — неизменность диаметра конечного изделия (стандарт — 125 мкм). Из-за сложностей при сварке нитей любых диаметров, их стремятся сделать настолько длинными, насколько это возможно. Погонный метраж оптоволоконной «заготовки» на бобине может достигать десятков километров (да, именно километров) и более, в зависимости от требований заказчика.
Уже на самом предприятии, хотя это можно сделать и на стекольном заводе, все зависит от производственного цикла, бесцветную нить с полимерным покрытием для удобства могут перемотать на другую бобину, в процессе окрашивая ее в собственный яркий цвет, по аналогии со всем знакомой витой парой. Зачем? Во славу сата.. для быстрого различения каналов при, например, ремонте или сварке кабеля.
Изготовление кабеля
Теперь мы получили сердце нашего изделия — оптоволоконную нить. Что дальше? Дальше давайте посмотрим на схему такого себе среднестатистического подводного (да, мне они нравятся больше всего) кабеля в разрезе:
На заводе полученные оптические нити запускаются в станки, в совокупности своей образующие целый конвейер по производству какого-то одного типа кабеля. На первом этапе производства небронированных моделей, нити сплетаются в пучки, которые и составляют, в итоге, «оптический сердечник». Количество нитей в кабеле может быть различным, в зависимости от заявленной пропускной способности. Пучки, в свою очередь, сматывают в «тросс» на специальном оборудовании, которое, в зависимости от своей конструкции и назначения. Это оборудование может еще и покрывать полученный «тросс» гидроизолирующим материалом, чтобы предотвратить попадание влаги и потускнения оптики в будущем (на схеме обозван «внутримодульным гидрофобным заполнителем»).
Вот так проходит процесс скрутки собранных вместе пучков в трос на пермском заводе оптоволоконных кабелей:
После того, как в «тросс» было собрано необходимое количество пучков оптоволокна, их заливают полимером или укладывают в металлическую или медную трубку. Тут, на первый взгляд, кажется, что подводных камней нет и быть не может, но так как производитель стремится минимизировать количество соединений и швов, то все получается не совсем просто. Рассмотрим один конкретный пример.
Для создания трубки-корпуса, представленной на схеме выше как «центральная трубка», может использоваться огромная по длине лента из необходимого нам материала (сталь, либо же медь). Лента используется, чтобы не маяться со всем знакомым нам и очевидным прокатом, и сваркой по всей окружности стыка. Согласитесь, тогда у кабеля было бы слишком много «слабых» мест в конструкции.
Так вот. Металлическая ленточная заготовка проходит через специальный станок, натягивающий ее и имеющий с десяток-другой валиков, которые идеально ее выравнивают. После того, как лента выровнена, она подается на другой станок, где встречается с нашим пучком оптоволоконных нитей. Автомат на конвейере загибает ленту вокруг натянутого оптоволокна, создавая идеальную по форме трубку.
Вся эта, пока еще хрупкая, конструкция протягивается по конвейеру дальше, к электросварочному аппарату высокой точности, который на огромной скорости проводит сварку краев ленты, превращая ее в монолитную трубку, в которую уже заложен оптоволоконный кабель. В зависимости от тех. процесса, все это дело может заливаться гидрофобным заполнителем. Или не заливаться, тут уже все зависит от модели кабеля.
В целом, с производством все стало более-менее понятно. Различные марки оптоволоконного, в первую очередь, магистрального кабеля, могут иметь некоторые конструкционные отличия, например, по количеству жил. Тут инженеры не стали выдумывать велосипед и просто объединяют несколько кабелей поменьше в один большой, то есть такой магистральный кабель будет иметь не один, а, например, пять трубок с оптоволокном внутри, которые, в свою очередь, все также заливаются полиэтиленовой изоляцией и, при необходимости, армируются. Такие кабели называют многомодульными.
Одна из моделей многомодульного кабеля в разрезе
Многомодульные кабели, которые, в основной своей массе, и используются для протяженных магистралей, имеют еще одну обязательную конструктивную особенность в виде сердечника, или как его еще называют — центрального силового элемента. ЦСЭ используется как «каркас», вокруг которого группируют трубки с жилами оптоволокна.
К слову, пермский завод «Инкаб», производственный процесс которого представлен на гифках выше, со своими объемами до 4,5 тыс. километров кабеля в год — карлик, по сравнению с заводом того же инфраструктурного гиганта Alcatel, который может выдавать несколько тысяч километров оптоволоконного кабеля одним куском, который сразу же грузится на судно-кабелеукладчик.
Стальная трубка — это наименее радикальный вариант бронирования оптики. Для неагрессивных условий эксплуатации и монтажа часто применяют обычный изолирующий полиэтилен. Однако, это не отменяет того факта, что после изготовления такого кабеля его могут «обернуть» в бронирующую намотку из алюминиевой или стальной проволоки или тросов.
Бронирование кабеля с полиэтиленовой изоляцией на том же пермском заводе
Вывод
Как можно понять из материала выше, основным отличие различных видов оптоволоконного кабеля является их «обмотка», то есть то, во что упаковываются хрупкие стеклянные нити в зависимости от области применения и среды, в которой будет проводиться кабелеукладка.
Если вам понравился данный материал, то можете смело задавать вопросы в комментариях, опираясь на которые я постараюсь подготовить еще статью по этой теме.
FTTH и FTTB: полный разбор технологий FTTx с примерами и пояснениями
Здравствуй, добрый путник! Во всех крупных городах и поселениях уже развернута оптоволоконная сетевая инфраструктура. Оптоволокно используется на уровне межконтинентальных, межгосударственных, меж городских и межрайонных каналов. Его доводят до дома, а некоторые провайдеры заводят прямо в квартиру. Популярнейшей технологией доступа у провайдеров остается FTTB, но обо всем по порядку.
Технология FTTx
Есть несколько типов кабельной разводки, входящих в классификацию технологии FTTx:
По сути, что такое FTTx – это классификация различается дальностью проводимого оптоволокна до конечного абонента.
Внедренная повсеместно FTTB
FTTB технология в переводе на русский язык значит «оптоволоконный кабель до строения». Им описано обобщенная инфраструктура подводки кабелей к жилым и нежилым объектам. Чтобы понять, что это такое (FTTB) – вот так по образу проводили монтаж инфраструктуры:
При этом среднестатистический Ethernet-кабель, что подключается к LAN-порту, имеет маркировку Cat5e. Предел скорости этого кабеля 1 Гбит/с. Провайдер, что подключает физ. лица по ФТТБ, предлагает обычно такого рода услуги:
При развертывании инфраструктуры с применением FTTB, такого рода сеть распределяют как кольцевую модель типа «звезда». Последняя разрешает выстроить перспективную сеть, которая масштабируется, становится гибкой, безопасной и выгодной по затратам.
Набирающая популярность FTTH
Чтобы завлечь новых абонентов и перепрофилировать старых, многие провайдеры используют последнюю из ряда технологий FTTX в качестве пиара лучшего интернета. Логическая схема построения, основанная на технологии подключения FTTH:
Нельзя не отметить, что FTTH (технология прокладки оптического волокна до дома) неразрывно связана с xPON – технология пассивной оптической сети, которая обеспечивает многофункциональный широкополосный доступ в глобальную сеть. Имея доступ через xPON абонент получает:
Преимущества FTTx от xDSL
xDSL – это обобщенная аббревиатура технологий DSL (цифровая абонентская линия). Благодаря этой технологии по телефонным линиям у многомиллионных абонентов появилась возможность выйти в интернет. Популярной была технология ADSL, разрешающая загружать данные на максимальной скорости до 24 Мбит/с. Но в поисках больших мощностей телефонные линии с xDSL заменили на оптоволоконный кабель с FTTx.
Несмотря на это, xDSL продолжило свое развитие и применяется там, где это экономически целесообразно. FTTB было не везде проложено, поэтому многим приходилось довольствоваться телефонными линиями. Со временем, была разработана технология VDSL с пропускной способностью 62 Мбит/с на загрузку и 26 Мбит/с на отдачу. Некоторые провайдеры подстроили свое оборудование под нее и предлагают в качестве альтернативы для подключения в редконаселенных городах и селах.
Если сравнивать обе технологии, то FTTx:
Услуги таких технологий подключения предлагают множество провайдеров крупных городов России. Например, с большинством технологий FTTx работает Ростелеком.
Кабель FTTH: достоинства применения и основные характеристики дроп-кабеля
11 ноября 2020 16:30
Рассказываем, что собой представляет FTTH кабель, для чего он нужен. О том, что учитывать при выборе такого провода ВОЛС читайте в статье.
Что такое кабель FTTH и зачем он нужен
Оптический кабель FTTH (Fiber To The Home), его еще называют кабелем последней мили, представляет собой универсальную модель в плане монтажа. Его прокладывают в жилых помещениях, монтируют в стояках и на чердаках, размещают в подвалах. Иногда такой кабель устанавливают на опорах, между зданиями.
С FTTH провайдеры получают возможность обслуживать абонентов, даже если нужная аппаратура находится далеко — в радиусе 20 километров. При этом промежуточные усилители не нужны. Главная же фишка кабеля FTTH — универсальность монтажа. Его можно прокладывать как внутри, так и снаружи помещения. Однако это не единственные достоинства. Кабель применяют, потому что он:
Особенности конструкции
Абонентский кабель FTTH оснащен силовыми элементами. Они защищают от механических нагрузок. Делают эти компоненты из стеклопластика или стали. Они размещаются в одной плоскости, поэтому кабель можно использовать как подвесную модель — для воздушного монтажа. Волокна же находятся между несущими силовыми элементами. Это дает возможность делать отводы в любом месте провода. Встречаются и облегченные модели. У них несущего компонента нет.
Важно! Существует кабель FTTHS. У него есть дополнительный выносной силовой элемент — стальная проволока толщиной в миллиметр. Прокладка такого кабеля требует заземления. А вот при монтаже FTTH провода без троса, заземление не нужно.
FTTH кабель может быть разной формы. По этому признаку модели делятся на 3 вида.
Плоский дроп-кабель
Круглый дроп-кабель
Во многом характеристики и конструкция такого кабеля похожа на плоский. Однако у этой модели круглая внешняя оболочка.
Дроп-кабель «Бабочка»
Помимо конструктивных особенностей, существуют иные параметры выбора дроп-кабеля. О которых пойдет речь дальше.
Основные характеристики
Чтобы выбрать оптимальную модель, обращайте внимание на технические параметры.
Стандарт оптического волокна
Как правило, дроп-кабели используют волокна стандартов:
Любопытно: существуют кабели, использующие улучшенное одномодовое оптоволокно, которое вобрало в себя преимущества обоих стандартов.
Максимально допустимая растягивающая нагрузка (МДРН)
Она указывает на то, какую нагрузку кабель может выдержать в экстремальных условиях — при максимальном ветровом давлении и гололеде. Однако стоит понимать, что речь идет о непродолжительном воздействии. При расчете МДРН учитывается показатель удлинения волокна и диаметр силового элемента.
Расскажем об этом чуть подробнее и начнем с удлинения волокна. Даже если на вид с кабелем все нормально, да и затухание не возросло, если волокно сильно натягивается, то на нем образуются микротрещины. Через время это приводит к полному его разрыву.
Важно! Современное оптоволокно можно удлинять максимум на 0,20% за весь срок эксплуатации. При непродолжительной нагрузке показатель допустимого натяжения увеличивается до 0,30-0,36%.
Что касается силового элемента, то чем он толще, тем лучше. Для небольших расстояний подойдет модель с показателем растягивающей нагрузки до 4 кН, а для больших пролетов — до 5 кН. Самые распространенные варианты — с показателями в 0,9-1,3 кН.
Особенности оптического FTTH-кабеля
Дроп-кабель — профессиональный термин, знакомый специалисту по FTTH-сетям. В сетях оптоволоконный кабель используется в качестве абонентского, обеспечивая связь абонента с сетевым оборудованием, например, с расположенной в кабельном шкафу коммутационной панелью.
Стандартное использование дроп-кабеля
в подвесном «воздушном» состоянии. Кабель фиксируют на телефонных столбах, на фасадах зданий, протягивают между линиями электропередач. Внутри помещений дроп-кабель прокладывается по стенам/потолку посредством внутриподъездной разводки и ответвлений в квартиры вплоть до подключения к роутерам.
Многообразие видов оптического кабеля
В нашем инернет-магазине постоянного готовы к отпуску оптом и в розницу не менее трех типов дроп-кабеля плоской формы:
ИКТЗнг(А)-HF-O
В составе покрытого полиэтиленом высокой плотности кабеля:
Плоский ИКД2Тнг(А)-HF-0
Диэлектрик, подходящий для создания небольших подвесов и воздушной прокладки по опорам.
Включает несколько составных частей:
Плоский дроп-кабель ИКДЗнг(А)-HF-0
Лучше всего справляется с ролью разводки в помещениях.
Состоит из двух компонентов:
4 технологии изготовления волокон в дроп-кабеле
Разберем самые распространенные стандарты производства волокон для дроп-кабеля:
Как заказать оптический кабель FTTH?
Выбирайте подходящий дроп-кабель самостоятельно, или обратитесь за бесплатной поддержкой к нашему консультанту! Просветим Вас по всем вопросам и предложим качественный, снабженный сертификатами, товар за выгодную для вас стоимость.
Дополнительно обязательно предоставляем официальную гарантию. С ждём звонка или письма на email.
