Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Moderní sítě pro přenos dat stále více používají optický kabel místo standardních elektrických modelů, ve kterých měděné a hliníkové vodiče působí jako vodivý materiál. Tato popularita je způsobena řadou důvodů, mezi nimiž je mnohem nižší cena silikátových materiálů nezbytných pro výrobu optických vláken a mnohem lepší parametry provozu systémů optických vláken. Proto kabelové produkty založené na optickém vlákně postupně nahrazují obvyklé kabelové linky.
Účel
Kabel s optickými vlákny (známý také jako optická vlákna) je určen pro přenos komunikačních signálů pomocí světelného toku. Jeho hlavní rozdíl od klasických systémů, ve kterých byla data přenášena prostřednictvím elektrických signálů různých velikostí, frekvencí a délek, je použití světelných pulzů, které jsou generovány v optickém modulu a dorazí k přijímači na druhém konci vlákna. Díky své struktuře optický vodič zajišťuje bezeztrátovou ztrátu světelných pulzů, s výjimkou těch, kde je výkon proudu výrazně snížen v důsledku odrazu a rozptylu.
Specifikace přenosu poskytují prakticky neomezené možnosti pro připojení přijímačů nebo počet přenášených signálů.
K cílovému optickému kabelu lze použít:
- Linky pro přenos dat mezi počítači v rámci podniku;
- Vytváření multifunkčních sítí v každém městě nebo regionu;
- Instalace jako telefonní kabel pro připojení účastníků;
- Práce přesných přístrojů a měření;
- Výroba alarmů a senzorů pracujících s pomocí světelného toku;
- Osvětlení obtížně dosažitelných míst, kde není možné dosáhnout pomocí klasických přístrojů.
Navzdory různým možnostem instalace je specifický rozsah optického kabelu určen jeho konstrukčními vlastnostmi.
Stavba
Konstrukčně může být optický kabel znázorněn následovně.
Podívejte se na obrázek, optický kabel obsahuje následující prvky:
- Ložiskové jádro - je instalováno pro napnutí optického kabelu, zpravidla je vyrobeno z kovu nebo sklolaminátu a při zavěšení přebírá celou hmotnost optického vlákna, protože optické vlákno nemá dostatečnou pevnost v tahu. Zaměřuje také celou strukturu kolem sebe. Může být vyroben jak s ochranným krytem, tak i bez něj.
- Optické vlákno je hlavním prvkem jádra, určeného speciálně pro přenos světelného signálu. Jeden kabel obvykle obsahuje 2 až 250 vláken. Každá z nich je pokryta speciálním lakem, který vláknu poskytuje dostatečnou pevnost a zabraňuje šíření světla za jeho hranice.
- Trubkové moduly - určené k ochraně vláken před mechanickým poškozením a označení jednotlivých skupin. Kabel může obsahovat jeden nebo několik takových modulů, uvnitř jsou naplněny speciální ochrannou vrstvou hydrofobního plniva. Čím více vláken je obsaženo v optickém kabelu, tím významnější je použití více modulů.
Obr. 2: jeden modul a více modulů kabel příklad - Fólie s hydrofobním plnivem - působí jako jeden nebo více ochranných obalů pro celý svazek optických kabelů, jejich počet je určen konstrukcí celého jádra a jeho provozními podmínkami. Navrženo pro snížení tření uvnitř a zabránění vniknutí vlhkosti do vnitřku. Uvnitř optického kabelu je zpravidla dodatečně utažen závity.
- Vrstva dielektrického materiálu je v tomto případě polyethylen, ale v jiných modelech lze použít také PVC izolaci. Také plní funkci ochrany optických vláken před vlhkostí.
- Pancéřová vrstva - poskytuje dostatečnou mechanickou pevnost pro jakékoliv těsnění. Jeho hlavním úkolem je zabránit porušování integrity vláken řezáním předmětů, v procesu odírání nebo hlodavců. Může být vyroben z kovového drátu, sklolaminátu nebo kevlaru. Pancéřovaný kabel může být použit pro vnější instalaci, v dolech a studnách a v podzemí.
- Vnější plášť je hlavním prvkem optického kabelu, který zabraňuje škodlivým účinkům vnějších faktorů na vedení. Vnější vrstva je vyrobena z polyethylenu nebo jiného hermetického dielektrika. Umožňuje použití optických vláken, a to jak pro pokládku vzduchu, tak pro kabelové kanály. Další vlastností dielektrického pouzdra je ochrana před účinky elektrického napětí v nouzových situacích.
Je třeba poznamenat, že uvažovaná verze optického kabelu je zvláštním případem, kromě něho můžete najít další modely, ve kterých některé z výše uvedených prvků mohou chybět nebo se mohou lišit v jejich počtu.
Klasifikace
Kabel s optickými vlákny bude v závislosti na vybraném kritériu rozdělen do různých kategorií. Podle výrobního materiálu tedy existují dva typy výrobků z optických vláken:
- GOF - kabel, optické vlákno ve kterém je vyrobeno ze skla (první písmeno zkratky pochází z anglického skla);
- POF - modely s polymerním vodivým prvkem (první písmeno zkratky pochází z anglického plastu).
V závislosti na způsobu pokládání optických vláken jsou všechny značky rozděleny na ty, které lze umístit:
- Zavěšením - takové modely obsahují ložiskové jádro a kevlarové pancéřování, a když jsou zavěšeny na podpěrách, používají se proti němu zařízení na ochranu před bleskem.
- Pro vnitřní pokládání - do studní, komor, kabelových kanálů apod.;
- Pro podzemní instalace - modely s vyztuženým vnějším pláštěm, které vydrží agresivní účinky prostředí;
- Pro podvodní těsnění mají tyto modely vícevrstvou strukturu se zvýšenou hydroizolací.
V závislosti na velikosti vodivého jádra v kanálu s optickými vlákny vzhledem k tlumící vrstvě jsou odděleny jednovidové a multimode kabely. Liší se počtem vedených signálů (mod), z nichž odvozuje jejich jméno.
Jednožilový kabel se vyznačuje relativně malým průměrem vodivého jádra - 9 mikronů. Tato velikost prochází pouze jedním signálem na kanál. Navzdory skutečnosti, že design s jedním režimem má malou šířku pásma, signál v něm není zkreslený a nevybledne po celé délce linky.
Multimode kabel, na rozdíl od jednoho režimu kabelu, se vyznačuje mnohem širším průměrem vodivého jádra - 50 nebo 62, 5 mikronů. Zvýšením šířky kanálu je možné odrážet několik vln najednou v jádru s určitým krokem (disperzí). Proto může současně přesouvat několik signálů najednou.
Nevýhodou multimode vlákna je zkreslení a útlum signálu, ale zároveň multimode a levnější varianta ve srovnání s jednovidovým vláknem, protože pracuje na běžných LED diodách a ne na laseru. V závislosti na specifických parametrech, rozměrech a vnějším průměru jsou multimode kabely rozděleny do čtyř tříd a mají různá použití.
Tabulka: použití multimode kabelů různých tříd
| Třída vláken | Velikost jádra / tlumič, µm | Širokopásmový poměr Režim OFL, MHz · km | Kde to platí | |
| 850 nm | 1300 nm | |||
| OM1 | 62, 5 / 125 | 200 | 500 | Používá se k rozšíření dříve instalovaných systémů. Použití v nových systémech se nedoporučuje. |
| OM2 | 50/125 | 500 | 500 | Používá se pro podporu aplikací s kapacitou až 1 Gbit / s ve vzdálenosti až 550 m. |
| OM3 | 50/125 | 1500 | 500 | Vlákno je optimalizováno pro laserové zdroje. V režimu RML je širokopásmový poměr při vlnové délce 850 nm 2000 MHz · km. Vlákno se používá pro podporu aplikací s kapacitou až 10 Gbit / s ve vzdálenosti až 300 m. |
| OM4 | 50/125 | 3500 | 500 | Vlákno je optimalizováno pro laserové zdroje. V režimu RML je širokopásmový poměr při vlnové délce 850 nm 4700 MHz · km. Vlákno se používá pro podporu aplikací s kapacitou až 10 Gbit / s ve vzdálenosti až 550 m. |
Technické specifikace
Při instalaci a provozu je důležité vzít v úvahu základní parametry kabeláže a elektroinstalačních výrobků, které určují jmenovité podmínky pro normální provoz systému. Kabely s optickými vlákny mají následující vlastnosti:
- Minimální poloměr ohybu je nejméně 20 průměrů výrobku.
- Limity pracovních teplot jsou od - 60 do + 70 ° C. Je třeba poznamenat, že instalační práce optických kabelů mohou být prováděny při okolní teplotě nejméně - 10 ° C, aniž by došlo ke ztrátě vlastností hlavních prvků optického kabelu.
- Elektrický odpor je nejméně 2000 MΩ. Kromě toho musí izolace odolávat přepětí 20 kV AC a 10 kV DC.
- Izolace je schopna odolat krátkodobému proudu, který se šíří až do 105 kA, ale jeho doba trvání je povolena maximálně 60 ms.
- V závislosti na konkrétním modelu je tahová síla od 4 do 42 kN.
Výhody a nevýhody
Vedení z optických vláken mají ve srovnání se stejnými měděnými kabely řadu významných výhod:
- Není vystaven elektromagnetickému záření z okolních zdrojů, takže nezpůsobuje rušení;
- Vzhledem k absenci elektrického napětí ve spojovacích kabelech se provádí galvanické oddělení mezi zdrojem a přijímačem;
- Vysoká rychlost a vysoká průchodnost ve srovnání s možnostmi mědi;
- Dlouhá vzdálenost pro přenos signálu;
- Relativně nízký útlum signálu;
- Bezpečnost dat z důvodu nemožnosti bezkontaktního sběru dat a složitosti připojení k lince;
- Odolnost proti vandalismu - vzhledem k tomu, že výrobky z optických vláken nejsou přijímány v přijímacích místech, je jejich krádež zcela zbytečná.
Ale spolu s výše uvedenými výhodami má vlákno určité nevýhody. Nevýhody optických vláken zahrnují:
- Křehkost samotného materiálu, protože se snadno rozbije;
- Pro přenos a převod signálů vysílaných přes optické kabely je nutné speciální vybavení;
- V případě poškození kabelu z optických vláken není možné mezeru spojit, jako klasickou měděnou, zpravidla musíte vyměnit celou sekci;
- Relativně vysoká cena jak samotného kabelu, tak přídavných zařízení;
- Instalační práce smí provádět pouze odborně vyškolené osoby.