Оптический кабель и его разновидности

Оптический кабель и его разновидности

Автор superuser Опубликовано в: Полезные материалы Дата создания : 2016-06-22 Комментарии : 0

Сегодня поговорим с Вами об оптическом кабеле и его разновидностях.

Для начала, вспомним, что такое кабель? Кабель - это конструкция из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), или оптических волокон, заключенных в оболочку.

Оптический кабель это одна из разновидностей кабеля, жилы которого состоят из оптического волокна. Оптическое волокно - это нить из оптически прозрачного материала, как правило стекла или пластика. Волокно, отражая, переносит свет, а свет является одной из самых быстрых материй по возможности передавать оптические сигналы на огромные расстояния. Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, впервые был продемонстрирован еще в XIX веке, но из-за отсутствия соответствующих технологий использование его было затруднено. Масштабному переходу на волоконную оптику мешали высокие затухания в оптическом волокне. Только к 1983 году был освоен выпуск волокон, по которым передавалась одна мода (световой сигнал).

Как видите, лишь относительно недавно волоконно-оптический кабель стал применяться в качестве абонентской линии, а сегодня он считается основной средой для высокоскоростной передачи цифровой информации на большие расстояния. Для лучшего понимания работы волоконно-оптического кабеля удобнее всего рассмотреть его как световую трубку. Вспомните также из физики тот факт об оптике, что на границе двух сред с различными физическими свойствами, луч света может преломляться и отражаться.

Процесс производства волокна

Волоконно-оптический кабель - это всего лишь пучок волокон из чистого стекла. Волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготавливают из полиметилметакрилата, а оболочку из фторированных фторполимеров. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Сердцевина изготавливается из чистого материала (стекла и пластика) и имеет диаметр 9 мкм (для одномодового волокна), 50 или 62,5 мкм (для многомодового волокна). Оболочка имеет диаметр 125 мкм и состоит из материала с легирующими добавками, изменяющими показатель преломления. Используемые в телекоммуникации волокна, как правило, имеют диаметр 125 ±1 микрон.

Волоконно-оптические кабели выпускаются двух модификаций - одномодовые и многомодовые. Их ни в коем случае нельзя использовать вместе, они не совместимы.

Одномодовые используют для передачи сигнала на большие расстояния и в высокоточных системах, таких как цифровое кабельное телевидение. Его можно протянуть по зданию.

Многомодовые - дешевле, но уступают первому по качеству. Позволяет передать сигнал на малые расстояния, например, от дома к дому.

Первые широко применяются в телефонии, вторые - в построении компьютерных сетей.

Для классификации одномодовых волокон обычно используют стандарты серии G.65x Международного союза электросвязи (МСЭ-Т). Кроме того, характеристики таких волокон специфицированы в документе ISO/IEC 11801 (классы OS1 и OS2). Наиболее широкое распространение в сетях связи получило классическое волокно с несмещенной дисперсией, оно описано в рекомендации МСЭ-Т G.652.

Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру.

Классификация оптических кабелей

Существующие оптические кабели по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельную группу выделены подводные, объектовые и монтажные.

Магистральные - предназначены для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Этот вид кабеля должен обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Широкое применение в магистральных кабелях получило одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/122мкм. Длинна волны в таком кабеле 1,3 - 1,55 мкм.

Зоновые - служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125мкм. Длинна волны 1,3 мкм.

Городские - применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они расчитаны на короткие расстояния (до 10 км) и большое число каналов. Волокна - градиентные, 50/125 мкм. Длинна волны 0,85 и 1,3 мкм. Такие линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Подводные - предназначены для прокладки связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационнных участков.

Объектовые - служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видео\телефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевиденья, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль, и др.).

Монтажные - используются для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Он выполняются в виде жгутов или плоских лент.

Плюсы оптоволокна:

  • - низкие потери сигнала при передаче, а значит — большая длина трансляционных участков;
  • - хорошая защищенность от воздействий и помех;
  • - широкополосность, возможность передачи больших потоков данных;
  • - отличная электробезопасность;
  • - маленькие размеры и масса;
  • - оптическое волокно не интересно вандалам, так как это не цветной металл.

Минусы оптоволокна:

  • - оптоволокно не любит изгибы. Например оптоволокно способно выдержать изгиб радиусом в 5 мм, но световой сигнал через такой изгиб не пройдет. При монтаже оптического кабеля это необходимо учитывать;
  • - подверженность волоконных световодов радиации, за счет которой появляются пятна затемнения и возрастает затухание;
  • - водородная коррозия стекла, приводящая к микротрещинам световода и ухудшению его свойств.

Безопасность

Обсуждение особенностей оптоволокна нельзя считать законченным без упоминания о безопасности работы с ним. Стеклянные волокна настолько тонки, что их невозможно увидеть невооруженным глазом. Кусочек волокна может попасть в глаза прежде, чем вы успеете разглядеть его. Потенциально опасен для человека и излучатель оптического сигнала. Это может быть очень мощный лазер, который в состоянии нанести непоправимый ущерб здоровью.

Работая с оптическим кабелем, возьмите себе за правило никогда не смотреть в торец волокна, а для обследования кабелей обязательно использовать соответствующее оборудование.

Витая пара или оптоволокно?

Необходимость использования того или иного типа кабеля обосновывается такими факторами, как удобство монтажа, надежность, долговечность, простота использования, совместимость и, конечно, стоимость. Каждый из этих типов кабелей имеет свои достоинства и свои недостатки. Так, волоконно-оптические линии связи – это высокоскоростные линии связи. По оптике можно передавать 10, 100 или 1000 Мбит/с. Диапазон возможных пролетов может составлять до 15 км. Их надежность очень высокая: атмосферное электричество на них не влияет. Оптоволоконный кабель держит температуру от -60 до +50, поэтому ему не страшны никакие природные коллизии. Однако оптоволоконные линии связи достаточно дорогие, что можно отнести к их недостаткам. Для подключения оптоволоконного кабеля требуется дорогой сварочный аппарат и профессионально грамотные, обладающие соответствующими знаниями мастера. Есть и механические способы соединения оптоволоконного кабеля, но сварочные надежнее.

Скорость передачи информации 10, 100 и даже 1000 Мбит/с, диапазон пролетов линии связи – 170 - 300 метров, дешевизна и легкость монтажа – достоинства витой пары.

Витая пара – кабель недорогой: его стоимость в несколько раз меньше стоимости оптоволокна. Монтаж витой пары не доставляет больших хлопот. Однако линии связи, основанные на витой паре, нельзя назвать надежными, так как они подвержены влиянию электричества. Именно поэтому витая пара требует установки грозозащитных приспособлений, которые, кстати, абсолютную защиту не гарантируют.

Витая пара и оптоволокно – могут использоваться совместно.

Витая пара и оптоволокно вполне дополняют друг друга. К примеру, оптоволоконный кабель – для построения магистрали, а витая пара уже для создания сети внутри помещения.

Так что же все таки выбрать: финансовую экономию или качество, надежность и долговечность?

Безусловно, витая пара дешевле и доступнее оптоволокна. Но делая выбор, стоит задуматься, что выгоднее: один раз проложить дорогостоящий, но высокоэффективный, безопасный и надежный оптоволоконный кабель или перекладывать дешевую, но не столь долговечную витую пару? Оптический кабель позволяет за секунды увеличить скорость подключения, просто перенастроив оконечное оборудование. Витая пара имеет предел. Если есть потребность в высокоскоростной линии на гигабит и более, оптика – вне конкуренции. Даже если сегодня не возникает потребности в столь высокой скорости передачи информации, оптика – хороший задел на будущее, ведь гарантия на нее составляет более 25 лет. Максимальный срок службы витой пары исчисляется двумя десятками лет, ну, а гарантийный, как водится, значительно меньше.