Sistem optičkih vlakana funkcioniše tako što prenosi svetlosne impulse koje generiše emiter svetlosti koji se nalazi na jednom kraju vlakna. Ovaj sistem je struktura koja se sastoji od prozirnog, centralno smještenog jezgra od kvarcnog stakla okruženog školjkom i posebnim zaštitnim premazom.
U nastavku ćete saznati koje funkcije obavlja optički kabel, detaljno razmotriti prednosti optičkih vlakana i saznati na koje se tipove dijeli.
Optičko vlakno - konstrukcija
Korištenje odgovarajućih materijala kao jezgre i omotača optičkog kabla koji ima različite indekse prelamanja dovodi do toga da svjetlosni snop putuje samo u jezgri. Materijal jezgre ima veći indeks prelamanja i stoga postoji potpuna unutrašnja refleksija svjetlosti od omotača prema jezgru. Zaštitni premaz je izrađen od termoplastičnih materijala za zaštitu školjke. Pravi se razlika između jednomodnih i višemodnih vlakana: u dalekovodima se koriste samo jednomodna vlakna zbog značajnog smanjenja slabljenja, što je važno za dugačke vodove.
Zadaci
Osnovna svrha upotrebe optičkih kablova u elektroenergetskoj industriji je obezbeđivanje komunikacije između energetskih podstanica. To je zbog upotrebe moderne automatizacije za zaštitu vodova od posljedica kratkih spojeva. Sigurnosna automatika nalazi se na svakoj elektrani, a za njen normalan rad potrebna je brza veza između stanica. Visokonaponski nadzemni dalekovodi (110 kV) i ultravisoki naponi (220 i 400 kV) imaju značajnu dužinu. Korišćenje više vlakana u dalekovodima omogućava iznajmljivanje optičkih vodova drugim operaterima. Ovo omogućava stvaranje globalne optičke mreže namijenjene komercijalnoj upotrebi (Internet, telekomunikacije, multimedija, itd.).
Na videu: Kako funkcionira optičko vlakno?
Prednosti, vrste i vrste optičkih vlakana
Intenzivan rast upotrebe optičkih kablova u svijetu traje više od 40 godina. To je zbog brojnih prednosti optičkih vlakana. Najvažniji su: vrlo visoka propusnost jednog vlakna, nisko slabljenje signala čak i na velikim udaljenostima, mala veličina i mala težina, potpuna otpornost na radio smetnje i elektromagnetna polja. Zbog aktuelnih ekoloških problema, važna karakteristika vlakana je odsustvo bilo kakvog uticaja na okolinu, što je veoma važno pri projektovanju optičkih linija. Ove veze su uglavnom pouzdane, jednostavne za upotrebu, pružaju sigurnost na radnom mjestu i značajnu efikasnost, zbog čega postaju sve popularnije.
Vrste žica sa optičkim vlaknima u dalekovodima
Optički kablovi se proizvode u snopovima koji sadrže od desetina do nekoliko stotina vlakana u jednom snopu. Optički kablovi se mogu koristiti u dalekovodima kao: fazni provodnici (pod naponom) ili gromobranski provodnici (provodnici potencijala uzemljenja) i samonosivi dielektrik (dodatni kablovi u liniji koja sadrži samo optičke kablove). Postoji nekoliko vrsta provodnika povezanih sa optičkim vlaknima.
OPGW (Optical Ground Wire) su gromobrani koji se obično koriste u 110 kV nadzemnim dalekovodima.
Sa stanovišta dizajna, postoje dvije vrste žica:
- žice koje se sastoje od jedne središnje cijevi (od aluminija ili nehrđajućeg čelika) koja sadrži optička vlakna i vanjski sloj od aluminijskih legura,
- crijeva s nastavkom od nehrđajućeg čelika; sastoje se od nekoliko čeličnih žica koje formiraju jezgra i vanjskog sloja od aluminijskih legura. Optička vlakna su smještena u posebnu cijev od nehrđajućeg čelika i čine jezgru kabela.
Najvažnije prednosti ovih kablova su sledeće:
- mogućnost primjene u postojećim linijama (umjesto konvencionalnih čeličnih i aluminijskih žica kao što je AFL), u većini slučajeva bez potrebe za jačanjem konstrukcije stupa,
- jednostavna instalacija, korištenjem postojećeg kabla,
- pouzdanost i izdržljivost.
— optički kablovi bez metalnih elemenata. Napravljeni su od centralno smještenog FRP jezgra u obliku šipke okruženog višestrukim cijevima koje sadrže optička vlakna.
Između unutrašnjeg i spoljašnjeg omotača kabla nalaze se veoma jaka aramidna vlakna, koja ADSS kablovima daju adekvatnu mehaničku čvrstoću.
ADSS kablovi imaju blagi porast sag. Prilikom odabira priključka za ADSS kablove potrebno je uzeti u obzir i raspodjelu jakosti električnog polja između faznih žica, jer je u slučaju kiše ili visoke vlažnosti zraka vanjski omotač izložen mikro-pražnjenjima. Postavljanje žica u područje s previše električnog polja dovodi do brzog uništenja njihovog omotača. Rješenje ovog problema je korištenje poluvodičkih kabela, koji se zbog velike jačine elektromagnetnog polja obično koriste u vodovima s naponom ne većim od 110 kV. Pri višim naponima koriste se posebni kablovi od materijala otpornih na električna polja. Prilikom projektovanja ovjesa ADSS kablova na postojećim dalekovodima, potrebno je uzeti u obzir dodatno opterećenje nosivih konstrukcija i obezbijediti odgovarajuća ojačanja.
MASS (metalna samonosiva antena).) - samonoseće kablove od aluminijumske čelične žice u kombinaciji sa optičkim vlaknima. Vrlo su slični OPGW kablovima, ali ne pružaju gromobransku ili električnu funkciju u liniji. Iz tog razloga, MASS kablovi obično vise nešto niže od faznih žica.
Posebne primjene optičkih vlakana
Kontrola temperature u kablovskim vodovima
Jedna interesantna primena optičkih vlakana je DTS (Distributed Temperature Sensing) sistem koji se koristi za praćenje temperature visokonaponskih kablovskih vodova. Ova metoda se zasniva na promjeni slabljenja specijalnih vlakana ovisno o njihovoj temperaturi. Povratni provodnik energetskih kablova sadrži optička vlakna koja su povezana sa posebnim uređajem koji omogućava operativno praćenje temperature jezgre kabla i strukturnih poremećaja u njegovoj okolini, na primer, prilikom izvođenja radova u blizini kablovske linije (ovde se javlja fenomen vlakana). prigušenje se koristi ovisno o deformaciji vlakna). Ovaj sistem mogu koristiti mrežni operateri u hitnim situacijama kada postoji privremena potreba za opterećenjem dalekovoda velikom strujom. Ove informacije omogućavaju mrežnom operateru da unaprijed planira isključenja linija i izvrši odgovarajuće popravke. .
Optičko vlakno - kontrola temperature faznih provodnika u nadzemnim vodovima
Slično rješenje može se koristiti u nadzemnim dalekovodima. Specijalno optičko vlakno postavljeno u OPPC provodnik omogućava određivanje stvarne temperature faznih provodnika u datim vremenskim uslovima. Nadgledanje omogućava dispečeru da dinamički učita liniju i, u široj perspektivi, takozvano inteligentno upravljanje mrežom ili „pametne mreže“.
Trenutno su optičke komunikacijske linije čvrsto na svom položaju i ubrzano se razvijaju. Kablovi sa bakrenim jezgrama se brzo zamenjuju optičkim kablovima u svim delovima mreža. Tradicionalni komunikacioni kablovi sa bakrenim provodnicima zamenjuju se optičkim talasovodima, u kojima su nosilac informacija elektromagnetski talasi u infracrvenom opsegu. Prenos informacija putem optičkih kablova odvija se po principu totalne unutrašnje refleksije. Refleksija se postiže zahvaljujući zaštitnom premazu nanesenom na optičko vlakno (jezgro), na ovoj granici snop se potpuno reflektuje i širi duž talasovoda. Zbog sve većih zahtjeva koji se postavljaju pred telekomunikacione mreže, upotreba tehnologije optičkih vlakana postaje nezamjenjiva.
Za projektovanje trase optičke komunikacione linije i odabir željene vrste kabla potrebno je poznavati uslove rada, dizajn kabla i njegove tehničke parametre. Potražnja za komponentama optičkih komunikacijskih linija u stalnom je porastu. Dinamika rasta uočava se ne samo u segmentu okosnih mreža koje grade telekom operateri. Stalni porast broja optičkih instalacija primjetan je i u oblasti strukturiranih kablovskih sistema, što se objašnjava, prije svega, razvojem informacionih tehnologija. Već danas se postavljaju temelji za izgradnju brzih optičkih dalekovoda sa mogućnošću rada brzinom od 10 Gbit/s. Aplikacije koje integriraju glas, podatke i video postaju sve traženije, gdje je optička vlakna također najbolje rješenje.
Trenutno postoji veliki broj dizajna optičkih kablova, fokusiranih na različite uslove primene (polaganje unutar zgrada, u telefonskoj kanalizaciji ili u zemlji, optički kabl se može polagati uz železničke nosače, na dalekovode, u kanalizacione i vodovodne cevi, uz korita rijeka i dno jezera, uz autoputeve, uz strujne kablove.
Za mnoge primjene, optička vlakna su poželjnija zbog niza prednosti.
Prednosti optičkih kablova u odnosu na tradicionalne bakrene kablove:
- Otpornost na smetnje i smetnje, potpuna neosjetljivost kabla na vanjsku električnu buku i smetnje osigurava stabilan rad sistema čak iu slučajevima kada instalateri nisu obratili dovoljno pažnje na lokaciju obližnjih elektroenergetskih mreža itd.
- Odsustvo električne provodljivosti za optički kabl znači da su eliminisani problemi povezani sa promenama potencijala zemlje, kao što su oni koji se nalaze u elektranama ili železnicama. Ovo isto svojstvo eliminira rizik od oštećenja opreme uzrokovanih strujnim udarima od groma itd.
- Lakoća montaže, spajanja i montaže.
- Nema preslušavanja ili smetnji, što poboljšava kvalitet prenosa podataka.
- Male dimenzije i minimalna težina (do 2,2 mm vanjskog prečnika i težine 4 g/m za polimerno optičko vlakno, SIMPLEX simplex verzija). Izuzetno mala veličina optičkih vlakana i optičkih kablova omogućava vam da udahnete novi život u pretrpane kablovske kanale. Na primjer, jedan koaksijalni kabel zauzima istu količinu prostora kao 24 optička kabla, od kojih svaki navodno može prenijeti 64 video kanala i 128 audio ili video signala istovremeno.
- Mogućnost polaganja na velike udaljenosti.
- Najveći propusni opseg od bilo kojeg dostupnog medija za prijenos, širok propusni opseg optičkog vlakna omogućava istovremeni prijenos visokokvalitetnih video, audio i digitalnih podataka preko jednog optičkog kabla.
- Kablovi sa optičkim vlaknima sa malim gubicima omogućavaju prenos signala slike na velike udaljenosti bez upotrebe pojačala za usmjeravanje ili repetitora. Ovo je posebno korisno za sheme prijenosa na velike udaljenosti, kao što su sistemi za nadzor autoputa ili željeznice, gdje dionice od 20 km bez repetitora nisu neuobičajene.
- Bezvremenska komunikaciona linija, jednostavnom zamjenom terminalne opreme umjesto samih kablova, optičke mreže se mogu nadograditi da prenose više informacija. S druge strane, dio ili čak cijela mreža može se koristiti za potpuno drugačiji zadatak, na primjer, kombinovanje lokalne mreže i zatvorenog TV sistema u jednom kablu.
- Dug radni vek.
Glavni element optičkih kablova je optičko vlakno. Pravi se razlika između polimernih optičkih vlakana (POF), kvarcnih staklenih vlakana obloženih polimerom (PCF) i čistih kvarcnih staklenih vlakana visokog kvaliteta (GOF).
Za upotrebu u industrijskim okruženjima, LAPP Kabel nudi optičke kablove napravljene od polimernih optičkih vlakana i staklenih vlakana, kao i kombinovane kablove sa bakrenim jezgrama.
Većina kablova je posebno dizajnirana za fleksibilnu ugradnju u vučne lance.
Opšti koncept prenosa informacija preko optičkih kablova definisan je upotrebom kablova od polimernih vlakana (POF), vlakana obloženih polimerom (PCF) i kablova od staklenih vlakana (GOF).
Dostupni su i odgovarajući optički konektori, alati i prethodno montirani patch kablovi sa optičkim vlaknima.
Tipične primjene optičkih kablova sa (POF), (PCF):
- BUS sistemi za automatizaciju proizvodnje;
- u mašinstvu i proizvodnji industrijske opreme.
Zbog svojih posebnih svojstava, kablovi sa optičkim vlaknima (POF) nalaze svoju primenu:
- gdje je potreban pouzdan prijenos informacija;
- gdje je polaganje kablova prostorno ograničeno;
- kratke udaljenosti prenosa podataka (do 60 m).
Tipične primjene kabela s optičkim vlaknima (GOF)
Dizajniran za upotrebu tamo gdje je potrebno prenijeti velike količine podataka velikim brzinama i na velike udaljenosti (od 60 m do nekoliko kilometara), na primjer:
- u lokalnim računarskim mrežama LAN (Local Area Networks);
- u mrežama izgrađenim korištenjem MAN (Metropolitan Area Networks) tehnologije;
- u mrežama izgrađenim pomoću WAN (Wide Area Networks) tehnologije.
Osnovni konstruktivni elementi optičkih kablova
Može se razlikovati nekoliko glavnih grupa strukturnih elemenata: optička vlakna sa zaštitnim premazima, optički moduli, jezgre, energetski elementi, hidrofobni materijali, školjke i armatura. U zavisnosti od namene i uslova upotrebe, optički kablovi imaju određene dizajne.
Optičko vlakno (OF) je vrlo osjetljivo na vanjske utjecaje: mehanički pritisak i savijanje, temperaturu, vlagu. Za zaštitu od njih, na OM se mora nanijeti premaz. Standardizovani nazivni prečnik optičkog vlakna je 250 mikrona. Da bi se identifikovao OM, na premaz se nanosi sloj boje debljine 36 mikrona. Pouzdanost veze boje s premazom osigurava se intenzivnim ultraljubičastim zračenjem.
Glavni element optičkih kablova je optičko vlakno (OF), izrađeno od visokokvalitetnog kvarcnog čelika, koje osigurava širenje svjetlosnih signala.
Optičko vlakno se sastoji od središnjeg dijela s visokim indeksom prelamanja (jezgra) okruženog oblogom od materijala niskog indeksa prelamanja, kao što je prikazano na Sl. 1, vlakno karakteriziraju prečnici ovih regija; na primjer, 50/125 znači vlakno s promjerom jezgre od 50 μm i vanjskim prečnikom omotača od 125 μm.
Svjetlost se širi duž jezgre vlakna uzastopnim ukupnim unutrašnjim refleksijama na međuprostoru između jezgre i omotača; njegovo ponašanje je na mnogo načina slično onome što bi bilo kada bi upao u cijev čiji su zidovi prekriveni slojem ogledala. Međutim, za razliku od konvencionalnog ogledala, čija je refleksija prilično neefikasna, ukupna unutrašnja refleksija je u suštini blizu idealne - to je njihova fundamentalna razlika, omogućavajući svjetlosti da se širi na velike udaljenosti duž vlakna uz minimalne gubitke.
Zauzvrat, svjetlovodi se razlikuju ovisno o profilu indeksa prelamanja u smjeru od centra prema periferiji u poprečnom presjeku svjetlovoda. Vlakno na (sl. 2a) se naziva step-index i multimode vlakno jer postoji mnogo mogućih puteva, ili modova, za širenje svjetlosnog snopa. Ovo mnoštvo modova rezultira disperzijom impulsa (proširenjem) jer svaki mod putuje različitom putanjom kroz vlakno, pa stoga različiti načini imaju različita kašnjenja prijenosa s jednog kraja vlakna na drugi. Rezultat ovog fenomena je ograničenje maksimalne frekvencije koja se može efikasno prenijeti za datu dužinu vlakna; povećanje frekvencije ili dužine vlakna izvan granica u suštini uzrokuje spajanje uzastopnih impulsa, čineći ih nemogućim za razlikovanje. Za tipično višemodno vlakno, ovo ograničenje je približno 15 MHz * km, što znači da se video signal sa propusnim opsegom od, na primjer, 5 MHz može prenositi na maksimalnu udaljenost od 3 km (5 MHz x 3 km = 15 MHz * km). Pokušaj prijenosa signala na veću udaljenost rezultirat će progresivnim gubitkom visokih frekvencija.
Jednomodna vlakna, kako se nazivaju (slika 2b), vrlo su efikasna u smanjenju disperzije, a rezultujući propusni opseg od mnogo GHz * km čini ih idealnim za javne telefonske i telegrafske mreže (PTT) i kablovske televizijske mreže. Nažalost, ova vlakna malog promjera zahtijevaju visoku snagu, precizno poravnat, a samim tim i relativno skup laserski diodni emiter, što ih čini manje atraktivnim za mnoge aplikacije kratkog dometa za nadzor TV-a zatvorenog kruga.
U idealnom slučaju, vlakno sa istim propusnim opsegom kao jednomodno vlakno, ali sa istim prečnikom kao multimodno vlakno je potrebno da bi se omogućili jeftini LED predajnici. U određenoj mjeri, ove zahtjeve ispunjava multimodna vlakna s promjenom gradijenta indeksa prelamanja (slika 2, c). Podseća na višemodno vlakno sa stepenastim indeksom o kojem je gore diskutovano, ali indeks prelamanja njegovog jezgra nije ujednačen, lagano varira od maksimalne vrednosti u centru do nižih vrednosti na periferiji. To dovodi do dvije posljedice. Prvo, svjetlost putuje blago zakrivljenom putanjom, a drugo, što je još važnije, razlike u kašnjenju širenja između različitih modova su minimalne. To je zato što visoki modovi koji ulaze u vlakno pod većim uglom i putuju veću udaljenost zapravo počinju da se šire većom brzinom kako se udaljavaju od centra u područje gdje se indeks loma smanjuje i općenito putuju brže od nižeg. modovi reda koji ostaju blizu ose u vlaknu, u području visokog indeksa prelamanja. Povećanje brzine samo kompenzira veću pređenu udaljenost.
Gradijentna multimodna vlakna su poželjnija jer se, prvo, u njima širi manje modova i, drugo, njihovi uglovi upada i refleksije se manje razlikuju, te su stoga uvjeti prijenosa povoljniji.
Međutim, multimodna vlakna s gradiranim indeksom nisu idealna, ali i dalje pokazuju vrlo dobre vrijednosti propusnog opsega. Stoga je u većini zatvorenih sistema za TV nadzor kratke i srednje dužine izbor ove vrste vlakana poželjniji. U praksi, to znači da je propusni opseg samo rijetko parametar koji treba uzeti u obzir.
Međutim, to nije slučaj sa prigušenjem. Optički signal slabi u svim vlaknima brzinom koja zavisi od talasne dužine predajnika izvora svetlosti. Postoje tri talasne dužine na kojima je slabljenje optičkih vlakana obično minimalno, 850, 1310 i 1550 nm. Oni su poznati kao prozori transparentnosti. Za multimod sisteme, 850 nm prozor je prvi i najčešće korišten (najniža cijena). Na ovoj talasnoj dužini, kvalitetno procenjeno višemodno vlakno pokazuje slabljenje od oko 3 dB/km, što omogućava implementaciju TV komunikacija zatvorenog kruga na udaljenostima većim od 3 km.
Na talasnoj dužini od 1310 nm, isto vlakno pokazuje još niže slabljenje od 0,7 dB/km, čime se omogućava da se komunikacijski opseg proporcionalno poveća na približno 12 km. 1310 nm je ujedno i prvi operativni prozor za sisteme sa jednom modom optičkih vlakana, sa prigušenjem od oko 0,4 dB/km, koji u kombinaciji sa predajnicima laserske diode omogućava komunikacijske linije veće od 50 km. Drugi prozor transparentnosti od 1550 nm koristi se za stvaranje još dužih komunikacionih veza (slabljenje vlakana manje od 0,24 dB/km) (slika 3).
Razlika u vrijednostima slabljenja u različitim prozorima transparentnosti je prilično značajna, posebno u multimodnim vlaknima. Tabela 1 jasno ilustruje prednost jednomodnih vlakana u odnosu na višemodna.
Kako bi se osigurao stabilan rad vlakana i smanjio rizik od njihovog pucanja pod utjecajem uzdužnih i poprečnih naprezanja, vlakna su zaštićena primarnim i sekundarnim premazima. Primarni premaz, koji se nanosi u kontinuiranom sloju direktno na ljusku vlakna nakon što je izvučeno, štiti površinu vlakna od oštećenja i daje joj dodatnu mehaničku čvrstoću. Kao sekundarni premaz OM koriste se: cijev sa slobodno postavljenim OB sa primarnim zaštitnim premazom; kontinuirani polimerni premaz; trakasti element u koji se postavljaju OM sa primarnim zaštitnim premazom. U cjevasti element (cijev), koji djeluje kao sekundarni zaštitni premaz, obično se polažu slobodno postavljena vlakna s primarnim zaštitnim premazom bez uvijanja ili uvijanjem oko centralnog čvrstoće. Višemodni svjetlosni vodiči su lakši za proizvodnju, lakše je uvesti svjetlosne zrake u njih i lakše ih je spajati.
Višemodna vlakna karakterizira frekventni opseg izražen u megahercima. U specifikacijama je uobičajeno da se naznači ne širina pojasa, već takozvani koeficijent širokopojasnog pristupa koji je svojstven datom tipu vlakna, u megahercima pomnoženo s kilometrima (MHz x km). Za dati koeficijent širokopojasnog pristupa (označimo ga S), AF propusni opseg će zavisiti od dužine linije ili modifikacija sekcije regeneracije AF=S. Za višemodna vlakna 50/125, normalizirane S vrijednosti su 4001500 MHz*km. Za liniju od 10 km, širina pojasa je 40150 MHz. Što je linija duža, to je širina frekvencijskog pojasa manja, a samim tim i manja količina informacija koje se prenose.
U idealnom slučaju, samo jedan talas se širi duž jednomodnih vlakana. Imaju znatno manji koeficijent prigušenja (u zavisnosti od talasne dužine za 24 pa čak i 710 puta) u odnosu na multimodne i najveću propusnost, jer kod njih signal gotovo da nije izobličen (slika 4). Ali za to, prečnik jezgre vlakna mora biti srazmeran talasnoj dužini (u svakom slučaju, d< А < 10). Практически dc=8 10 мкм.
U zavisnosti od uslova rada, postavljaju se različiti zahtevi na dizajn kabla. Kabl koji se koristi na otvorenom, prije svega, mora biti zaštićen od atmosferskih utjecaja, kao što su sunčeva svjetlost, vlaga i promjene temperature. Kabl, koji je predviđen za polaganje u kablovskim bunarima, zahteva zaštitu od glodara. Ako je kabel obješen između nosača dalekovoda, važna je njegova mehanička čvrstoća. Prilikom odabira kabla, glavni fokus je obično na dva aspekta. Prva je sigurnost od požara, potreba za kojom se javlja ako je kabel položen u zatvorenom prostoru. Drugi aspekt je integritet i sigurnost svjetlovoda tokom skladištenja, instalacije i rada optičkog kabla. U svakoj od ovih faza, kabel je izložen mehaničkim, atmosferskim i drugim utjecajima koji mogu biti opasni za vlakno. Imajte na umu da ovdje ne govorimo o fizičkom uništavanju optičkog vlakna.
Najčešći materijal koji se koristi za izradu spoljašnjeg omotača optičkih kablova je polietilen. Ima odlične fizičke parametre (visoku čvrstoću, dobru otpornost na habanje, otpornost na ultraljubičasto zračenje, oksidaciju i druge hemijske uticaje) i dobra dielektrična svojstva. Polietilen ima dobru otpornost na prodiranje vlage, niske i visoke temperature, a ima i sposobnost da ne mijenja svoja fizička svojstva pod utjecajem promjena temperature okoline.
Posebnu pažnju treba obratiti na kablove od optičkih vlakana, čiji omotači ispunjavaju zahteve zaštite od požara. Osnova za izradu odgovarajućih školjki je polietilen, a potrebna svojstva postižu se dodavanjem posebnih kemijskih aditiva. U opisu optičkog kabla, prisustvo takvih svojstava najčešće se označava skraćenicom LSZH (Low Smoke Zero Halogen). Prisutnost nezapaljivog omotača na optičkom kablu, koji ne emituje halogene, značajno povećava njegovu cijenu, ali pri polaganju kabela u zatvorenom prostoru, u industrijskim objektima, u tunelima podzemne željeznice, međunarodni i nacionalni standardi zaštite od požara zahtijevaju upotrebu ovog tipa kabla.
Elementi za ojačanje
Da bi se povećalo dopušteno rastezanje optičkog kabela, elementi čvrstoće moraju biti uvedeni u njegov dizajn. Dozvoljena vrijednost istezanja od 1000-2000 N (njutna) može se postići upotrebom kevlara ili staklenih vlakana.
U pravilu, ovaj indikator je sasvim dovoljan za kabele opće namjene. Niti mogu formirati gust sloj ili se mogu ispreplitati. Vjeruje se da kevlarske niti pružaju veću zateznu čvrstoću. Međutim, staklena vlakna također štite od glodara i djeluju kao prepreka širenju vatre. Ponekad se koristi jedna središnja ili par bočnih šipki paralelno s kevlarskim nitima. Dodatni elementi napajanja mogu biti dielektrični ili metalni. Dizajn sa centralnim elementom čvrstoće tipičan je za kabl sa velikim brojem vlakana, koja su raspoređena u grupama oko elementa čvrstoće. Visoka dopuštena vlačna čvrstoća kod posebnih tipova kablova, kod kojih ova vrijednost mora biti desetine kilonjutona, postiže se čeličnim šipkama. U takvim kablovima, optička vlakna se često nalaze ne u termoplastičnim, već u čeličnim cijevima punjenim gelom. Zatezna svojstva karakteriziraju maksimalnu silu koja se može primijeniti u uzdužnom smjeru kabela bez promjene karakteristika optičkog vlakna. Kada se kabel rastegne, prvo se zahvaća sam omotač, a tek onda optičko vlakno.
Kao rezultat promjena temperature okoline, dužina kabela se prirodno povećava ili smanjuje. Dakle, grupa ovih karakteristika uključuje i temperaturni opseg u kojem se kabl može skladištiti, koristiti i instalirati.
Važni parametri za optičke kablove
Pritisna sila karakterizira dopuštenu silu kojom se kabel može sabijati u poprečnom smjeru, pod uvjetom da količina slabljenja u vlaknu ostane unutar normalnog raspona. Udarno opterećenje karakterizira otpornost kabela na udar.
Maksimalno savijanje kabla je još jedan važan parametar koji karakteriše najveći dozvoljeni radijus zakrivljenosti polaganja kablova. To se mora uzeti u obzir kada je u pitanju polaganje optičkog kabla, na primjer u cjevovode ili kabelske kanale. Minimalni dozvoljeni radijus savijanja često je unutar 15-20 promjera vanjskog omotača kabela. Ako zanemarite ovaj parametar, može se oštetiti integritet svjetlovoda u kabelu.
Torzija određuje sposobnost omotača kabla da pruži zaštitu vlaknu kada se omotač okreće oko svoje ose. Za kabl sa metalnim oklopom, dozvoljeni ugao uvijanja je manji nego za kabl bez oklopa.
Prodor vode je važan parametar za optički kabl, posebno ako je predviđen za spoljašnju upotrebu.
Indoor kabl
Tip omotača kabla u velikoj meri je određen uslovima rada. Za optički kabl koji će se koristiti u zatvorenom prostoru, glavne karakteristike su:
- Sigurnost od požara;
- dobra fleksibilnost i jednostavnost instalacije;
- montaža konektora direktno na optičko vlakno;
- odsustvo gela unutar omotača kabla;
- odsustvo metalnih elemenata.
Naravno, najvažnija karakteristika kabla za ugradnju unutar zgrade je njegova otpornost na vatru. Kabl mora imati omotač koji ne širi izgaranje, ne dimi, ne emituje halogene i druga toksična jedinjenja kada je izložen plamenu. Podrazumijeva se da ova svojstva posjeduju ne samo vanjski omotač, već i unutrašnji elementi strukture. Ove zahtjeve zadovoljava kabel sa čvrstim puferom (Tight-Buffer), u kojem je svako vlakno dodatno zatvoreno u omotač od 900 mikrona. Ova školjka pruža dovoljnu zaštitu od prodiranja vlage za relevantne radne uslove. Gusto baferovani optički kabl je sam po sebi lagan i veoma fleksibilan.
Za ugradnju unutar zgrada najčešće se koristi takozvani “suhi” kabel koji ne sadrži gel. Jedan od razloga zašto se ovaj tip kabla preporučuje za unutrašnju upotrebu je taj što gel može postati medij za širenje požara unutar omotača kabla, čak i ako sam vanjski omotač nije otporan na vatru. Drugi razlog je fenomen koji se ponekad naziva aksijalna migracija, što se može prevesti kao "protok gela".
Ako se za međuspratnu komunikaciju mrežnih segmenata koristi kabel koji sadrži gel, postoji velika vjerovatnoća da će ljeti biti gela u optičkoj mreži za povezivanje donjeg sprata, a posljedice toga mogu biti veoma katastrofalan. Umjesto curenja vodoodbojnog sastava, vlaga se može kondenzirati u vlaknastoj cijevi, što pogoršava parametre optičkog vlakna. Ovaj problem nastaje ako se kabel nalazi, na primjer, u negrijanom oknu.
Osim toga, to može dovesti do promjena u mehaničkim karakteristikama samog kabela. Činjenica je da količina optičkog vlakna u cijevi koja sadrži gel prelazi njenu dužinu; slobodno postavljanje vlakna u cijevi u normalnom stanju nalikuje spirali. Samo vlakno je puferirano prečnika 250 mikrometara (µm) i fiksirano je na spoju sa konektorima ili pigtail rukavima, odnosno na samo dve tačke. U slučaju vertikalnog rasporeda kabla, zajedno sa gelom, vlakno se takođe kreće odozgo prema dole, usled čega se u gornjem delu kabla vlakno ispravlja i može biti u zategnutom stanju.
Sada se sva zatezna sila primijenjena na vanjski omotač jednako prenosi na vlakno koje nema dodatnu dužinu. Istezanje vanjske ljuske može se dogoditi, na primjer, u toploj sezoni kao rezultat prirodnog povećanja dužine s porastom temperature. U konačnici, to će dovesti do promjena u karakteristikama vlakana, mikropukotina, ili čak do kidanja svjetlosnog vodiča iz optičkog konektora. U donjem dijelu vertikalno postavljenog kabela, naprotiv, postojat će višak vlakana, što također može utjecati na mehaničku čvrstoću kabela i, posljedično, na pouzdanost optičke komunikacijske linije u cjelini.
Za kablove koji se koriste u zatvorenom prostoru, poželjno je ugraditi konektore direktno na vlakno. U ovom slučaju, dodatno se pričvršćuje na gusti tampon promjera 900 mikrona, što u određenoj mjeri omogućava oslobađanje mogućeg naprezanja optičkog vlakna.
Osim toga, implementacija tehnologije Fiber to the Desk zasniva se na povezivanju radnih stanica sa SCS-om pomoću optičkog kabla, koji se mora završiti u posebnoj utičnici. Takve utičnice nisu pogodne za montažu kaseta za spajanje zavarenih spojnih čaura, ali zahtijevaju montažu konektora direktno na vlakno. Tight Buffer kabel sa puferom od 900 µm je najprikladniji za ovaj zadatak.
Vanjski kabel
Vrste optičkih kablova za vanjske instalacije danas su vrlo raznolike, što se objašnjava radnim uvjetima i načinima njihove instalacije. Takvi kablovi se mogu podijeliti u dvije grupe: oni koji se mogu direktno ukopati u zemlju i oni koji se polažu u posebne kanalizacije. Odvojeno možete istaknuti i kablove koji su okačeni na otvorenom prostoru između stubova na nosećem kablu ili na konzolama duž zgrada.
Kablovi obješeni između nosača dalekovoda moraju imati minimalnu težinu, ali istovremeno pružati dobru zaštitu od štetnog djelovanja sunčevog zračenja i biti potpuno dielektrični. Osim toga, njihova školjka mora pouzdano obavljati svoje zaštitne funkcije ne samo pri niskim ili visokim temperaturama, već i pri čestim promjenama temperature.
Međutim, glodari za kablove instalirane u telekomunikacijsku kanalizaciju mogu biti još veći problem. Metalni ili nemetalni oklop, gusti sloj niti od fiberglasa - to su načini za rješavanje ovog problema. Da bi se smanjila sila trenja pri uvlačenju kabela u kabelske kanale, njegov vanjski omotač mora imati nizak koeficijent trenja i biti vrlo čvrst. To se postiže upotrebom posebnih materijala, na primjer, poliamida (PA). Posebnu pažnju treba obratiti na zaštitu kabla od prodiranja vlage, uzimajući u obzir mogućnost poplave kablovskih kanala vodom. U ovom slučaju, najbolji kabel je onaj koji sadrži optička vlakna u termoplastične cijevi punjene gelom. Ako postoji samo jedna takva cijev u kablu, onda se zove Uni Tube, ako ima više cijevi, zove se Multi Tube.
Svaki tip kabla ima svoje prednosti i nedostatke, a potrebno je da odaberete Uni Tube ili Multi Tube u zavisnosti od konkretnog zadatka. Na primjer, radi lakšeg korištenja, kablovi s više od 12 vlakana općenito imaju dizajn s više cijevi. To je zbog činjenice da je kaseta za montažu zavarenih spojeva, u koju je umetnuta cijev koja sadrži vlakna, najčešće dizajnirana za samo 12 vlakana. Osim toga, u pločama za unakrsno povezivanje i razvodnim kutijama, optički konektori su također često raspoređeni u grupe od 12. Stoga, ako trebate koristiti 16-žilni kabel, bolje je odabrati Multi Tube, u kojem svaki od četiri cijevi sadrže četiri svjetlosna vodiča. Za održavanje okruglog oblika kabla, zajedno sa četiri cijevi punjene gelom, potrebno je koristiti još jedan par plastičnih šipki. Na primjer, 24-žilni kabel sadrži šest cijevi od četiri vlakna ili četiri cijevi od šest vlakana.
U višecevnom kablu, cevi koje sadrže vlakna postavljene su oko centralnog elementa čvrstoće. Ovaj kabel ima veće dopušteno rastezanje od Uni Tube. Naravno, teži je i ima veći poprečni presjek. Za ukopavanje u zemlju to nije od presudne važnosti, ali kod uvlačenja takvog kabla u telekomunikacionu kanalizaciju može direktno zavisiti od prečnika kabla koji se polaže. Sa ekonomske tačke gledišta, Uni Tube kabl je poželjniji.
Također, ne zaboravite na dužinu kabela koji se može uvući u kabelski kanal. Ovaj faktor prije svega treba uzeti u obzir pri izračunavanju broja spojnica koje su potrebne za spajanje optičkih vlakana. Odmah napominjemo da se dužina kabla koji se fizički može uvući u kanalizaciju razlikuje od dužine koja bi garantovala pouzdan rad optičke komunikacione linije.
Činjenica je da se tokom procesa instalacije kabel sukcesivno provlači kroz niz telekomunikacionih bunara, među kojima je razmak nekoliko desetina metara. Kako se ovi bunari ne nalaze u pravoj liniji, kabl se mora stalno savijati, rastezati i uvijati. Svi ovi mehanički efekti mogu uzrokovati stvaranje mikropukotina u optičkom vlaknu, koje mogu uzrokovati štetu tek nakon nekoliko godina.
Osim toga, kada se veliki dijelovi kabela provlače kroz šahtove, vanjski omotač se može istrošiti ili izgrebati toliko da gubi svoje zaštitne funkcije. Stoga je preporučena dužina kabla za zatezanje kroz telekomunikacione bunare 1-1,5 km. Naravno, prvo možete zategnuti 1 km kabla u jednom smjeru, a zatim ga odmotati od namotaja i zategnuti još 1 km u drugom. Rezultat će biti segment dug 2 km, ali samo visoko kvalificirani stručnjaci mogu obavljati takav posao.
Ako je potrebno kabl zakopati u zemlju, prije svega vrijedi razmisliti o zaštiti od glodara i održavanju mehaničke čvrstoće, kao i uzeti u obzir utjecaj ultraljubičastog zračenja, prisutnost glatkog omotača i radne uvjete pri posebnom niske temperature. U pravilu se takav kabel polaže u rov pomoću posebnih mehaničkih sredstava. I Uni Tube i Multi Tube kablovi se mogu koristiti za kopanje u zemlju. Zaštita od glodara može se implementirati u istoj mjeri u svakom od njih, ali će zaštita od vlage u Multi Tube-u biti mnogo učinkovitija ako se prostor između cijevi koje sadrže vlakna dodatno popuni hidrofobnim sastavom. Osim toga, u kablu Multi Tube moguće je postići veću vrijednost dozvoljenog uzdužnog rastezanja, jer se u dizajnu kabla, pored kevlara ili staklenih vlakana, nalazi i centralni element čvrstoće.
Optički kablovi za podmorske komunikacije na velikim udaljenostima
Podvodne dalekovodne optičke komunikacijske linije prvenstveno su povezane s međunarodnim linijama. Optički kablovi za podvodne sisteme na velike udaljenosti su strukturalno složeni i radno intenzivni za proizvodnju. Ovi kablovi moraju sadržavati elemente koji štite optička vlakna od vlage i atomskog vodika. Kablovi se moraju proizvoditi u velikim konstrukcijskim dužinama, a sva optička vlakna duž konstrukcijske dužine kabla ne smiju imati zavare.
U radnom opsegu talasnih dužina, vlakna moraju imati niske vrednosti koeficijenta prigušenja, hromatske i polarizacione disperzije. Stoga se u savremenim uslovima za optička vlakna u podmorskim kablovima biraju vlakna sa pomakom disperzije različitom od nule.
Podmorski optički kablovi se odlikuju visokim vrednostima mehaničkih parametara istezanja i gnječenja. Tipično, sortiranje ovih kablova prema mehaničkim parametrima podrazumeva proizvodnju obalnih kablova (sa najvećim vrednostima mehaničkih parametara), kablova za zonu morskog ribolova (najčešće su ovi kablovi zakopani u dno) i kablova za duboko morsku zonu. U Crnom moru podmorski kablovi moraju biti dodatno otporni na sumporovodik.
Horizontalna optika
Uz rastuće zahtjeve novih mrežnih aplikacija, upotreba optičkih tehnologija u strukturiranim kablovskim sistemima postaje sve važnija. Koje su prednosti i karakteristike upotrebe optičkih tehnologija u podsistemu horizontalnih kablova, kao i na radnim mestima korisnika?
Glavne prednosti optike uključuju najveću širinu pojasa od svih mogućih prijenosnih medija, uključujući upletene bakrene i koaksijalne kabele, kao i najduži raspon prijenosa podataka uz najnižu cijenu aktivne opreme i rada.
Optički segmenti mogu biti i do 20 puta duži od bakarnih. Tipično višemodno vlakno namijenjeno upotrebi u LAN-u danas ima propusni opseg veću od 500 MHz po kilometru dužine. Budući da postojeći SCS standardi definiraju dužinu horizontalnog optičkog ožičenja od tačke razvoda poda do pretplatničke utičnice kao 100 m, svaka takva veza obezbjeđuje propusni opseg od nekoliko GHz. Nedavni napredak u tehnologiji multimodnih vlakana omogućava još veće brzine prijenosa
Dakle, optičko vlakno ima karakteristike koje daleko prevazilaze zahtjeve današnjih standarda brzine Etherneta (100 Mbit/s) za povezivanje radnih mjesta, te vam omogućavaju da se lako prebacite na nove protokole za prijenos podataka, kao što su, na primjer, 1 i 10 Gigabit Ethernet ili brzi bankomat.
Govoreći o mogućnostima modernizacije, treba napomenuti da su svojstva optičkog vlakna praktično neovisna o brzini prijenosa podataka u mreži, budući da ne postoje mehanizmi (na primjer, preslušavanje) koji dovode do degradacije svojstava optičko vlakno sa sve većom brzinom mrežnih protokola. Jednom kada je optičko vlakno instalirano i testirano u skladu sa standardima, kablovska veza može raditi pri brzinama od 1, 10, 100, 500, 1000 Mbps ili 10 Gbps.
Ovo osigurava da će danas instalirana kablovska infrastruktura moći podržati bilo koju mrežnu tehnologiju u narednih 10-15 godina, ili čak i više. Samo jedan prenosni medij u SCS-u zadovoljava ove zahtjeve - optika. Optički kablovi se koriste u telekomunikacionim mrežama više od 25 godina, a nedavno su našli i široku upotrebu u kablovskoj televiziji i LAN-ovima.
U LAN-ovima se uglavnom koriste za izgradnju kablovskih kanala okosnica između zgrada i u samim zgradama, istovremeno omogućavajući brzi prijenos podataka između segmenata ovih mreža. Međutim, razvoj modernih mrežnih tehnologija aktuelizuje upotrebu optičkih vlakana kao glavnog medija za direktno povezivanje korisnika.
Strukturirani kablovski sistemi, koji koriste optička vlakna i za trank i za horizontalno kabliranje, pružaju korisnicima niz značajnih prednosti: fleksibilniji dizajn, manji otisak zgrade, veću sigurnost i bolju upravljivost.
Upotreba optičkih vlakana na radnim mjestima omogućit će u budućnosti prelazak na nove mrežne protokole, kao što su Gigabit i 10 Gigabit Ethernet, uz minimalne troškove. To je moguće zahvaljujući brojnim nedavnim napretcima u tehnologiji optičkih vlakana:
- višemodno optičko vlakno sa poboljšanim optičkim karakteristikama i propusnim opsegom;
- optički konektori malog oblika, koji zahtijevaju manje površine i manje troškove instalacije;
- Planarne laserske diode s vertikalnom šupljinom pružaju prijenos podataka na velike udaljenosti po niskoj cijeni.
Širok spektar rješenja za sisteme optičkih kablova u zgradi osigurava glatku, ekonomski isplativu tranziciju sa bakrenih na potpuno optičke strukturirane kablovske sisteme.
Standardna oznaka za optičke kablove
Gotovo svi evropski proizvođači označavaju optičke kablove u skladu sa standardnim sistemom DIN VDE 0888. Prema ovom standardu, svakom tipu kabla je dodeljen niz slova i brojeva koji sadrže sve karakteristike optičkog kabla.
Na primjer, I-V(ZN)H 1×4 G50/125 označava kabel za upotrebu u zatvorenom prostoru [I]. Vlakna se nalaze u gustom puferu prečnika 900 mikrona [V], sa nemetalnim elementima čvrstoće, sa nezapaljivim omotačem koji ne puši [N]. Broj vlakana 4. Multimod tip vlakana sa veličinama jezgra i omotača vlakana od 50 i 125 µm, respektivno.
A/IDQ(ZN)(SR)H 1×8 G50/125 označava kabl za spoljašnju i unutrašnju upotrebu. Vlakna su smještena u središnju cijev ispunjenu vodoodbojnom smjesom. Kevlar ili staklena vlakna u metalnom valovitom oklopu. Spoljni omotač LSZH, malo dima, ne emituje halogene tokom sagorevanja [H]. Jedna cijev sa osam vlakana. Višemodni tip vlakana sa veličinama jezgra i omotača vlakana od 50 i 125 µm, respektivno.
ADF(ZN)2Y(SR)2Y 6×4 E9/125 kabl za spoljašnju upotrebu [A]. Ima dvije polietilenske školjke: vanjsku i unutrašnju, između kojih se nalazi metalni oklop u obliku valovite trake. Vlakna su smještena u šest cijevi, po četiri u svakoj. Unutrašnjost cijevi, kao i praznine između cijevi, ispunjene su vodoodbojnom kompozicijom. Kevlar niti i centralni nemetalni element koriste se kao komponente napajanja. Tip vlakna: single-mode [E9/125] sa jezgrom i veličinama omotača vlakana od 9 i 125 µm, respektivno.
Novi standardi i tehnologije
Poslednjih godina na tržištu se pojavilo nekoliko tehnologija i proizvoda koji znatno olakšavaju i pojeftinjuju korišćenje optičkih vlakana u sistemu horizontalnih kablova i povezivanje sa radnim stanicama korisnika.
Među ovim novim rješenjima, prije svega, izdvojio bih optičke konektore malog formata (small form factor konektori), planarne laserske diode sa vertikalnom šupljinom VCSEL (vertical cavity surface emiting lasers) i optička multimodna vlakna nove generacije OM-3.
Treba napomenuti da nedavno odobreni tip multimodnog optičkog vlakna OM-3 ima propusni opseg veću od 2000 MHz/km pri dužini laserskog snopa od 850 nm. Ova vrsta vlakana omogućava sekvencijalni prijenos tokova podataka protokola 10 Gigabit Ethernet na udaljenosti od 300 m. Upotreba novih tipova multimodnih optičkih vlakana i 850nm VCSEL lasera osigurava najnižu cijenu implementacije 10 Gigabit Ethernet rješenja.
Razvoj novih standarda optičkih konektora učinio je optičke sisteme ozbiljnom konkurencijom bakarnim rešenjima. Tradicionalno, optički sistemi su zahtijevali dvostruko više konektora i patch kablova od bakra; telekomunikacijske lokacije zahtijevale su mnogo veću površinu za smještaj optičke opreme, kako pasivne tako i aktivne.
Optički konektori malog formata, koje su nedavno predstavili brojni proizvođači, pružaju dvostruko veću gustinu portova od prethodnih rješenja jer svaki konektor malog formata sadrži dva optička vlakna umjesto samo jednog.
Istovremeno, smanjuju se veličine i pasivnih optičkih elemenata - unakrsnih spojeva itd. i aktivne mrežne opreme, što omogućava smanjenje troškova instalacije četiri puta (u odnosu na tradicionalna optička rješenja).
Treba napomenuti da su američka tijela za standardizaciju EIA i TIA 1998. godine odlučila da ne regulišu upotrebu nijednog specifičnog tipa optičkih konektora malog formata, što je dovelo do pojave na tržištu šest vrsta konkurentskih rješenja u ovoj oblasti: MTRJ , LC, VF-45, Opti Jack, LX 5 i SCDC. Danas postoje i novi razvoji.
Najpopularniji minijaturni konektor je konektor tipa M-TRJ, koji ima jedan polimerni vrh sa dva optička vlakna unutra. Njegov dizajn je razvio konzorcijum kompanija predvođenih AMP Netconnect-om na osnovu multi-fiber MT konektora razvijenog u Japanu. AMP Netconnect je danas obezbijedio više od 30 licenci za proizvodnju ovog tipa MTRJ konektora.
MTRJ konektor u velikoj meri duguje svoj uspeh svom spoljašnjem dizajnu, koji je sličan onom kod 8-pinskog modularnog bakrenog RJ-45 konektora. Performanse MTRJ konektora su značajno poboljšane poslednjih godina AMP Netconnect nudi MTRJ konektore sa ključevima za sprečavanje pogrešnog ili neovlašćenog povezivanja na kablovski sistem. Osim toga, brojne kompanije razvijaju single-mode verzije MTRJ konektora.
LC konektori su prilično traženi na tržištu rješenja optičkih kablova. Dizajn ovog konektora zasniva se na upotrebi keramičkog vrha prečnika smanjenog na 1,25 mm i plastičnog kućišta sa spoljnim polugastim zasunom za fiksiranje u utičnicu priključne utičnice.
Konektor je dostupan u simpleks i dupleks verziji. Glavna prednost LC konektora je nizak prosječan gubitak i njegova standardna devijacija, koja iznosi samo 0,1 dB. Ova vrijednost osigurava stabilan rad kabelskog sistema u cjelini. Instalacija LC viljuške slijedi standardnu proceduru epoksidnog lijepljenja i poliranja. Danas su konektori našli svoju upotrebu među proizvođačima 10 Gbit/primopredajnika.
SCS industrija je napravila svoj izbor u korist MTRJ i LC konektora. Postoje i single-mode MTRJ konektori, čija je karakteristika kratko vrijeme instalacije. Za ugradnju konektora nema potrebe za korištenjem epoksidnog ljepila ili poliranja ferula, potrebno je samo očistiti i isjeckati vlakno i zatim ga ugraditi u konektor.
Postoji niz vlasničkih rješenja za korištenje u horizontalnim kablovskim sistemima, među kojima možemo istaknuti, na primjer, sistem Volition Network Solutions od 3M. Koristi konektore tipa VF-45.
VF-45 konektor je otprilike upola manji od duplex SC konektora i nema vrh za centriranje. Za poravnavanje optičkih vlakana koristi žljebove u obliku slova V, a sam konektor i utikač opremljeni su zaštitnim zatvaračem koji se pomiče vodoravno kada su poravnati.
Pored hibridnih optičkih kablova koji imaju VF-45 konektore na jednoj strani i ST, SC ili druge konektore na drugoj, 3M je nedavno izbacio VF-45 utikač, dizajniran za instalaciju na terenu i omogućava brz završetak kablova na tačkama konsolidacije. Osim toga, za kreiranje optičkih mreža visoke sigurnosti, kompanija nudi šest varijanti VF-45 sa kodiranjem u boji i sigurnosnim ključevima.
Iako su VF-45 konektori prvobitno bili dizajnirani za aplikacije horizontalnih optičkih kablova, mogu se koristiti i u aplikacijama okosnice. Kompanija ZM takođe smatra jednim od svojih najvećih dostignuća to što trenutno cena mrežnog adaptera opremljenog VF-45 konektorom ne prelazi 100 dolara (slika 5).
Još jedan konektor dizajniran za implementaciju rješenja za kabliranje od vlakana do stola je OptiJack-FJ konektor iz Panduita.
Ima dva odvojena keramička vrha prečnika 2,5 mm, a oblik odgovara 8-pinskom bakrenom RJ-45 konektoru. OptiJack-FJ moduli se mogu koristiti sa Panduit MiniCorn utičnicama i patch panelima.
Dakle, SFFC komponente, zajedno sa novim VCSEL laserima (laseri sa karakteristikama svojstvenim tradicionalnim laserskim izvorima, i niskom cijenom uporedivim sa konvencionalnim LED diodama), omogućavaju donošenje optičkih tehnologija velike brzine direktno na radno mjesto korisnika.
Anna FRIESEN, tehnički savjetnik u U. I. LAPP GmbH.
Unutra su dijagrami, gifovi, tabele i mnogo zanimljivog teksta.
Spreman si?
Uslovna klasifikacija
Za razliku od poznatog kabla sa upredenom paricom, koji, bez obzira na mjesto primjene, ima približno isti dizajn, optički komunikacioni kablovi mogu imati značajne razlike u zavisnosti od obima primene i lokacije ugradnje.Sljedeće glavne vrste optičkih kablova za prijenos podataka mogu se razlikovati na osnovu opsega primjene:
- Za ugradnju unutar zgrada;
- za kablovske kanale, neoklopne;
- za kabelske kanale, blindirane;
- za polaganje u zemlju;
- suspendirani samonosivi;
- sa kablom;
- pod vodom.
Kabel za ugradnju unutar zgrada
Optički kablovi za polaganje unutar zgrada dijele se na distribucijske, od kojih se formira mreža u cjelini, i na pretplatničke kablove koji se koriste direktno za polaganje kroz prostor do krajnjeg korisnika. Poput upredenih para, optika se polaže u nosače kablova, kablovske kanale, a neke marke se mogu razvući i duž spoljnih fasada zgrada. Tipično, takav kabel se vodi do međuspratne razvodne kutije ili direktno do priključne tačke pretplatnika.
Dizajn optičkih kablova za ugradnju u zgrade uključuje optičko vlakno, zaštitni omotač i središnji element čvrstoće, kao što je snop aramidnih niti. Optika ugrađena u zatvorenom prostoru ima posebne zahtjeve za zaštitu od požara, kao što su neširjenje sagorijevanja i niska emisija dima, pa se kao omotač za njih koristi poliuretan, a ne polietilen. Ostali zahtjevi su mala težina kabla, fleksibilnost i mala veličina. Iz tog razloga, mnogi modeli imaju lagani dizajn, ponekad s dodatnom zaštitom od vlage. Pošto je dužina optike unutar zgrada obično mala, slabljenje signala je neznatno i ne utiče na prenos podataka. Broj optičkih vlakana u takvim kablovima ne prelazi dvanaest.
Postoji i neka vrsta križanja između "buldoga i nosoroga" - optički kabel, koji dodatno sadrži kabel upletene parice.
Neoklopni kanalizacioni kabl
Neoklopna optika se koristi za ugradnju u kanalizaciju, pod uslovom da na njih nema vanjskih mehaničkih utjecaja. Takođe, takav kabl se polaže u tunele, kolektore i zgrade. Ali čak iu slučajevima kada nema vanjskog utjecaja na kabel u kanalizaciji, on se može položiti u zaštitne polietilenske cijevi, a ugradnja se vrši ručno ili pomoću posebnog vitla. Karakteristična karakteristika ovog tipa optičkog kabla je prisustvo hidrofobnog punila (komaunda), koji garantuje sposobnost rada u kanalizacionim uslovima i pruža određenu zaštitu od vlage.
Oklopljeni kanalizacioni kabl
Oklopni kablovi od optičkih vlakana koriste se u prisustvu velikih vanjskih opterećenja, posebno vlačnih opterećenja. Rezervacije mogu biti različite, trakaste ili žičane, potonje je podijeljeno na jednoslojne i dvoslojne. Kablovi sa oklopom od trake koriste se u manje agresivnim uvjetima, na primjer, kada se polažu u kablovske kanale, cijevi, tunele i mostove. Oklop trake je glatka ili valovita čelična cijev debljine 0,15-0,25 mm. Korugiranje, pod uslovom da je to jedini sloj zaštite kabla, je poželjno, jer štiti optičko vlakno od glodara i generalno povećava fleksibilnost kabla. Za teže uslove rada, na primjer, pri polaganju u zemlju ili na dno rijeka, koriste se kablovi sa žičanim oklopom.
Kabl za polaganje u zemlju
Za polaganje u zemlju koriste se optički kablovi sa jednožilnim ili dvožilnim žičanim oklopom. Koriste se i ojačani kablovi sa oklopom trake, ali znatno rjeđe. Optički kabel se polaže u rov ili pomoću kablovskih slojeva. Ovaj proces je detaljnije opisan u mom drugom članku na ovu temu, koji daje primjere najčešćih tipova kabelskih slojeva. Ako je temperatura okoline ispod -10 o C, kabel se prethodno zagrijava.
U uvjetima vlažnog tla koristi se model kabela, čiji je optički dio zatvoren u zapečaćenu metalnu cijev, a oklopna žica je impregnirana posebnim vodoodbojnim spojem. Tu na scenu stupaju proračuni: inženjeri koji rade na polaganju kablova ne smiju dozvoliti da vlačna i tlačna opterećenja pređu dozvoljene granice. U suprotnom, bilo odmah ili tokom vremena, optička vlakna mogu biti oštećena, čineći kabel neupotrebljivim.
Oklop također utiče na dozvoljenu zateznu silu. Optički kablovi sa dvoslojnim oklopom mogu izdržati silu od 80 kN, jednoslojni kablovi - od 7 do 20 kN, a trakasti oklop garantuje „opstanak“ kabla pod opterećenjem od najmanje 2,7 kN.
Viseći samonosivi kabl
Viseći samonosivi kablovi se montiraju na postojeće nosače nadzemnih komunikacionih vodova i visokonaponskih dalekovoda. Ovo je tehnološki jednostavnije od polaganja kabla u zemlju, ali postoji ozbiljno ograničenje prilikom ugradnje - temperatura okoline tokom rada ne bi trebalo da bude niža od -15 o C. Viseći samonosivi kablovi imaju standardni okrugli oblik, zbog čega opterećenja vjetrom na konstrukciju su smanjena, a razmak između nosača može doseći sto metara ili više. Dizajn samonosećih visećih optičkih kablova obavezno sadrži centralni energetski element - centralni element čvrstoće od fiberglasa ili aramidnih niti. Zahvaljujući potonjem, optički kabel može izdržati velika uzdužna opterećenja. Viseći samonosivi kablovi sa aramidnim nitima koriste se u rasponima do jedan kilometar. Još jedna prednost aramidnih niti, pored njihove čvrstoće i male težine, je da je aramid po prirodi dielektrik, odnosno da su kablovi napravljeni na njegovoj osnovi sigurni, na primjer, kada ih udari grom.
U zavisnosti od strukture jezgra, postoji nekoliko vrsta nadzemnog kabla:
- Kabl sa profilisanim jezgrom - sadrži optička vlakna ili module sa ovim vlaknima - kabl je otporan na istezanje i kompresiju;
- Kabl sa upletenim modulima - sadrži optička vlakna, labavo položen, kabl je otporan na istezanje;
- Kabl sa jednim optičkim modulom - jezgra ovog tipa kabla nema napojne elemente, jer se nalaze u omotaču. Takvi kablovi imaju nedostatak što je nezgodna identifikacija vlakana. Međutim, oni imaju manji promjer i pristupačniju cijenu.
Optički kabl sa užetom
Optički kablovi za užad su vrsta samonosivih kablova koji se koriste i za instalaciju iz vazduha. U takvom proizvodu kabel može biti nosiv i namotan. Postoje i modeli kod kojih je optika ugrađena u gromobranski kabel.
Ojačanje optičkog kabla kablom (profilirano jezgro) smatra se prilično efikasnom metodom. Sam kabel je čelična žica zatvorena u poseban omotač, koji je zauzvrat spojen na omotač kabela. Slobodni prostor između njih ispunjen je hidrofobnim punilom. Često se ovaj dizajn optičkog kabla sa kablom naziva „osmica“ zbog njegove vanjske sličnosti, iako ja lično imam asocijacije na preterano hranjene „rezance“. "Osmice" se koriste za polaganje nadzemnih komunikacijskih vodova s rasponom ne većim od 50-70 metara. Postoje neka ograničenja u radu takvih kablova, na primjer, osmica sa čeličnim kabelom ne može se objesiti na dalekovode. Nadam se da nema potrebe objašnjavati zašto tačno.
Ali kablovi sa namotanim kablom za zaštitu od groma (gromobranski kabl) mogu se lako montirati na visokonaponske dalekovode, pričvršćujući se na žicu za uzemljenje. Kabl za uzemljenje koristi se na mjestima gdje postoji opasnost od oštećenja optike od strane divljih životinja ili lovaca. Može se koristiti i na dužim letovima od obične osmice.
Podmorski optički kabl
Ova vrsta optičkog kabla se izdvaja od svih ostalih, jer je položena u suštinski drugačijim uslovima. Gotovo sve vrste podmorskih kablova su oklopljene na ovaj ili onaj način, a stupanj oklopa ovisi o topografiji dna i dubini ukopa.
Razlikuju se sljedeće glavne vrste podmorskih kabela (prema vrsti oklopa):
- Not armoured;
- Pojedinačna (jedan korak) rezervacija;
- Poboljšana (jednoslojna) rezervacija;
- Ojačani kameni (dvoslojni) oklop;
Detaljno sam pogledao dizajn podmorskog kabela prije više od godinu dana u ovom članku, pa ću ovdje dati samo kratke informacije sa slikom:
Paradoksalno, ne postoji direktna korelacija između oklopa kabla i dubine ukopavanja, jer pojačanje štiti optiku ne od visokih pritisaka na dubini, već od aktivnosti morskog života, kao i mreža, koča i sidara ribarskih plovila. Ova korelacija je suprotna – što je bliže površini, to je više anksioznosti, što je jasno vidljivo u tabeli ispod:
Tabela tipova i karakteristika podmorskih kablova u zavisnosti od dubine polaganja
Proizvodnja
Sada kada smo se upoznali sa najčešćim tipovima optičkih kablova, možemo govoriti o procesu proizvodnje čitavog ovog zoološkog vrta. Svi znamo za optičke kablove, mnogi od nas su se s njima lično (kao pretplatnici i kao instalateri) bavili, ali kao što je jasno iz gornjih informacija, optički kablovi, posebno magistralni, kablovi mogu biti ozbiljno drugačiji od onoga čime ste se bavili u prošlost u zatvorenom prostoru.S obzirom da su za polaganje optičke kičme potrebne hiljade kilometara kabla, čitave fabrike se bave njihovom proizvodnjom.
Proizvodnja optičkih niti
Sve počinje proizvodnjom glavnog elementa - optičke niti. Ovo čudo se proizvodi u specijalizovanim preduzećima. Jedna od tehnologija za proizvodnju optičkog vlakna je njegovo vertikalno crtanje. A to se dešava na sljedeći način:- Na visini od nekoliko desetina metara u posebnom šahtu su ugrađena dva rezervoara: jedan sa staklom, drugi, niže niz okno, sa specijalnim polimernim primarnim premaznim materijalom.
- Stakleni navoj se izvlači iz jedinice za precizno uvlačenje radnog komada ili, jednostavnije, prvog rezervoara sa tečnim staklom.
- Ispod, konac prolazi kroz optički senzor promjera, koji je odgovoran za praćenje promjera proizvoda.
- Nakon kontrole kvaliteta, navoj se premazuje primarnim polimernim premazom iz drugog rezervoara.
- Nakon prolaska postupka premazivanja, nit se šalje u drugu pećnicu, u kojoj je polimer fiksiran.
- Nit optičkog vlakna se rasteže za još N metara, ovisno o tehnologiji, hladi i dovodi do preciznog namotača, odnosno namota se na kolut, koji se zatim kao izradak transportira do mjesta proizvodnje kablova.
Najčešće veličine optičkih kablova su:
- Sa jezgrom od 8,3 mikrona i školjkom od 125 mikrona;
- Sa jezgrom od 62,5 mikrona i školjkom od 125 mikrona;
- Sa jezgrom od 50 mikrona i školjkom od 125 mikrona;
- Sa jezgrom od 100 mikrona i ljuskom od 145 mikrona.
Kontrola promjera svjetlovoda je od velike važnosti. Upravo je ovaj dio instalacije odgovoran za jedan od glavnih parametara u svim fazama proizvodnje navoja - konstantni promjer konačnog proizvoda (standard - 125 mikrona). Zbog poteškoća u zavarivanju niti bilo kojeg promjera, nastoje da budu što duži. Linearni snimak "praznog" optičkog vlakna na kolutu može doseći desetine kilometara(da, tačno kilometri) i više, ovisno o zahtjevima kupca.
Već u samom preduzeću, iako se to može učiniti u tvornici stakla, sve ovisi o proizvodnom ciklusu; radi praktičnosti, bezbojni konac s polimernim premazom može se premotati na drugu špulicu, pri čemu je farbati u svoj svijetli boje, po analogiji sa poznatim upredenim kablom. Za što? Za slavu sat... za brzo razlikovanje kanala prilikom, na primjer, popravke ili zavarivanja kablova.
Izrada kablova
Sada imamo srce našeg proizvoda - optičku nit. Šta je sledeće? Dalje, pogledajmo dijagram poprečnog presjeka takvog prosječnog podvodnog (da, najviše mi se sviđaju) kabela:
U fabrici se dobijeni optički filamenti lansiraju u mašine, koje zajedno čine čitav transporter za proizvodnju jednog tipa kabla. U prvoj fazi proizvodnje neoklopnih modela, niti se tkaju u snopove, koji u konačnici čine „optičko jezgro“. Broj niti u kabelu može varirati, ovisno o deklariranoj širini pojasa. Snopovi se, zauzvrat, namotaju u "kabel" pomoću posebne opreme, koja, ovisno o dizajnu i namjeni. Ova oprema također može pokriti rezultirajući "kabel" hidroizolacijskim materijalom kako bi se spriječilo ulazak vlage i blijeđenje optike u budućnosti (na dijagramu se naziva "hidrofobno punjenje u modulu").
Ovako se odvija proces uvijanja snopova spojenih u kabl u fabrici optičkih kablova u Permu:
Nakon što se potreban broj snopova optičkih vlakana skupi u "kabel", oni se pune polimerom ili stavljaju u metalnu ili bakrenu cijev. Ovdje se na prvi pogled čini da zamki nema i ne može biti, ali budući da proizvođač nastoji minimizirati broj priključaka i šavova, sve se ispostavilo da nije sasvim jednostavno. Pogledajmo jedan konkretan primjer.
Za stvaranje tijela cijevi, prikazanog na dijagramu iznad kao "centralna cijev", može se koristiti traka ogromne dužine materijala koji nam je potreban (čelik ili bakar). Traka se koristi tako da se ne nosi sa svim očiglednim valjanjem i zavarivanjem po cijelom obodu spoja koji nam je poznat. Slažem se, tada bi kabel imao previše "slabih" tačaka u dizajnu.
Evo ga. Metalna traka prazna prolazi kroz specijalnu mašinu koja je zateže i ima desetak ili dva valjka koja je savršeno poravnavaju. Jednom kada je traka poravnata, ona se dovodi u drugu mašinu gde se susreće sa našim snopom optičkih vlakana. Automatska mašina na transporteru savija traku oko rastegnutog optičkog vlakna, stvarajući savršeno oblikovanu cijev.
Cijela ova, još uvijek krhka, konstrukcija se dalje povlači duž transportera do visokopreciznog električnog aparata za zavarivanje, koji velikom brzinom zavari rubove trake, pretvarajući je u monolitnu cijev u koju je već položen optički kabel. Ovisno o tome. procesom, cijela stvar se može napuniti hidrofobnim punilom. Ili ga nemojte poplaviti, sve zavisi od modela kabla.
Općenito, s proizvodnjom je sve postalo manje-više jasno. Različite marke optičkih vlakana, prvenstveno trunk kablovi, mogu imati neke dizajnerske razlike, na primjer, u broju jezgri. Ovdje inženjeri nisu izmislili bicikl i jednostavno kombiniraju nekoliko manjih kabela u jedan veliki, odnosno takav okosni kabel neće imati jedan, već, na primjer, pet cijevi s optičkim vlaknom unutra, koje su, zauzvrat, također ispunjen polietilenskom izolacijom i po potrebi ojačan. Takvi kablovi se nazivaju multimodularno.
Jedan od modela poprečnog presjeka višemodulnog kabela
Višemodulni kablovi, koji se uglavnom koriste za duge autoputeve, imaju još jednu obaveznu karakteristiku dizajna u vidu jezgre ili kako se još naziva centralni energetski element. CSE se koristi kao „okvir“ oko kojeg su grupisane cijevi sa jezgrima od optičkih vlakana.
Inače, permska fabrika "Inkab", čiji je proizvodni proces predstavljen na gornjim gifovima, sa zapreminom do 4,5 hiljada kilometara kabla godišnje, patuljak je u poređenju sa postrojenjem istog infrastrukturnog giganta Alcatel, koji može proizvoditi nekoliko hiljada kilometara optički kabl u jednom komadu koji se odmah utovaruje na posudu za polaganje kablova.
Čelična cijev je najmanje radikalna opcija za armiranje optike. Za neagresivne uvjete rada i ugradnje često se koristi obični izolacijski polietilen. Međutim, to ne negira činjenicu da se nakon proizvodnje takvog kabela može "umotati" u oklopni namotaj od aluminijske ili čelične žice ili kablova.
Rezervacija kabla sa polietilenskom izolacijom u istoj fabrici u Permu
Zaključak
Kao što možete shvatiti iz gornjeg materijala, glavna razlika između različitih tipova optičkih kablova je njihovo „namotavanje“, odnosno u šta se pakuju lomljive staklene niti, u zavisnosti od primene i okruženja u kojem će kabl biti laid.Ako vam se svidio ovaj materijal, slobodno postavljajte pitanja u komentarima, na temelju kojih ću pokušati pripremiti još jedan članak na ovu temu.
Hvala vam na pažnji.
Zdravo prijatelji! Naš guru interneta i bežičnih tehnologija, Borodach, već je pisao o tome što je optička vlakna (veza na članak će svakako biti ispod). Ali moje kolege su odlučile da bi i Plavuša trebalo da piše o ovoj temi i da u isto vrijeme doda znanje svojoj lijepoj glavi. Pa, potrebno je - to znači da je neophodno! Shvatit ćemo.
Definicija za lutke
Optičko vlakno su najtanje žice (niti) od stakla ili plastike kroz koje se prenosi svjetlost zbog unutrašnje refleksije. Kabl sa optičkim vlaknima koristi se kao način za prijenos informacija velikom brzinom na velike udaljenosti (bukvalno „brzinom svjetlosti“). Ovako se grade optičke komunikacione linije (FOCL).
Činjenica iz istorije razvoja Rusije. Prvu optičku liniju "Sankt Peterburg-Aberslund" (grad u Danskoj) postavio je Rostelekom (tada se zvao Sovtelecom).
Odmah predlažem da pogledate dokumentarac na ovu temu:
Materijali
Staklena vlakna su napravljena od kvarca. Ovo pruža sljedeće karakteristike:
- Visoka optička propusnost - to vam omogućava emitiranje valova različitih raspona;
- Minimalni gubitak signala (nisko slabljenje);
- Temperaturna stabilnost;
- Fleksibilnost.
Za daleke domete koriste se halkogenidna stakla, kalijum cirkonijum fluorid ili kalijum kriolit.
Proizvodnja optičkih vlakana od plastike se sada razvija. U ovom slučaju jezgro (jezgro) je napravljeno od organskog stakla, a školjka je od fluoroplastike. Nedostatak polimernih materijala smatra se niskom propusnošću u područjima sa infracrvenim zračenjem.
Struktura
Od čega se sastoji optičko vlakno? Ovo je okrugla nit, unutar koje se nalazi jezgro (jezgro), prekriveno izvana omotačem. Da bi se osigurala potpuna unutrašnja refleksija, indeks prelamanja jezgre mora biti veći od onog u omotaču. Način na koji to funkcionira je da se snop svjetlosti usmjeren u jezgro više puta odbija od školjke.
Prečnik optičke niti koja se koristi u telekomunikacijama je 124-126 mikrona. U ovom slučaju, promjer jezgre može se razlikovati - sve ovisi o vrsti optičkog vlakna (o tome ću govoriti u sljedećem odjeljku) i nacionalnim standardima.
1 mikron je 0,001 mm. Izračunao sam, ispada da je prečnik samo 0,125 mm.
Vrste i primjene
Optičko vlakno je dvije vrste (u zavisnosti od broja zraka u vlaknu - mod):
- Single-mode. Prečnik jezgra je 7-10 mikrona, refleksija svetlosti se javlja u jednom režimu. Vrste:
- Standard (sa nepristrasnom varijansom);
- Sa pomaknutom disperzijom;
- Sa varijansom koja nije nula.
- Multimode. Prečnik jezgra je 50-62 mikrona (u zavisnosti od nacionalnih standarda), zračenje prolazi kroz nekoliko načina. Klasificiran u:
- Steped;
- Gradijent.
Ovaj odeljak je komplikovan za prosečnog čoveka, ali ako neko želi da ga razume detaljnije, pišite u komentarima. Jedan od momaka će svakako objasniti sve što je bilo nejasno.
Glavna područja u kojima se koriste optička vlakna su optičke komunikacije i optički senzori. Ostala područja:
- Rasvjeta;
- Formiranje slike;
- Izrada fiber lasera.
Koliko sam shvatio, glavno područje primjene je izgradnja optičkih komunikacijskih linija. Jednostavno rečeno, to su linije preko kojih se prenosi internet u svim većim gradovima.
A evo šta kaže obrazovni program za djecu i odrasle “Galileo”:
Optički kabl
Tako dolazimo do najveće misterije našeg vremena - optičkog kabla koji povezuje gradove i kontinente i prenosi informacije brzinom svjetlosti. Istovremeno, internet u naš stan ulazi preko upredene parice, najčešće iz 8 žica. Maksimalna brzina će dostići 1 Gbit/s.
Svako ko zna da nije moguće postaviti 8-žičnu žicu u svaki kablovski kanal. Ovo je glavna prednost optičkih vlakana. Optički kabl je nekoliko puta tanji od upredenog para i omogućava veću brzinu (do 10 Gbit/s).
Čini se da su provajderi počeli polako da prebacuju pretplatnike na optička vlakna - to jest, "optika" će ići ne samo do ulaza, već i duž njega do stana. Loša vijest je da vam je potreban poseban ruter za korištenje ovog kabela.
Prema načinu ugradnje, optički kablovi se dijele na sljedeće vrste:
- Položen je u zemlju;
- Provodi se kroz kanalizaciju i kanalizacijske cijevi;
- Provedeno pod vodom;
- Polaže se kroz vazduh (suspendovano).
U zavisnosti od upotrebe i opsega signala, optički kabl je:
- Prtljažnik – stvaranje dugih redova na velikim udaljenostima;
- Zonski – organizacija autoputa između regiona;
- Urbano - slično zonskom, ali dužina linije nije veća od 10 km;
- Terenski - polaganje i vazdušnim i podzemnim;
- Voda - ovdje ime govori za sebe;
- Objekt - koristi se za određeno područje, jednostavan za instalaciju;
- Instalacija - koristi se višemodno gradijentno optičko vlakno.
Postoji i klasifikacija zasnovana na načinu izvođenja jezgra i broju vlakana u njemu. Mislim da ovo neće biti zanimljivo, ali ako se nešto desi, moje kolege će vam reći i o tome - samo trebate pisati u komentarima.
Prednosti i nedostaci
Na kraju, pogledajmo prednosti i nedostatke optičkog kabla. Počnimo sa prednostima:
- Niski gubici sa dugom relejnom sekcijom;
- Mogućnost prenošenja informacija kroz hiljade kanala;
- Mala veličina i težina;
- Visoka zaštita od smetnji i vanjskih utjecaja;
- Sigurnost.
A sada o nedostacima:
- Izloženost zračenju, koje povećava slabljenje signala;
- Staklo je osjetljivo na vodikovu koroziju, što dovodi do oštećenja materijala i pogoršanja svojstava.
Možemo završiti ovdje. Nadam se da je bilo korisno i moja priča zanimljiva. Ćao svima!
Optički kablovi se koriste za prijenos podataka velikom brzinom u raznim industrijama, posebno u telekomunikacijama. Ali šta je tačno optički kabl? Kako on radi? Kako je dizajniran? U ovom članku ćemo pokušati dati odgovore na sva ova pitanja.
Šta su optički kablovi?
Općenito, optički kablovi se ne razlikuju mnogo od drugih vrsta kablova. Osim što koriste svjetlost (fotone) umjesto energije (elektrona) za prijenos podataka. Optički prijenos je opći termin za prijenos informacija u obliku svjetlosti.
Kako se izrađuju optički kablovi?
Optički kabel je baziran na jezgri koja se sastoji od kvarcnog stakla ili plastičnih vlakana. To je jezgro koje služi kao glavni provodnik svjetlosti unutar kabela. Između jezgre kabla i njegovog omotača nalazi se još jedan sloj koji se naziva „granični sloj“. Služi da reflektuje svetlost. Indeks prelamanja direktno utiče na brzinu prenosa svetlosnog snopa.
Sljedeća je sama ljuska jezgre, koja također djeluje kao provodnik svjetlosnih zraka, ali ima niži indeks refleksije od jezgro . Ljuska je prekrivena sljedećim slojem, koji se zove “buffer”. Njegova funkcija je spriječiti stvaranje vlage unutar jezgre i ljuske.
I na kraju, završni sloj je vanjski omotač kabela, koji štiti kabel od mehaničkih oštećenja.
Kako optički kablovi prenose svjetlosne zrake?
Za prijenos podataka preko optičkog vlakna, dolazni električni signal se pretvara u svjetlosni impuls pomoću posebnog elektro-optičkog pretvarača. Nakon toga, svjetlosni snop počinje da se kreće duž kablova. Na krajnjoj tački svoje rute, snop ulazi u optoelektronski pretvarač, gdje se pretvara u elektronske signale.
Različiti tipovi optičkih kablova imaju različite prečnike jezgra. Jezgra većeg prečnika mogu prenositi više zraka. Optički kablovi se mogu saviti, ali morate osigurati da kabel nije previše savijen jer to može ometati prijenos svjetlosnih zraka unutar kabela.
Koje su vrste optičkih kablova?
Postoji nekoliko vrsta optičkih kablova. Pogledajmo ih sve.
Višemodna vlakna sa stepenastim profilom (Multimode Step Index kablovi)
Višemodni stepenasti indeksni kablovi su najjednostavniji kablovi sa optičkim vlaknima. Sastoje se od staklene jezgre koja ima konstantan indeks refleksije. Ova vrsta kabla vam omogućava da istovremeno prenosite nekoliko zraka, koje se reflektuju različitim intenzitetom i prenose cik-cak putanjom. Međutim, indeks refleksije ostaje konstantan.
Zbog činjenice da se zraci lome mnogo puta pod različitim uglovima, brzina prenosa podataka se smanjuje. Kablovi ovog tipa pružaju propusni opseg do 100 MHz i omogućavaju vam prijenos signala na udaljenosti do 1 kilometra.Prečnici žila kablova ovog tipa obično su: 100, 120 ili 400 µm.
Višemodna vlakna sa stepenastim indeksom
(Gradovani indeksni višemodni kablovi).
Kao i prethodni tip kabla, ovaj kabl vam omogućava da istovremeno prenosite mnogo signala, međutim, signali unutar optičkog vlakna se ne lome u cik-cak, već po paraboličnom putu, što vam omogućava značajno povećanje brzine prenosa podataka. Nedostaci ovih kablova uključuju njihovu veću cijenu. Kablovi ovog tipa se obično koriste za izgradnju mreža za prijenos podataka velike brzine.
Prečnici jezgra: 50 µm, 62,5 µm, 85 µm, 100 µm, 125 µm, 140 µm.
Jednomodna vlakna (Single mode kablovi)
Jednomodni kablovi sa optičkim vlaknima imaju veoma mali prečnik jezgra i mogu prenositi samo jedan signal u isto vreme. Odsustvo prelamanja ima pozitivan učinak na brzinu i udaljenost prijenosa podataka. Jednomodni kablovi su prilično skupi, ali pružaju odličnu propusnost i domet prenosa podataka, do 100 (Gbit/s) km.
Koje su prednosti korištenja optičkih kablova?
U poređenju sa konvencionalnim kablovima, optička vlakna pruža sledeće prednosti:
Otpornost na radio smetnje i udare napona
Povećani nivo izdržljivosti
Brzi prijenos podataka na velike udaljenosti
Otpornost na elektromagnetne smetnje
Kompatibilan sa drugim tipovima kablova