Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Nowoczesne sieci transmisji danych coraz częściej wykorzystują światłowody zamiast standardowych modeli elektrycznych, w których przewodniki miedzi i aluminium działają jako materiał przewodzący. Taka popularność wynika z wielu powodów, wśród których jest znacznie niższy koszt materiałów krzemianowych niezbędnych do produkcji światłowodów i znacznie lepsze parametry działania systemów światłowodowych. Dlatego produkty kablowe oparte na światłowodzie stopniowo zastępują zwykłe linie kablowe.
Cel
Kabel światłowodowy (znany również jako światłowód) jest przeznaczony do przesyłania sygnałów komunikacyjnych za pomocą strumienia świetlnego. Główną różnicą w porównaniu z systemami klasycznymi, w których dane były transmitowane przez sygnały elektryczne o różnych rozmiarach, częstotliwościach i długościach, jest wykorzystanie impulsów świetlnych generowanych w module optycznym i docierających do odbiornika na drugim końcu światłowodu. Dzięki swojej strukturze przewodnik optyczny zapewnia bezstratną utratę impulsów świetlnych, z wyjątkiem tych, w których moc strumienia jest znacznie zmniejszona dzięki odbiciu i rozproszeniu.
Specyfikacje transmisji zapewniają praktycznie nieograniczone możliwości podłączenia odbiorników lub liczby przesyłanych sygnałów.
Do docelowego kabla światłowodowego można wykorzystać:
- Linie transferu danych między komputerami w przedsiębiorstwie;
- Tworzenie sieci wielofunkcyjnych w dowolnym mieście lub regionie;
- Instalacja jako kabel telefoniczny do łączenia abonentów;
- Dzieła precyzyjnych instrumentów i pomiarów;
- Produkcja alarmów i czujników działających za pomocą strumienia świetlnego;
- Oświetlenie trudno dostępnych miejsc, do których nie można dotrzeć za pomocą klasycznych urządzeń
Pomimo różnorodności opcji instalacji, określony zakres kabla światłowodowego zależy od jego cech konstrukcyjnych.
Budowa
Strukturalnie kabel światłowodowy można przedstawić w następujący sposób.
Spójrz na zdjęcie, projekt kabla światłowodowego zawiera następujące elementy:
- Rdzeń łożyska - jest instalowany w celu naprężenia kabla światłowodowego, co do zasady, jest wykonany z metalu lub włókna szklanego i przyjmuje cały ciężar linii światłowodowej podczas zawieszenia, ponieważ samo włókno optyczne nie ma wystarczającej wytrzymałości na rozciąganie. On także skupia wokół siebie całą strukturę. Może być wykonany zarówno z osłoną ochronną, jak i bez niej.
- Światłowód jest głównym elementem rdzenia, zaprojektowanym specjalnie do transmisji sygnału świetlnego. Jeden kabel zwykle zawiera od 2 do 250 włókien. Każdy z nich jest pokryty specjalnym lakierem, który zapewnia wystarczającą wytrzymałość włókna i zapobiega rozprzestrzenianiu się światła poza jego granice.
- Moduły rurowe - zaprojektowane do ochrony włókien przed uszkodzeniami mechanicznymi i do oznakowania ich poszczególnych grup. Kabel może zawierać jeden lub kilka takich modułów, wewnątrz są wypełnione specjalną ochronną warstwą wypełniacza hydrofobowego. Im więcej włókien jest zawartych w kablu światłowodowym, tym bardziej istotne jest użycie wielu modułów.
Rys. 2: przykład pojedynczego modułu i kabla wielomodułowego - Folia z wypełniaczem hydrofobowym - działa jako jedna lub więcej osłon ochronnych dla całej wiązki kabla światłowodowego, ich liczba zależy od konstrukcji całego rdzenia i warunków pracy. Zaprojektowany, aby zmniejszyć tarcie wewnątrz i zapobiec wnikaniu wilgoci do wnętrza. Z reguły wewnątrz kabla światłowodowego jest on dodatkowo dokręcany gwintami.
- Warstwą materiału dielektrycznego jest w tym przypadku polietylen, ale w innych modelach można również zastosować izolację PVC. Pełni również funkcję ochrony linii światłowodowych przed wilgocią.
- Warstwa pancerza - zapewnia wystarczającą wytrzymałość mechaniczną dla każdej uszczelki. Jego głównym zadaniem jest zapobieganie naruszaniu integralności włókien przez cięcie przedmiotów, w procesie przetarcia lub gryzoni. Może być wykonany z drutu metalowego, włókna szklanego lub kevlaru. Kabel pancerny może być używany do instalacji zewnętrznej, w kopalniach i studniach oraz pod ziemią.
- Zewnętrzna powłoka jest głównym elementem kabla światłowodowego, zapobiegając szkodliwym wpływom czynników zewnętrznych na linię. Warstwa zewnętrzna jest wykonana z polietylenu lub innego hermetycznego dielektryka. Umożliwia stosowanie produktów światłowodowych, zarówno do kanałów powietrznych, jak i do kanałów kablowych. Dodatkową cechą powłoki dielektrycznej jest ochrona przed skutkami napięcia elektrycznego w sytuacjach awaryjnych.
Należy zauważyć, że rozważana wersja kabla światłowodowego jest przypadkiem specjalnym, poza tym można znaleźć inne modele, w których niektóre z powyższych elementów mogą nie występować lub mogą się różnić liczbą.
Klasyfikacja
Kabel światłowodowy, w zależności od wybranego kryterium, zostanie podzielony na różne kategorie. Tak więc, zgodnie z materiałem produkcyjnym, istnieją dwa rodzaje produktów światłowodowych:
- GOF - kabel, światłowód, w którym wykonany jest ze szkła (pierwsza litera skrótu pochodzi ze szkła angielskiego);
- POF - modele z polimerowym elementem przewodzącym (pierwsza litera skrótu pochodzi z angielskiego tworzywa sztucznego).
W zależności od metody układania linii światłowodowej wszystkie marki dzielą się na te, które można umieścić:
- Wisząc - takie modele zawierają rdzeń łożyska i pancerz z kevlaru, a gdy są zawieszone na jego podpórkach, stosowane są urządzenia ochrony odgromowej.
- Do układania wewnętrznego - w studniach, komorach, kanałach kablowych kopalni itp .;
- Do instalacji pod ziemią - modele ze wzmocnioną powłoką zewnętrzną, które mogą wytrzymać agresywne działanie środowiska;
- W przypadku uszczelek podwodnych - modele te mają strukturę wielowarstwową o zwiększonej wodoodporności.
W zależności od wielkości przewodzącego rdzenia w kanale światłowodowym względem warstwy tłumiącej, kable jednomodowe i wielomodowe są rozdzielone. Różnią się liczbą przeprowadzonych sygnałów (mod), z których wywodzi się ich nazwa.
Kabel jednomodowy charakteryzuje się stosunkowo małą średnicą rdzenia przewodzącego - 9 mikronów. Ten rozmiar przekazuje tylko jeden sygnał na kanał. Pomimo faktu, że konstrukcja jednomodowa ma małą szerokość pasma, sygnał w niej nie jest zniekształcony i nie zanika na całej długości linii.
Kabel wielomodowy, w przeciwieństwie do kabla jednomodowego, charakteryzuje się znacznie większą średnicą przewodzącego rdzenia - 50 lub 62, 5 mikrona. Zwiększając szerokość kanału, możliwe jest odbijanie kilku fal jednocześnie w rdzeniu z pewnym krokiem (dyspersja). Dlatego może jednocześnie przesuwać kilka sygnałów jednocześnie.
Wadą światłowodu wielomodowego jest zniekształcenie i tłumienie sygnału, ale jednocześnie opcja wielomodowa i tańsza, w porównaniu z włóknem jednomodowym, ponieważ działa na konwencjonalnych diodach LED, a nie na laserze. W zależności od określonych parametrów, wymiarów i średnicy zewnętrznej kable wielomodowe są podzielone na cztery klasy i mają różne zastosowania.
Tabela: wykorzystanie kabli wielomodowych różnych klas
| Gatunek włókna | Rozmiar rdzenia / tłumik, µm | Wskaźnik szerokopasmowy Tryb OFL, MHz · km | Gdzie dotyczy | |
| 850 nm | 1300 nm | |||
| OM1 | 62, 5 / 125 | 200 | 500 | Służy do rozszerzenia wcześniej zainstalowanych systemów. Stosowanie w nowych systemach nie jest zalecane. |
| OM2 | 50/125 | 500 | 500 | Służy do obsługi aplikacji o pojemności do 1 Gbit / s w odległości do 550 m. |
| OM3 | 50/125 | 1500 | 500 | Światłowód jest zoptymalizowany pod kątem źródeł laserowych. W trybie RML współczynnik szerokopasmowy przy długości fali 850 nm wynosi 2000 MHz · km. Światłowód służy do obsługi aplikacji o pojemności do 10 Gbit / s w odległości do 300 m. |
| OM4 | 50/125 | 3500 | 500 | Światłowód jest zoptymalizowany pod kątem źródeł laserowych. W trybie RML współczynnik szerokopasmowy przy długości fali 850 nm wynosi 4700 MHz · km. Światłowód służy do obsługi aplikacji o pojemności do 10 Gbit / s na odległość do 550 m. |
Specyfikacje techniczne
Podczas instalacji i podczas pracy ważne jest uwzględnienie podstawowych parametrów okablowania i produktów okablowania, które określają nominalne warunki normalnej pracy systemu. Kable światłowodowe mają następujące cechy:
- Minimalny promień gięcia wynosi co najmniej 20 średnic produktu.
- Granice temperatur roboczych wynoszą od - 60 do + 70 ° C. Należy zauważyć, że prace instalacyjne linii światłowodowych można prowadzić w temperaturze otoczenia co najmniej - 10 ° C bez utraty właściwości głównych elementów kabla światłowodowego.
- Opór elektryczny wynosi co najmniej 2000 MΩ. Ponadto izolacja musi wytrzymać przepięcie o wartości 20 kV AC i 10 kV DC.
- Izolacja jest w stanie wytrzymać krótkotrwałe rozprzestrzenianie się prądu do 105 kA, ale jej czas trwania jest nie dłuższy niż 60 ms.
- Siła rozciągająca, w zależności od konkretnego modelu, wynosi od 4 do 42 kN.
Plusy i minusy
Linie światłowodowe w porównaniu z tymi samymi kablami miedzianymi mają szereg istotnych zalet:
- Nie jest narażony na promieniowanie elektromagnetyczne z pobliskich źródeł, więc nie powoduje zakłóceń;
- Ze względu na brak napięcia elektrycznego w kablach łączących przeprowadzana jest izolacja galwaniczna między źródłem a odbiornikiem;
- Duża prędkość i wysoka przepustowość w porównaniu z opcjami miedzianymi;
- Duża odległość do transmisji sygnału;
- Stosunkowo niskie tłumienie sygnału;
- Bezpieczeństwo danych dzięki niemożności bezkontaktowego pozyskiwania danych i złożoności połączenia z linią;
- Odporność na akty wandalizmu - ze względu na to, że produkty światłowodowe nie są akceptowane w punktach odbioru, ich kradzież jest całkowicie bezużyteczna.
Ale wraz z powyższymi zaletami włókno ma pewne wady. Do wad linii światłowodowych należą:
- Kruchość samego materiału żyła z powodu tego, co łatwo złamać;
- Do transmisji i konwersji sygnałów przesyłanych kanałami światłowodowymi konieczne jest specjalne wyposażenie;
- W przypadku uszkodzenia kabla światłowodowego nie jest możliwe rozłożenie szczeliny, podobnie jak w przypadku klasycznej miedzianej, z reguły trzeba wymienić całą sekcję;
- Względnie wysoki koszt samego kabla i dodatkowych urządzeń;
- Prace instalacyjne mogą być wykonywane wyłącznie przez specjalnie przeszkolone osoby.