Оптоволоконні кабелі

Оптоволокно саме по собі дуже крихке і для використовування вимагає додаткового захисту від зовнішніх дій. Кабелі, що застосовуються в мережах, використовують одномодові і багатомодові волокна з номінальним діаметром оболонки 125 мкм в покритті із зовнішнім діаметром 250 мкм, які можуть бути укладені і в 900-мкм буфер. Оптичний кабель складається з одного або декількох волокон, буферної оболонки, силових елементів і зовнішньої оболонки. Залежно від зовнішніх дій, яким винен протистояти кабель, ці елементи виконуються по-різному.

По кількості волокон кабелі підрозділяють на сімплексні (одножильні), дуплексні (2 волокна) і багатожильні (від 4 до декількох сотень волокон). В багатожильних кабелях звичайно застосовуються однотипні волокна, хоча виробники кабелю під замовлення можуть комплектувати його і різнотипними (ММ і SM) волокнами. Орієнтовні значення основних параметрів волокон приведені в табл. 3.1. Найбільш популярне багатомодове волокно 62,5/125, проте його смуги пропускання на хвилях 850 нм недостатньо для організації довгих магістралей Gigabit Ethernet. Волокно 100/140, вказане в специфікації Token Ring, застосовується обмежено (стандартами СКС не передбачається). З одномодових більше поширено волокно 9,5/125.

Таблиця 4.1. Основні параметри оптичних волокон

Волокна характеризуються і більш докладними геометричними параметрами (допуски діаметрів, ексцентриситет, некруглість), але їх приводять не у всіх специфікаціях і в практичних розрахунках вони не фігурують.

Буфер відділяє волокно від решти елементів кабелю і є першим ступенем захисту волокна. Буфер може бути щільним або порожнистим. Щільний буфер (tight buffer) заповнює весь простір між покриттям і зовнішньою оболонкою кабелю. Найпростішим щільним буфером є 900-мкм захисне покриття волокна. Щільний буфер забезпечує хороший захист волокна від тиску і ударів, кабель в щільному буфері має невеликий діаметр і допускає вигин з відносно невеликим радіусом. Недоліком щільного буфера є чутливість кабелю до зміни температури: через різницю в коефіцієнтах теплового розширення волокна (малий) і буфера (великий) : при охолоджуванні буфер «зіщулюватиметься», що може викликати мікровигини волокна. Кабель з щільним буфером застосовують в основному для розводки усередині приміщень і виготовлення комутаційних шнурів.

В кабелі з порожнистим буфером (loose tube) волокна вільно розташовуються в порожнині буфера — жорсткої пластикової трубки, а простір, що залишився, може бути заповнене гідрофобним гелем. Така конструкція більш громіздка, але забезпечує велику стійкість до розтягування і змін температури. Тут волокна мають довжину більшу, ніж довжина кабелю, тому деформації оболонки не зачіпають саме волокно. Залежно від призначення і числа волокон профіль буфера може мати різну форму.

Силові елементи забезпечують необхідну механічну міцність кабелю, приймаючи на себе розтягуючі навантаження. Як силові елементи використовуються кевларові нитки, сталеві стрижні, стренги з скрученого сталевого дроту, склопластикові стрижні. Найвищу міцність має сталевий дріт, але для повністю непровідних кабелів вона незастосовна.

Зовнішня оболонка захищає всю конструкцію кабелю від вологи, хімічних і механічних дій. Кабелі для важких умов експлуатації можуть мати багатошарову оболонку, що включає і бронюючу сорочку із сталевої стрічки або дроту. Матеріал зовнішньої оболонки визначає захищеність кабелю від тих або інших дій, а також горючість кабелю і токсичність диму, що виділяється.

В локальних мережах застосовують кабелі:

• зовнішньої,
• внутрішньої
• універсальної прокладки.

Зовнішні (outdoor) кабелі відрізняються кращою захищеністю від зовнішніх дій і більш широким діапазоном допустимих температур. Проте по протипожежних нормах їх не дозволяється використовувати усередині приміщення, оскільки при горінні вони виділяють токсичний дим. З цієї причини довжина прокладки такого кабелю усередині приміщення обмежується 15 м — далі повинна бути розподільна коробка, в якій цей кабель стикується з внутрішнім. На мал. 3.5 приведено два варіанти зовнішніх кабелів з різним ступенем захисту.

Рис. 3.5.Кабелі для зовнішньої прокладки: а — в грунті і під водою, б — в кабельній каналізації. 1 — модуль оптичних волокон в 250-мкм покритті, 2 — центральний силовий елемент, 3 — кордель (склонитки), 4 — гідрофобний заповнювач (гель) 5 — проміжна оболонка, 6 — броня із сталевого дроту, 7 — зовнішня оболонка (поліетилен), 8 — зміцнюючі елементи

Внутрішній (indoor) кабель, як правило, менш захищений, але і менш небезпечний при горінні.

Універсальний (indoor/outdoor) кабель поєднує в собі захищеність і нешкідливість, але, як правило, він дорожче спеціалізованого.

Розподільний (distribution) кабель (мал. 4.6) складається з безлічі волокон (часто в 900-мкм буфері), його обробляють в розподільних коробках і панелях, корпуси яких захищають волокна від механічних дій.

Кабелі для виготовлення шнурів (мал. 4.7), як правило, мають оболонки одиночних волокон стандартного діаметра — 3 мм Дуплексний кабель за схожість формою з рушницею-двостволкою іноді на англомовному сленгу називають «shot-gun», що переводиться як «рушниця, дробовик». Кабель breakout (що розривається) складається як би з декількох сімплексних кабелів в 3-міліметровому буфері, ув'язнених в загальну панчоху. Після оброблення і окінцьовки кожне волокно опиняється в надійному механічному захисті.

По американській класифікації NEC (National Electric Code) оптоволоконні кабелі, що мають електропровідні елементи і чисто діелектричні позначаються як OFC (Optical Fiber Conductive — оптоволоконний провідний) і OFN (Optical Fiber Nonconductive — оптоволоконний непровідний) відповідно. Остання буква додає класифікацію по пожежній безпеці — ступені займистості (flammability) і виділення отруйного диму (smoke generation).

- OFNP/OFCP (Optical Fiber Nonconductive/Conductive Plenum) — кабелі, що не виділяють токсичних газів при горінні. Допустимі для прокладки у воздуховодах (plenum) без додаткових коробів, що не згоряють.

- OFNR/OFCR (Optical Fiber Nonconductive/Conductive Riser) — кабелі з низким ступенем займистості для прокладки між поверхами (в шахтах, вертикальних каналах).

- OFN/OFC (Optical Fiber Nonconductive/Conductive) — кабелі загального вживання для горизонтальної проводки. Їх прокладка в міжповерхових переходах і воздуховодах без вогнестійких коробів або труб не допускається.

Класифікація NEC не є єдиною.

Рис. 3.6.Розподільні кабелі: а — трубчастий звичайний, б — із захистом від гризунів, е — юфільний. 1 — оптичні волокна в 900-мкм буфері, 2 — центральний силовий елемент, 3 — зміцнюючі елементи (кевлар), 4 — зовнішня оболонка, 5 — полімерна трубка, 6 — скловолоконні нитки, 7 — профільний модуль

Рис. 3.7Кабелі для виготовлення шнурів: а — сімплексний, би — дуплексний shot-gun, в —дуплексний breakout. 1 — оптичні волокна в 900-мкм буфері, 2 — зміцнюючі елементи у (кевлар), 3 — зовнішня оболонка

В загальних специфікаціях на оптичний кабель указують:

- призначення кабелю, його захищеність, наявність електропровідних елементів, можливі способи прокладки;

- довільні інші параметри.