Прогрес не зупинити. Кожен день в наше життя входять всі нові матеріали. Революційним відкриттям в плані прокладки високошвидкісних комунікацій стало винахід оптичного кабелю.
зміст
Що собою являє оптичний кабель
Оптичний кабель являє собою особливий рід кабелів для комунікаційних мереж. Основна відмінність від стандартного кабелю - спосіб передачі енергії. Передача здійснюється за допомогою світлового потоку, а зовсім не електричного струму. За великим рахунком оптичний кабель - це нитка, всередині якої відбувається переміщення світла. Основна складова - оптичне волокно. Воно є найсучаснішою і найбільш надійною середовищем для передачі даних. Світло по волокнам передається на величезні відстані практично без втрат і з величезною швидкістю.
Основні характеристики оптичного кабелю. Його переваги і недоліки
Перевага оптичного кабелю перед кабелем звичайним безсумнівно. Серед найбільш очевидних моментів хотілося б виділити:
- Неймовірно висока пропускна здатність. Оптичний кабель здатний передати за малий відрізок часу значна кількість інформації.
- Оптоволокно не випромінює електромагнітні хвилі. Відповідно, воно і не здатне піддаватися впливу електромагнітного випромінювання. В результаті сигнал захищений від спотворень.
- Кабель надійно захищений від несанкціонованого підключення. Спроба несанкціонованого підключення викликає порушення цілісності кабелю і припинення передачі даних. Приховати її стає неможливо.
- Дуже незначний показник загасання сигналу. Сучасне волокно оптичного кабелю при довжині хвилі в 1500 нм володіє показником загасання близько 0,3 дБ / км. Це дає можливість розташувати сусідні повторювачі і підсилювачі на відстані до 100 км.
- Оптичний кабель має меншу вагу і обсягом, ніж звичайний. Наприклад, діаметр 900-парного телефонного кабелю 7,5 см. Його успішно замінить оптичний кабель діаметром близько 1,5 см. При цьому велику частину кабелю складуть всілякі захисні оболонки. Діаметр безпосередньо оптоволокна становитиме 0,1 см.
- При використанні оптичного кабелю немає необхідності в заземленні оболонки. Це пов'язано з ізолюючими властивостями оптоволокна.
- Можливість використання на підприємствах з підвищеним ризиком. Пов'язано з такою особливістю оптоволокна, як відсутності іскроутворення. Саме завдяки їй оптичний кабель - пожежобезпечний матеріал.
- Оптичний кабель - досить економічний матеріал. Для виготовлення оптоволокна використовується кварц, елемент досить недорогий і поширений. В результаті і вартість самого оптичного кабелю не відрізняється від вартості кабелю звичайного.
- Довговічність. Ніщо не вічне. Згодом втрачають свої властивості всі матеріали, в тому числі і оптичний кабель. Зростає загасання. Однак ці процеси відбуваються дуже повільно. Швидкість втрати властивостей оптичного кабелю значно нижче в порівнянні з іншими видами кабелів. Термін безперебійної роботи оптичного кабелю становить не менше 25 років.
Незважаючи на велику кількість позитивних моментів, використання оптичного кабелю має і ряд недоліків:
- Висока вартість комунікацій з оптичним кабелем. Правда, це пов'язано з використанням додаткового дорогого обладнання. Вартість самого оптичного кабелю не надто відрізняється від вартості кабелю звичайного.
- Складність монтування мереж з оптичним кабелем. Роз'єми необхідно встановлювати буквально з мікронною точністю. Саме з'єднання повинно бути виконано дуже точно, рівно. Наявність зазорів неприпустимо. Поверхня стику необхідно гладко відполірувати. При недотриманні вищевказаних вимог не уникнути втрат в швидкості і якості сигналу, що передається.
- З'єднання виконуються зварюванням або склеюванням. При склеюванні використовується особливий гель, що володіє тим же значенням коефіцієнта заломлення, що і скловолокно.
- У процесі роботи з оптичним кабелем використовуються спеціальні інструменти. Монтаж оптичних мереж здійснюється виключно висококваліфікованими фахівцями.
- Можлива псування оптичного кабелю через різкий перепад температур. Скловолокно тріскається. Для вирішення даної проблеми в виробництво запущені оптичні кабелі, в процесі виготовлення яких використовується радіаційно стійке скло. На жаль, це призводить до значного збільшення вартості.
Як бачимо, недоліки не настільки істотні. Популярність оптичних мереж зростає з кожним днем. Одночасно знижується вартість матеріалу і зростає число фахівців, які працюють з оптичним кабелем. При такій тенденції в найближчому майбутньому зазначені недоліки себе зживуть.
Типи оптичних кабелів
Розрізняють два типи оптичних кабелів:
- Одномодовий оптичний кабель. Всі світлові промені в кабелях подібного типу рухаються по одному шляху і одночасно підходять до приймача. В результаті відсутні спотворення форми сигналу. Одномодовий кабель оснащений оптоволокном діаметром в 1300 нм. Передаються тільки світлові хвилі цієї ж довжини. Використання одномодових кабелів сприяє передачі сигналу на більш далекі відстані, ніж використання кабелів багатомодових. Ця особливість пов'язана з дуже незначними значеннями дисперсії і втрат сигналу. При використанні одномодового кабелю застосовуються лазерні світлодіоди. Загасання сигналу в одномодовому кабелі досить низька, близько 5 дБ / км.
- Багатомодовий оптичний кабель. В даному типі кабелю промені йдуть не по одному шляху. Їх траєкторії відрізняються значним розкидом. Результат - спотворення сигналу на приймачі. При передачі сигналу по многомодовому кабелю застосовуються звичайні світлодіоди. Це веде до значного зниження вартості комунікаційних мереж і збільшення термінів служби приймачів. Для багатомодового кабелю характерна довжина світлової хвилі близько 850 нм з відхиленнями в 30-50 нм. Загасання сигналу в кабелі може досягати 20 дБ / км. Допускається довжина кабелю подібного типу до 5 км.
Основним типом оптичного кабелю в даний час є багатомодовий. Це пов'язано з його доступністю і дешевизною. У перспективі провідні позиції повинні перейти до кабелю одномодовому. Його прекрасні характеристики, низький рівень загасання дозволяють сподіватися, що з часом висока вартість приймально-передавального обладнання перестане бути перешкодою для поширення цього високоякісного матеріал.
Конструкція оптичного кабелю
Основними складовими оптичного кабелю є:
- Оптичне волокно. Тонка скляна нитка, яка називається серцевиною якої житлової. Покрита оболонкою зі скла. Коефіцієнт заломлення оболонки злегка відрізняється від цього ж показника жили в сторону зменшення. Саме тому світловий промінь, спрямований в серцевину, поширюється виключно по ній. Нерідко для здешевлення матеріалу жилу роблять із пластику, а не зі скла. Такі оптичні волокна гірше. Розрізняють одномодові і багатомодові оптичні волокна. Серцевина одномодового волокна дуже тонка, її діаметр становить близько 10 мікрон. Саме через незначну діаметра по серцевині передається всього одна єдина мода електромагнітного випромінювання, що виключає наявність дисперсійних спотворень. А ось серцевина многомодового волокна в кілька разів товщі, близько 50 мікрон. Це сприяє поширенню по ньому кількох мод випромінювання. Кожна з мод поширюється під певним кутом. Світловий імпульс схильний дисперсії, що веде до перетворення його форми з прямокутною в дзвоноподібні.
- Сердечник.
Щоб поліпшити міцність оптичного кабелю, його оптичні модулі, що представляють собою полімерну трубку, в якій вільно розміщено оптоволокно, скручуються навколо серцевини кабелю.
Роль серцевини виконує центральний силовий елемент, що захищає конструкцію від навантажень.
При виробництві оптичних кабелів використовується скручування шарами. Елементи скручування концентрично розташовуються уздовж центрального силового елемента. Мета скручування - домогтися наявності простору, в межах якого на передавальну здатність кабелю не впливає навантаження на стиск, розтяг і вигин. Звичайно, максимальне значення цих навантажень обмежена певними рамками.
Навколо центрального силового елемента навиваются і наповнювачі. Як наповнювачі виступають:
- Модулі без оптоволокна.
- мідні жили
- Пластмасові стрижні.
Всі перераховані вище елементи скріплені між собою стрічкою або оболонкою. Їх сукупність називають сердечником.
1. Покрови для захисту і армування. У зв'язку з відсутністю необхідності екранування оптичного кабелю від зовнішнього електромагнітного перешкоди обплетення з металу не застосовується. Однак виникає необхідність в механічній захисту кабелю. З цією метою використовують такі матеріали:
- кевларовую нитка;
- стрічку зі сталі;
- дріт зі сталі.
2. Зовнішня оболонка. Охороняє кабель від зовнішніх впливів, як механічних, так і впливів шкідливих речовин, вологи.
Різновиди конструкцій кабелю
Розрізняють такі різновиди конструкцій:
- Кабель для зовнішньої прокладки. Призначення - прокладка в землі або в трубі.
Сфера застосування односветоводних- кабелі з наявністю немее 10 світловодів. А ось при більшій кількості оптоволокна доцільніше використовувати многосветоводний модуль або жгутовой модуль.
Модулі обвивають шарами уздовж центрального силового елемента.
Силові елементи покриваються оболонкою з поліетилену або шаруватої оболонкою, виготовленої з поліетилену, заламінованого алюмінієм.
Модуль заповнюють гідрофобним компаундом.
Можливо накладення на оболонку додаткового шару захисної броні. З метою захисту від шкідників ідеально підходять гофровані стрічки зі сталі.
- Кабель для внутрішньої прокладки. Використовується всередині будівель. Для кабелів даного виду немає необхідності в заземленні, так як вони не містять метал. Зручні в застосуванні завдяки легкості і гнучкості.
Розрізняють кабелі:
1. Розподільні. Для індивідуальної розводки. Три види конструкції виходячи з діаметра модуля:
- при важких умовах застосування - 0,27 см;
- при стандартних умовах застосування - 0,24 см;
- при полегшених умовах застосування - 0,20 см.
Прокладаються у вертикальних шахтах всередині будівель або в каналах, розташованих нижче рівня промерзання, між сусідніми будівлями.
2. Сполучні. Використовуються як кабельні перемички або в процесі оконцевания штекернимі роз'ємами.
3. Спеціальний кабель. Це універсальні кабелі, які використовуються і зовні, і всередині. Особливості оптичного кабелю подібного типу:
- повна водонепроникність;
- відсутність необхідності в додатковому зрощуванні на вході в будівлю;
- наявність спеціальних пожежних вимог.
Різновидами спеціальних кабелів є підводний кабель і кабель оптичний самонесучий, званий також повітряним.
Повітряні кабелю прокладаються по стовпах. Це можуть бути стовпи освітлення і зв'язку, ліній електропередач, мережі електротранспорту. Варіантів влаштування повітряних кабелів дуже багато. Все залежить від моделі. Характерною особливістю повітряного кабелю є висока міцність на розрив. Адже навантаження на нього не обмежується тільки власною вагою. Виникає збільшення навантаження за рахунок обмерзання, вітру.
Підводні кабелі прокладають глибоко під водою. Центральну трубку кабелю подібного виду виробляють з міді і наповнюють гідрофобним гелем. А ось бронею виступають 2-3 шари оцинкованого дроту зі сталі. Між шарами і зовні розташовується прошарок з поліетилену. В результаті, кабель прекрасно почуває себе на великій глибині і витримує значний тиск
