Оптикалық кабель: талшық түрлері, маркалары, монтаждау және өлшеу

Оптикалық кабель: құрылымы, талшық түрлері, маркалары, монтажы және өлшемдері

Оптикалық кабель — қазіргі заманғы жоғары жылдамдықты деректер беру, теледидар және телефония желілерінің іргетасы. Электромагниттік кедергілерге сезімтал емес кварц жіптері арқылы сигнал беру мыс өткізгіштермен салыстырғанда желілердің қашықтығы мен өткізу қабілетін жүздеген есе арттыруға мүмкіндік берді. Бұл мақалада талшықты-оптикалық желі қандай компоненттерден тұратынын, бірмодты және көпмодты талшықтардың айырмашылығын, төсеу шарттары бойынша қандай конструкциялар болатынын, сенімді монтажды қалай ұйымдастыруға және өлшемдерді жүргізуге болатынын талдаймыз. Әртүрлі талшық саны мен қабық түрлері бар оптиканың өнеркәсіптік шығарылымы оптикалық кабель өндірісі бөлімінде ұсынылған.

1. Оптикалық кабельдің тарихы, дамуы және не үшін қажет екендігі

Мөлдір талшықтар арқылы жарықты беру идеясы ХХ ғасырдың ортасында-ақ пайда болды, ал өшуі 20 дБ/км төмен алғашқы өнеркәсіптік оптикалық кабель 1970 жылдары шығарылды. Бүгінде талшықты-оптикалық желі жарық импульстерін регенерациясыз бірнеше метрден мыңдаған километрге дейінгі қашықтыққа беруге қабілетті. Мұндай байланыс провайдерлердің магистральдық желілерінің, қалалық сақиналардың, кәсіпорындардың құрылымдалған кабельдік желілерінің, бейнебақылау жүйелерінің, деректерді өңдеу орталықтарының негізінде жатыр. Абоненттік дроп-кабель сигналды FTTx технологиясы бойынша пәтерге немесе кеңсеге жеткізеді. Интернет, теледидар және IP-телефония үшін оптикалық кабель бір уақытта жүздеген абонентке қызмет көрсете алады. Қоректендіруге арналған мыс тарамдары бар гибридті маркалар — комбинацияланған немесе гибридті кабель деп аталатын — бөлек шығарылады. Мұның бәрі талшықты-оптикалық жүйелерді цифрлық экономиканың ажырамас элементіне айналдырады.

2. Құрылымы және негізгі элементтері

Кез келген оптикалық кабель талшықтары бар бір немесе бірнеше оптикалық модульдерді, орталық күштік элементті, гидрофобты толтырғышты немесе су бөгеуіш ленталарды және сыртқы қабықты қамтиды. Құрылғысын толығырақ қарастырайық.

Талшықтың өзегі мен қабығы. Шыны талшық бірмодты талшық үшін диаметрі 8–10 мкм және көпмодты талшық үшін 50 немесе 62,5 мкм өзектен тұрады. Өзек сыртқы диаметрі 125 мкм кварцты қабықпен қоршалған. Сыну көрсеткіштерінің айырмашылығы толық ішкі шағылу есебінен жарықты өзек ішінде ұстап тұрады. Кең таралған өлшемдер — 9/125 (бірмодты OS2), 50/125 (көпмодты OM2–OM4), 10/125 (кеңейтілген терезесі бар кейбір арнайы типтер үшін).

Буферлік жабындар және оптикалық модульдер. Талшық микроиілістерден қорғайтын диаметрі 250 немесе 900 мкм бастапқы акрилат буфермен қапталады. Бірнеше талшық гидрофобты гельмен толтырылған полибутилентерефталаттан жасалған түтікшелі модульге біріктіріледі. Модульдік конструкция 2-ден 144-ке дейін және одан да көп талшықты ықшам орналастыруға мүмкіндік береді. Бір кабельде орталық элементтің айналасына ширатылған бірнеше ондаған модуль болуы мүмкін.

Күштік элементтер. Шыныпластиктен немесе болаттан жасалған орталық стержень созылу жүктемелерін қабылдайды. Құрамында металл жоқ диэлектрлік нұсқалар ӘЖ тіректеріне аспа үшін және жерге тұйықтау контурларын болдырмау үшін басымдыққа ие. Қосымша иілгіштік пен серпілістерге төзімділік беретін арамид жіптері орамға енгізілуі мүмкін. Өзін-өзі көтеретін кабельдерде күштік элементтер периферия бойынша орналасады, бұл 7 кН және одан да жоғары төтеп берілетін күшті қамтамасыз етеді.

Қабықтар және қорғаныш жабындар. Полиэтиленнен немесе LSZH-композициясынан жасалған ішкі қабық өзекшенің үстіне салынады. Сыртқы трассалар үшін болат таспадан немесе сымдардан жасалған бронь, ал оның үстіне — сыртқы қабық қосылады. Ғимараттар ішінде төсеуге арналған отқа төзімді кабельдер нг(А)-HF, LSZH немесе FRHF индексімен шығарылады. Грунтқа арналған броньдалған конструкциялар 7 кН және одан да жоғары төтеп берілетін күшке ие, ал канализацияда төсеу үшін — күшейтілген полиэтилен қабықтар қолданылады. Суасты өткелдері үшін мыс немесе алюминий ламинаты бар көпбарьерлі құрылымдар қолданылады.

3. Талшықтардың түрлері және стандарттар (G.652, G.657, OM2–OM4)

Талшықтар өткізетін модалар саны бойынша жіктеледі. Бірмодты талшық бір моданы өткізеді, төмен шығындар мен 1310 және 1550 нм толқын ұзындықтарында кең жолақты қамтамасыз етеді. Негізгі стандарт — G.652.D, көптеген магистральдар үшін жарамды. G.657.A1 иілістерге жоғары төзімділігімен ерекшеленеді, бұл абоненттік сымдар мен ықшам муфталар үшін маңызды. Нөлден тыс ығысқан дисперсиясы бар DWDM жүйелері үшін G.655 (NZDSF) талшықтары да бар. Көпмодты талшық бірнеше моданы өткізеді, белсенді жабдықта арзанырақ, бірақ 10 Гбит/с үшін 550 м дейінгі қашықтықпен шектелген. OM2 (50/125), OM3 және OM4 (лазермен оңтайландырылған) санаттары танымал.

Бірмодты және көпмодты талшықтың айырмашылығы — өзек диаметрінде, өткізу жолағында және сегмент ұзындығында. Бірмодты километрлік магистральдарда, көпмодты — ДӨО және жергілікті желілерде қолданылады. Сыртқы түрі бойынша бірмодты кабель көбінесе сары түспен, көпмодты — қызғылт сары немесе аквамарин түсімен таңбаланады, алайда шешуші фактор құжаттама мен қабықтағы жазулар болып табылады. Модульдегі талшықтардың түстері стандартталған: көк, қызғылт сары, жасыл, қоңыр және т.б. IEC 60304 коды бойынша.

4. Төсеу шарттары мен орындалуы бойынша кабельдердің жіктелуі

Сыртқы төсеуге арналған оптикалық кабель ультракүлгін сәулеге, ылғалға, жел және көктайғақ жүктемелеріне қарсы тұруы тиіс. Әуе желілері үшін тіректерде және бағаналар бойымен күштік элементі 7–12 кН дейін созылуға төтеп беретін аспалы өзін-өзі көтеретін оптикалық кабель шығарылады. LSZH-қабығы бар өзін-өзі көтеретін диэлектрлік нұсқа индукцияланған токтардан қорықпайды. Грунтқа төсеу үшін болат таспамен немесе сыммен броньдалған, жаншуға және кеміргіштерге төзімді кабель алынады. Канализация мен құбырларға күшейтілген полиэтилен қабығы бар модельдер төселеді. Жерасты броньдалған кабельдер алюминий ламинаты немесе мыс түтік түрінде ылғалдан қосымша қорғанысқа ие.

Ішкі төсеу үшін жануды таратпайтын LSZH-қабығы бар икемді шнурлар қолданылады. Оларды жиі патч-кордтар деп атайды; ұштарында SC, LC, FC ажыратқыштары болады. Ішкі 4 талшықты кабель қабаттық тарату шкафынан пәтерлерге дейін төсеу үшін ыңғайлы. Екі талшықты жалпақ дроп-кабель — абоненттік кіргізу үшін типтік шешім. Кәсіпорынның тарату желілері үшін талшық саны 8-ден 48-ге дейін модульдік кабельдер қолданылады. Теңіз өткелдері үшін қос броньмен және мыс түтікпен герметизацияланған арнайы күшейтілген конструкциялар әзірленген.

5. Оптикалық кабельдердің таңбалануы және танымал маркалары

Оптикалық кабельдің шартты белгісінде талшық түрі, модульдер саны, талшықтар саны, қабық материалы және рұқсат етілген созылу туралы ақпарат болады. Бірнеше мысалды қарастырайық.

• ОКСН 8 А-2,7 — оптикалық кабель өзін-өзі көтеретін, 8 бірмодты талшық, перифериялық күштік элементпен, рұқсат етілген созылу 2,7 кН.
• ОКМБ 16 G.652D — магистральдық броньдалған кабель, G.652D стандарты бойынша 16 бірмодты талшық.
• ДПО 2 G.657A — жалпақ дроп-кабель, 2 талшық, G.657.A1 стандарты.
• ОКБ-8нг(А)-HF — броньдалған, 8 талшық, галогенсіз қабық, жануды таратпайтын, ішкі төсеу үшін.

Сондай-ақ сыйымдылықтары 4, 8, 16, 24, 48, 144 талшық кеңінен таралған. Магистральдар үшін 24 талшықты немесе 40 талшықты тапсырыс береді. 2 талшықты абоненттік дроптарда, 4 талшық — үйлерді қосу үшін, 8 талшық — тарату нүктелері үшін қолданылады. LSZH, HF, FRHF таңбалануы қабықтың өрт қауіпсіздігін көрсетеді. Грунтқа арналған модельдер «Б» (бронь) әрпімен белгіленеді, мысалы, ОКБ-16. Әуе желілері үшін ОКСН, ОКМС, ДПО маркалары қолданылады. Әртүрлі маркалардың өндірісі туралы толығырақ оптикалық кабель өндірісі бетінде.

6. Талшық саны мен мақсаты бойынша танымал орындалу кестесі

7. Мыс кабельдермен салыстыру және гибридті шешімдер

Оптикалық кабель беру тәсілі бойынша мыстан түбегейлі ерекшеленеді. UTP бұралған жұбы электр сигналдарын береді, кедергілерге ұшырайды және 100 метрмен шектелген. Коаксиалды кабель сигналды үлкен қашықтықта сақтайды, бірақ жолақ бойынша оптикадан жеңіледі. Талшықты-оптикалық кабель сыртқа сәуле шығармайды, найзағайдан қорықпайды және DWDM-тығыздаумен бір талшық бойынша 400 Гбит/с дейінгі жылдамдықты қамтамасыз етеді. Маршрутизатор немесе терминал үшін желілік оптикалық кабель SFP-модульдері арқылы, ал теледидар үшін — медиаконвертер немесе тікелей оптикалық кірісі бар қабылдағыш арқылы қосылады. Мыстан айырмашылығы, оптикалық кабель қоректендіруді бермейді, сондықтан кейде бір қабықта мыс пен оптиканы біріктіретін гибридті кабель шығарылады. Мұндай кабель бірмодты талшықтарды және қашықтағы түйіндерді, мысалы, бейнебақылау камераларын немесе 5G базалық станцияларын қоректендіруге арналған мыс тарамдарды қамтиды.

8. Оптикалық кабельді монтаждау: барабаннан муфтаға дейін

Оптикалық кабельді төсеу ұқыптылық пен арнайы біліктілікті талап етеді. Монтаж кезіндегі ең аз иілу радиусы кабельдің 20 диаметрін, пайдалану кезінде — 10 диаметрін құрайды. Бұл мәндердің асуы өшуді тудырады және талшықты сындыруы мүмкін. Кабельдік канализацияға немесе құбырларға тарту үшін болат тартқыш пен шұлық қолданылады. Аспаға арналған қысқыштар мен тартпа бекітпелер өзін-өзі көтеретін желілерді тіректерде бекітеді. Ғимаратқа кіргізу кезінде муфтаға немесе шкафқа салынатын 5–10 м технологиялық қор қалдырады.

Бөлшектеуді арнайы құралмен — стриппермен орындайды, қабықты қабаттап алып тастайды. Алдымен сыртқы қабықты, содан кейін бронь, егер бар болса, және ішкі қабықты алады. Модульдер гидрофобтан тазартылады, талшықтар буферден босатылады. Талшықтарды дәнекерлеу автоматты аппаратпен жүргізіледі, ол талшықтарды өзек бойынша юстирлейді және термиялық жалғауды орындайды. Дәнекерлеу орны КДЗС гильзасымен қорғалады және муфтаның сплайс-пластинасына салынады. Дәнекерлеусіз жедел жалғау үшін механикалық жалғағыштар қолданылады. Оптикалық кабельге арналған муфта жалғау орнын герметизациялайды және қайта монтаждауға талшықтар қорын қамтамасыз етеді. Оптикалық кабельге арналған адаптер әртүрлі типтегі коннекторларды, мысалы SC және LC жалғауға мүмкіндік береді. Тарату шкафтары мен кросстарда оптикалық ажыратқыштарға арналған порттары бар патч-панельдер орнатылады.

9. Пассивті компоненттер: коннекторлар, адаптерлер, розеткалар

Оптикалық талшықтарды ұштау үшін SC, LC, FC, ST типті ажыратқыштар қолданылады. LC ажыратқышы ықшамдылығымен, SC — бекіту сенімділігімен ерекшеленеді. Контактінің жылтыратылуы UPC көк түсті, APC — кері шағылыстарды азайту үшін қиғаш ұшымен жасыл түсті болады. Пигтейл деп муфтадағы немесе кросстағы магистральдық талшыққа дәнекерлеуге арналған, бір ұшында коннекторы бар талшық кесіндісін атайды. Патч-корд — екі ұшында ажыратқыштары бар жалғастырушы шнур, оның ұзындығы 0,5-тен 100 м-ге дейін өзгереді. Пәтердегі немесе кеңседегі оптикалық розетка қабырғалық кірісті жабады және талшықты сынудан қорғайды. Адаптерлер немесе өтпелі розеткалар бірдей немесе әртүрлі типтегі екі коннекторды жалғау үшін қызмет етеді.

10. Параметрлер, өлшемдер және сапаны бақылау

Желіні тапсыру алдында барабанда OTDR рефлектометрімен кіріс бақылауын жүргізеді. Аспап ұзындықты, өшуді, шағылу коэффициенттерін өлшейді және біртексіздіктерді анықтайды. Таратқыш пен қабылдағыштың қуатын оптикалық қуат өлшеуішімен және тұрақтандырылған жарық көзімен бақылайды. G.652D бойынша бірмодты талшық үшін эталондық мәндер: 1310 нм-де өшу — 0,35 дБ/км аспайды, 1550 нм-де — 0,22 дБ/км. Көпмодты үшін 850 нм-де 3,0 дБ/км дейін рұқсат етіледі. Дәнекерленген жалғаудағы рұқсат етілген шығындар — 0,1 дБ аспайды, ажыратқышты — 0,5 дБ дейін. Ажыратқыштармен қоса желінің жиынтық өшуі белсенді жабдықтың паспорты бойынша есептелген бюджеттен аспауы тиіс. Өлшемдер нәтижелері хаттамамен ресімделеді, ал желіге монтаждық схемасы мен рефлектограммалар картасы бар паспорт жасалады.

11. Нормативтік база және сертификаттар

Ресейде оптикалық кабельдерді өндіру мен пайдалану ГОСТ Р 52266-2004, ГОСТ Р МЭК 60793-1-2018, сондай-ақ өндіруші кәсіпорындардың техникалық шарттарымен регламенттеледі. Ішкі төсеу үшін өрт қауіпсіздігі сертификаттары міндетті: нг(А)-LS, нг(А)-HF, FRLS. Әрбір партия талшық түрін, өшу коэффициентін, геометриялық параметрлерін көрсететін паспортпен бірге жүреді. Қабылдау-тапсыру сынақтары кезінде талшықтардың тұтастығы, құрылыс ұзындықтарындағы және монтаждалған өткелдердегі өшу тексеріледі.

12. Қорытынды

Оптикалық кабель — шынының нәзіктігін және көп қабатты конструкциямен қол жеткізілетін жоғары механикалық беріктікті үйлестіретін күрделі техникалық құрылғы. Бірмод пен көпмод арасындағы, G.652 және G.657 стандарттары, броньдалған және өзін-өзі көтеретін орындалулар арасындағы айырмашылықтарды, сондай-ақ бөлшектеу мен дәнекерлеу ережелерін түсіну параметрлер деградациясыз ондаған жылдар бойы қызмет ететін желілерді салуға мүмкіндік береді. Қажетті сыйымдылық пен конструкциядағы кабельге тапсырыс беру үшін оптикалық кабель өндірісі бөліміне жүгініңіз.