3.4. Конструкции и материалы волоконно-оптических кабелей
3.4.1. Типы конструкций волоконно-оптических кабелей
Международная электротехническая комиссия разделила в своих предложениях [15] все волоконно-оптические кабели на ряд основных типов:
• для непосредственной прокладки в земле;
• для прокладки в коллекторах и трубах;
• для воздушной прокладки (кабели с несущим тросом);
• для подводной прокладки (для относительно коротких водных преград);
• для внутриобъектовой прокладки;
• для межобъектовой связи;
• монтажные;
• для специальных целей (отличаются от соответствующих изделий общего назначения наличием особых требований, вызванных особенностями их эксплуатации в специальных отраслях техники или климатической зоне);
• морские (герметизированные, гидроакустические, грузонесущие).
Кроме того, ОК различают:
• по материалу ОВ — из кварца, многокомпонентного стекла, кварца в сочетании с полимером и полимера;
• по конструкции ОВ — моноволоконные и оптические жгуты;
• по профилю показателя преломления ОВ — как правило, ступенчатое, градиентное;
• по количеству передаваемых типов волн (мод) по ОВ — многомодовое, маломодовое, одномодовое;
• по материалу, применяемому для изготовления ОК, — нормальной и повышенной нагревостойкости;
• по наличию (отсутствию) токопроводящих жил — простые и комбинированные;
• по наличию экрана — экранированные и неэкранированные;
• по конструкции и материалам защитных покровов — нити, пленки, ленты;
• по технологии изготовления методы — экструзии, контактно-тепловой сварки, эмалирование и т.д.;
• по виду прокладки и монтажа — для фиксированных и подвижных объектов.
Несмотря на более, чем двадцатилетний опыт, волоконно-оптическая технология находится в начале своего развития — в коммерческих сетях связи она начала применяться только в 1977 г. Несмотря на этот сравнительно небольшой срок, оптический кабель успел пройти три важных этапа в своем развитии и в результате на сегодняшний день имеются три кабельные конструкции, а именно: концентрическая, с профилированным сердечникам и с профилированным ленточным сердечником [16].
К
онцентрические
кабели. Результатом первых разработок
стали именно эти кабели. Волокно в таких
кабелях располагается в плотном
полиамидовом покрытии или в свободно
уложенных трубках ОМ, которые, в свою
очередь, скручиваются вокруг центрального
силового элемента и формируют кабель
концентрической конструкции. Такие
кабели могут содержать до 144 волокон и
от 2 до 12 волокон в каждой трубке (рис.
3.17, а).
К
Рис. 3.17. Виды
конструкций ОК:
а-концентрические;
б-с профилированным сердечником; в-с
профилированным ленточным сердечником
Кабели данной конструкции имеют повышенную устойчивость против воздействия сил сжатия, где профилированный сердечник и трубка ОМ защищают волокна (рис. 3.17 б).
Кабели с профилированным ленточным сердечником. Растущие требования по более плотной упаковке волокон в кабеле и ускорению сварки волокон привели к конструкции с профилированным ленточным сердечником. Такие кабели содержат, например, до 192 волокон в каждом кабеле. Каждый паз в кабеле с профилированным ленточным сердечником может разместить до четырех ленточных слоев, где каждая лента содержит четыре или восемь волокон. Кабель с профилированным ленточным сердечником используется на междугородних и местных сетях связи (рис. 3.17 в).
Любая кабельная конструкция должна обеспечивать волокнам защиту от всевозможных внешних факторов — например, сопротивление раздавливанию, растягиванию, трению, коррозии и старению — без снижения пропускной способности волокон.
Волокно — чувствительный материал к растяжению и сгибанию. Основной целью при разработке кабеля является создание защиты для волокон, действующей в процессе производства, монтажа и эксплуатации кабеля. Если волокно подвергается сильным внешним воздействиям, могут пострадать критические параметры волокна, такие как эксплуатационный срок службы и параметры затухания. С данной проблемой можно справиться двумя способами. Во-первых, при сборке кабеля все волокна должны соответствовать нужному качеству — в производстве это обеспечивается системой гарантии качества, применяемой на заводе. Во-вторых, технология и проектирование кабеля должны проводиться экономичным образом для удовлетворения требований, предъявляемых с учетом методов проведения монтажа и назначения продукции.
При выборе конструкции кабеля для определенного назначения следует учесть ряд аспектов, к которым следует отнести:
• соответствие кабеля ГОСТ, ТУ, которые разрабатываются в соответствии с требованиями ITU-Т (Международный союз электросвязи — сектор стандартизации телекоммуникаций), IEC (Международная электротехническая комиссия), и СЕСС (Комитет по электронным компонентам в составе CENELEC);
• соответствие ОК необходимым эксплуатационным характеристикам. При определении пропускной способности волокна следует учитывать потери волокна и требования по их изменению. Эти характеристики должны удовлетворять самым жестким условиям, которые наблюдаются при эксплуатации;
• кабель должен быть удобным в работе и при монтаже. Он должен иметь гибкость, цветовое кодирование, малый вес, сопротивление изгибам, раздавливанию и растяжению, создавать условия для быстрого монтажа и надежной эксплуатации;
• кабель должен быть удобным в сварке и заделке в концевые устройства. Удобная идентификация кабеля и волокна облегчает сварку и делает ее более точной. Внешние защитные оболочки и покрытия должны легко сниматься. Важным моментом является скол волокон и подгонка волокна и кабеля, а, также предохранение места сварки;
• кабель должен иметь удобную маркировку, которая способствует быстрому ремонту и сокращает время простоя кабельных магистралей;
• кабель должен соответствовать предъявляемым требованиям с учетом специфических климатических условий на месте эксплуатации. При выборе нужной конструкции кабеля для заданного назначения следует учитывать условия окружающей среды, в которой кабель будет эксплуатироваться.
Кабели, прокладываемые в канализации, и кабели для прямой прокладки в грунт следует покрывать броней для их защиты от абразивного износа в каменистом грунте и от повреждений, наносимых грызунами. Для таких кабелей рекомендуется применять гофрированную стальную бронеленту.
Для подводных кабелей, кабелей для прямой прокладки в сложном по категории грунте и для прокладки, где предъявляются жесткие требования относительно механической прочности, следует предпочесть стальную бронепроволоку.
Для воздушных кабелей следует учитывать расстояние между опорами при выборе силового элемента. Иногда большую выгоду приносит выбор более прочного силового элемента и увеличение расстояния между опорами. Важным фактором является устойчивость кабеля к вибрациям, вызываемым ветром, и также способность кабеля выдерживать скопления льда в холодных климатических условиях.
Влияние оптического кабеля на экологию незначительно. Для его уменьшения заводы изготовители не должны применять материалы, наносящие вред окружающей среде.