2.3 Строительство и монтаж волс
2.3.1 Оптические кабели, их конструкции
Для надежной работы оптических волокон в реальных условиях окружающей среды их помещают в кабельные конструкции, которые защищают их при прокладке и функционировании. В отличие от медных кабелей оптическим кабелям нужны силовые элементы и прочные вторичные покрытия для защиты волокон от внешних ударов, температурного расширения и сжатия. Эти специальные требования удовлетворяются использованием стальных или неметаллических силовых элементов, помещаемых в сердечник кабеля, его защитное покрытие либо в оба эти места одновременно.
Существует большое количество типов ВОК в зависимости от назначения, условий прокладки и конструкции составляющих элементов. Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла, заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы. Основным элементом оптического волокна является оптическое волокно (световод), выполненное в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, по которому передаются световые сигналы с длинами волны 0,85...1,6 мкм. Сердцевина волокна состоит из кварца, а оболочка может быть кварцевая или полимерная. Первое волокно называется кварц – кварц, а второе кварц – полимер. Исходя из физико-оптических характеристик, предпочтение отдается первому. Снаружи световода располагается защитное покрытие для предохранения его от механических воздействий и нанесения расцветки. Защитное покрытие обычно изготавливается двухслойным: вначале кремнеорганический компаунд, а затем – нейлон, полиэтилен или лак. Важнейшая проблема оптической связи – создание оптических волокон с малыми потерями.
В настоящее время применяются две конструктивные разновидности оптических кабелей: кабели, содержащие металлические элементы и полностью диэлектрические кабели. К достоинству первых относится более высокая механическая прочность и влагоустойчивость, кабели второго типа менее подвержены влиянию электромагнитных воздействий и имеют несколько меньшие габариты и массу.
В оптических кабелях кроме ОВ, как правило, имеются следующие элементы:
силовые (упрочняющие) стержни, воспринимающие на себя продольную нагрузку, на разрыв;
заполнители в виде сплошных пластмассовых нитей;
армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при механических воздействиях;
наружные защитные оболочки, предохраняющие кабель от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.
Для получения необходимой влагостойкости оптического кабеля необходимо решить задачи обеспечения его продольной и поперечной герметизации. Основным средством обеспечения продольной герметизации является гидрофобный гель, который заполняет пустоты кабельного сердечника. Поперечная герметизация кабеля задается наружными оболочками. В некоторых кабелях дополнительно применяется слой целлюлозной бумаги, которая при попадании на нее влаги разбухает и герметизирует небольшие проколы оболочки.
По видам конструкций различают кабели повивной скрутки, пучковой скрутки, кабели с профильным сердечником, а также ленточные кабели. Существуют многочисленные комбинации конструкций ВОК, которые в сочетании с большим ассортиментом применяемых материалов позволяют выбрать исполнение кабеля, наилучшим образом удовлетворяющее всем условиям проекта, в том числе – стоимостным [3].
На рисунке 2.2 приведена конструкция многомодульного волоконно-оптического кабеля, предназначенного для прокладки в грунт.
1 – центральный силовой элемент; 2 – оптическое волокно; 3 – оптический модуль; 4 – промежуточная оболочка из полиэтилена; 5 – гидрофобный заполнитель; 6 – круглая стальная оцинкованная проволока; 7 – внешняя оболочка из полиэтилена.
Рисунок 2.2 – Конструкция многомодульного волоконно-оптического кабеля, предназначенного для прокладки в грунт
Существующие волоконно-оптические кабели по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, внутриобъектовые и монтажные ОК [12].
Магистральные ВОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Зоновые ВОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами. Городские и соединительные ВОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.
Подводные ВОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков. Внутриобъектовые ВОК служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).
По условиям использования оптические кабели подразделяются на подвесные, подземные и подводные.
Подвесные кабели подразделяются на:
самонесущие;
волоконно-оптические кабели со встроенным несущим тросом;
волоконно-оптические кабели, армированные кевларовыми нитями;
волоконно-оптические кабели, встроенные в грозозащитный трос;
волоконно-оптические кабели, встроенные в фазный провод;
волоконно-оптические кабели, которые наматываются на грозозащитный трос или фазный провод.
Подземные кабели подразделяются на:
волоконно-оптические кабели для прокладки в кабельную канализацию;
волоконно-оптические кабели для прокладки непосредственно в грунт
волоконно-оптические кабели, облегчённой конструкции для прокладки в защитных пластиковых трубках;
волоконно-оптические кабели, для прокладки в туннелях, шахтах и т. п.
Такая классификация оптических кабелей при выборе кабеля для непосредственного применения на практике не подходит. Выбор кабеля производится индивидуально для каждой трассы, исходя из условий прокладки и эксплуатации ВОЛС.