4.4.3 Оптоволоконный кабель
В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это относительно надежный (защищенный) способ передачи, поскольку электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные, от чего не застрахован любой кабель, проводящий электрические сигналы.
Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них практически не затухает и не искажается. Оптическое волокно – чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, называемый жилой (core), покрытый слоем стекла, называемого оболочкой, с иным, чем у жилы, коэффициентом преломления (рисунок 3.13) [1], [6], [7], [27].
Иногда оптоволокно производят из пластика. Пластик проще в использовании, но он передает световые импульсы на меньшие расстояния по сравнению со стеклянным оптоволокном.
Каждое стеклянное оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами
|
Рисунок 3.13 - Оптоволоконный кабель |
Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведется на чрезвычайно высокой скорости (в настоящее время до 1 000 Мбит/с, теоретически возможная скорость – 200 000 Мбит/с) [27]. По нему можно передавать световой импульс на многие километры. Однако существуют ограничения при прокладке данного типа кабеля, в основном связанные с радиусом изгиба волокна, во избежание его выхода из строя.
4.4.4 Защита информации в кабельных сетях
4.4.4.1 Механическая защита кабельной сети
К мерам механической защиты относится предотвращение повреждений кабеля при прокладке, предотвращение попадания влаги в кабель и приборы, предохранение кабелей и разъемов от коррозии, предотвращение провисания и чрезмерного растяжения кабеля при надземной прокладке, защита надземных мачт от лишней ветровой нагрузке. Для предотвращения растяжения кабеля, как уже было сказано, применяется несущий трос, для правильного выбора которого необходим расчет нагрузки на него в реальных условиях эксплуатации.
Защита кабеля от повреждений при прокладке обеспечивается осторожное обращение с ним и точным выполнением этой процедуры с соблюдением всех правил, определенных для каждого типа кабеля. Всегда нужно избегать образования петель, изломов и передавливания кабеля. Передавливание особенно опасно, так как после сдавливающего воздействия проводник деформируется, что приводит к росту отраженной энергии. В первый момент полиэтиленовая оболочка принимает форму вмятины, но вскоре она восстанавливается, поэтому позднее место деформации будет трудно обнаружить и поврежденный кабель может быть использован при прокладке сети. Практически все здесь от умения и профессионализма технического персонала.
Неблагоприятные погодные условия довольно сильно сказываются на состоянии и работоспособности кабельной сети. Подвесная кабельная структура, находящаяся все время на открытом воздухе подвержена воздействию крайних температур, налипанию снега и льда, сильных ветров. Как правило, для этого способа прокладки выбирается кабель с несущим тросом. Подвесной структуре может преобразоваться и дополнительная защита от повышенной влажности воздуха и высоких концентрации активных веществ в атмосфере промышленных районов, но обычно она не обеспечивается – плохая защищенность надземных сетей компенсируется низкой первоначальной стоимостью их прокладки. Кабель, проложенный в грунте, менее подвержен разным механическим повреждениям, однако, он испытывает разрушающее действие проникающей в кабель влаги и химической коррозии, может быть поврежден грызунами. Следовательно, подземные сети в большинстве случаев также требуют дополнительной защиты. Еще один недостаток грунтовой прокладки в том, что кабель нужно выводить выше уровня грунта для установки усилителей и других приборов, а для того необходимы специальные защитные приспособления, например цокольные корпуса. Полную механическую защиту кабельной структуры не удастся гарантировать ни при каких условиях, кабель будет нуждаться в регулярной замене, и продлить срок службы структуры можно только удачным выбором кабелей и качественным соединений кабелей и приборов.
Немаловажно и качество. Количество разъемов в крупных кабельных сетях очень велико, поэтому также велика вероятность того, что причиной нарушений в работе сети являются именно разъемы. В больших и средних сетях, особенно на магистралях, рекомендуется использовать только качественные разъемы ведущих производителей, имеющие высокие возвратные потери, высокое экранирование и хорошую коррозийную стойкость. Разъемы необходимо подбирать в соответствии с типами используемых кабелей. Разделка разъемов должна выполняться с использованием специального инструмента в строгом соответствии с рекомендациями производителя. При установке разъемов большое значение опять же имеет квалификация технических специалистов.
При любом способе прокладки следует обращать внимание на характеристики компонентов кабеля и на материалы, из которых он изготовлен. В расчет должны приниматься степень экранирования в рабочих условиях, способность передачи тока питания, наличие дополнительных защитных оболочек и срок амортизации кабеля. При производстве современных магистральных кабелей, как правило, используется медный, покрытый алюминием центральный проводник, алюминиевый внешний проводник и вспененный полиэтиленовый диэлектрик. Все эти компоненты имеют свои температурные коэффициенты расширения, которые могут различаться в несколько раз, например, при нагревании объем полиэтилена увеличивается в 7 раз сильнее, чем объем алюминия. Это способствует смещению одного компонента относительно другого и приводит в итоге к деформации кабеля и ухудшению его характеристик. Чтобы предотвратить смещение центральный проводник, диэлектрик, наружный проводник и оболочку скрепляют воедино. Для прокладки магистралей следует выбирать только скрепленные кабели. Скрепление компонентов, кроме того, препятствует проникновению влаги и повышает прочность кабеля. Кабели, прокладываемые под землей, должны иметь различные средства дополнительной защиты в идее дополнительных оболочек с наполняющим водозащитным компаундом и армирующих оплеток. Эти средства повышают коррозийную стойкость кабеля, защищая от влияния солей и кислот, присутствующих в почве. Коррозия кабелей и разъемов опасна тем, что в условиях повышенной влажности может привести к различным потерям металлического экрана, ухудшить контакт в местах соединений кабелей и приборов, снизить степень экранирования, а ухудшение экранирования, в свою очередь, приводит к росту помех и утечкам. Следует учитывать и то, что коррозия кабеля ускоряется при подаче через него напряжения дистанционного питания. Водозащитный компаунд находится между внешней полимерной оболочки и алюминиевым экраном. В качестве компаунда обычно используется полужидкий синтетический материал, который выполняет сразу две функции – препятствует попаданию влаги на экран, а при не значительных повреждениях оболочки легко проникает в образовавшиеся и заполняет их. При надземной прокладке кабеля в качестве компаунда используется пластичный материал, сохраняющий свою консистенцию в широком диапазоне температур. Кабели с антикоррозийной защитой применяются не только при прокладке под землей, но и в других местах с повышенной влажностью, например, в канализации или подвальных помещениях. Качество прокладки кабеля и выполнения соединений в абонентских ответвлениях особенно важно, поскольку здесь обеспечивается минимальная защита кабеля, а, вместе с тем, согласно статистике 70 % неисправностей в кабельных сетях приходится на абонентские ответвления. Ремонт и техническое обслуживание абонентских ответвлений является значительной статьей для кабельных операторов. Возможны разные способы прокладки кабеля абонентских ответвлений. Самый простой способ – крепление кабеля пластмассовыми скобами к стене. Недостатком этого способа являются открытость проводки и ее уязвимость. Поскольку диаметр наружного проводника определяет волновое сопротивление, даже незначительное передавливание абонентского кабеля скобой недопустимо, иначе в этой точке нерегулярность. Следовательно, размер используемых скоб должен строго соответствовать диаметру кабеля, для чего существует широкий ассортимент скоб разного размера.
Абонентский кабель может прокладываться в защитном коробе и это, вероятно, оптимальный способ, как про стоимости работы, так и по простоте исполнения и последующего обслуживания. Более того, в одном коробе можно проложить кабели сразу нескольких сетей. Этот способ часто применяется в офисных помещениях. Более сложные и дорогие способы скрытой прокладки, как прокладка под плинтусом и полом, в стене, над подвесным потолком имеют преимущество только с эстетической точки зрения – они не портят внешнего вида помещения. В редких случаях выполняется подвесная протяжка кабеля абонентского ответвления, причем здесь требуется направляющий трос, в отсутствии которого нагрузка на кабель в области соединения повышается и со временем ухудшается экранирование, что ведет к росту наведенных помех. Проблема наводок в абонентском ответвлении очень актуальна, особенно для обратного канала.