25
Многоканальные волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) широко
используются на магистральных и зоновых сетях связи страны, а также для
устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это
тем, что оптоволокно (ОВ) обладает очень широкой полосой пропускания.
Особенно эффективны и экономичны подводные солитонные оптические
магистрали.
Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это
принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами
электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не
электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное
стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до
десятков километров) с незначительным ослаблением. Оно изготовлено из
кварца, основу которого составляет двуокись кремния, - широко
распространённого и недорогого материала, в отличие от меди, используемой в
обычных проводах. Оптическое волокно очень компактное и лёгкое, его
диаметр всего около 100 мкм. Волоконные световоды представляют собой
волоконно-оптические жгуты, склеенные или спечённые у концов, защищённые
непрозрачной оболочкой и имеющие торцы с полированной поверхностью.
Стеклянное волокно - диэлектрик, поэтому при строительстве волоконно-
оптических систем связи отдельные оптические волокна не нуждаются в
изоляции друг от друга. Долговечность оптического волокна - до 25 лет[21].
Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру
коаксиального электрического кабеля (рис. 15).
26
Рис. 15 Структура оптоволоконного кабеля
Однако есть и некоторые недостатки, самый главный из них – высокая
сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность,
от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно
зависит затухание в разъеме). Также надо помнить, что
использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических
приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в
электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в
целом.
Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический.
Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 – 20 см,
при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо
переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие
воздействия.
Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям,
из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть
увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также
негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.
Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:
многомодовый или мультимодовый кабель;
одномодовый кабель.
Суть различия между этими двумя типами сводится к разным режимам
прохождения световых лучей в кабеле.
27
В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот
же путь, в результате чего они достигают приемника одновременно, и форма
сигнала почти не искажается (рис. 16).
Рис. 16. Распространение света в одномодовом кабеле
Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3
мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и
потери сигнала при этом очень незначительны, что позволяет передавать
сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения
многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные
приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной
волны.
В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный
разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля
искажается (рис.17).
Рис. 17. Распространение света в многомодовом кабеле
Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней
оболочки 125 мкм. Для передачи используется обычный светодиод, что
снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по
сравнению с одномодовым кабелем.
В зависимости от основной области применения ВОК подразделяются
на два основных вида: кабели внешней прокладки; кабели внутренней
прокладки.
28
Кабели внешней прокладки используются при создании подсистемы
внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Основной
областью использования кабелей внутренней прокладки является организация
внутренней магистрали здания, а также для выполнения горизонтальной
разводки при реализации проектов класса «fiber to the desk» (волокно до
рабочего места) и «fiber to the room» (волокно до комнаты).
Общая классификация ВОК(рис. 18)
Рис. 18. Виды ВОК
Классификация волоконно-оптических кабелей относительно несущих
нагрузок и назначения:
1. Магистральный оптоволоконный кабель применяется для сетей,
прокладываемых на значительные расстояния, имеет большую пропускную
способность информационного потока, благодаря использованию
одномодового оптического волокна со смещенной дисперсией, обеспечивает
возможность прокладки в различных типах грунта.
2. Городские оптические кабели применяются для систем связи
объектов в пределах города, области, локальной зоны. Протяженность таких
сетей связи может достигать 100 км. Использование градиентных волокон в
структуре провода позволяет поддерживать многоканальную связь на
нескольких волновых длинах.
29
3. Объектовые волоконно-оптические кабели обеспечивает
высокоскоростное соединение внутри сети учреждений, кабельных и
телефонных систем связи, в передвижных объектах информационных систем.
4. Монтажные изделия из оптоволокна применяются для сборки и
наладки оборудования.
Наиболее рациональными способами прокладки сетей оптоволоконной
связи являются:
подземные сети – могут проходить непосредственно в грунте,
транспортных магистралях, по кабельным каналам или тоннелям других видов
коммуникаций;
подвесные линии связи – осуществляются с помощью
существующих опор и конструкций для линий электропередач, радиосвязи,
осветительных сетей или транспортных линий.
Учитывая различные запросы потребителей относительно безопасности,
условий эксплуатации и технических требований, кабели по видам отличаются:
1) типом волокон (одномодовые, многомодовые, комбинированные);
2) материалом для влагозащиты (гидрофобный наполнитель,
влагоотталкивающий материал);
3) величиной максимального растягивающего усилия (от 2,7 до 78
кН);
4) допустимой температурой эксплуатации (от -12 до +70°С);
5) степенью огнестойкости.
Марки оптических кабелей связи отражают их технологические и
параметры и свойства:
• тип сердечника (центральная трубка, диэлектрический элемент);
• тип и материал защитных оболочек при их наличии;
• тип и количество оптических волокон в кабеле;
• дополнительные эксплуатационные характеристики.
Существует большой ассортимент ВОК, ниже приведена продукция
производителей (в алфавитном порядке (таблица 1):
30
Таблица 1
Продукция производителей ВОК
Производи
тель
Кабели
для
прокладки
в трубах и
коллектор
ах
Кабели с
броней из
гофрирован
ной
стальной
ленты
Кабели с
броней из
круглых
стальных
проволок
Подвесные
самонесу-
щие кабели
Кабели с
усиленной
броней
Москабель-
Фуджикура
ОККТМ,
ОККТЦ
ОКСТМ,
ОКСТЦ
ОМЗКГМ
ОКСНМ
ОМЗКГМ
Одескабель
ОКЛ
ОКЛБг
ОКЛК
ОКЛКК
ОКЛ
Оптен
ДПО, ДНО,
ДГО, СПО,
СНО, СГО,
ДАО
ДПЛ, ДПЛ-
Н(Г), ДОЛ,
ДОЛ-Н(Г)
ТОС, ТОН,
ТОГ, ДПС,
СПС, ДПН,
СПН, ДПГ,
СПГ
ДПТ, ДПР,
ДПМ, ДПК,
ДОТ, ДОМ
ТО1, ТО2, ДА2,
ДАС, САС
ОФС
Связьстрой-
1 ВОКК
ДП, СП, ДН,
СН
ДБП
ДКП, СКП,
ДКН, СКН
ДТ, ДС
ДКП, СКП, ДКН,
СКН
Самарская
Оптическая
Кабельная
Компания
ОКЛ, ОКЛм
ОКЛСт
ОКЛК (1
повив
бронепровол
ок)
ОКЛЖ,
ОКЛЖ-
ВС(ВД)
ОКЛК (2 повива
бронепроволок)
Сарансккаб
ель-Оптика
ОКГ
ОКЛ
ОКБ
ОКК
-
Севкабель-
оптик
ДПО
ДПЛ
ДПС
ДПТ
ДПУ , ДА2
Трансвок
ОКМТ
ОКЗ
ОКБ
ОКМС
ОКБу
Электропро
вод
ОК
ОКС
ОКБ
ОКА
-
ликскабель
ДПО
ДПЛ,СПЛ
ДПС
ДПТ
ДПУ, ДА2
На предприятии "СвязьСистемы ПС", работы по прокладке ВОЛС
ведутся только в коллекторах и канализации.
Кабели, для прокладки в канализации, имеют следующую структуру:
Оптические модули (1-12 волокон в трубке из ПБТ, заполненной гидрофобным
заполнителем) скручены вокруг ЦСЭ - центрального силового элемента
(стальной проволоки, стеклопластика либо троса). Скрутка скреплена нитью
либо лентой. Пространство между модулями заполнено гидрофобным
компаундом. Поверх скрутки наложена оболочка из полиэтилена. У различных
производителей встречаются варианты конструкций:
31
с продольной водоблокирующей лентой для дополнительной
защиты от проникновения влаги
с "рипкордом" - нитью для разрыва оболочки
с упрочняющими арамидными элементами для дополнительной
разрывной прочности
с оболочкой, нераспространяющей горения для прокладки в
помещениях
с алюмополиэтиленовой оболочкой для кабелей, прокладываемых
в местах, где возможно временное затопление
В следующей таблице (таблица 2) собраны механические
характеристики и рекомендуемые условия прокладки кабелей основных
производителей:
Таблица 2
Механические характеристики и рекомендуемые условия
прокладки кабелей основных производителей
Производи-
тель:
(марка)
Условия прокладки
Растяги-
вающее
(раздав-
лива-
ющее)
усилие
Наружный
диаметр
(масса
кг/км)
Температурный
диапазон при
эксплуатации
(при монтаже)
Москабель-
фуджикура
(ОКК)
Прокладка в
специальных
защитных трубах
2,7 кН
( 0,4
кН/см)
11 мм
-40°С - +55°С
Одескабель
(ОКЛ)
Прокладка ручным и
механизированным
способом в кабельной
канализации трубах и
блоках. При опасности
затопления и
повреждения
грызунами прокладка
в защитных трубах.
от 3,5 кН
(0,3 кН/см)
до 16 мм
(112-157)
-40°С - +60°С
(-10°С - +50°С)
Оптен
(ДПО, ДНО,
ДГО, СПО,
СНО, СГО,
ДАО)
Для прокладки в
коллекторах
кабельной
канализации, блоках,
трубах (включая
метод
пневмопрокладки), а
также внутри зданий.
1,3 - 4 кН
(0,5 кН/см)
6,5-18,0 мм
(35-250)
-60°С - +70°С
(-30°С - +70°С)
32
ОФС
Связьстрой-1
ВОКК
(ДП, СП, ДН,
СН)
Прокладка в
специальных трубах
1 - 4 кН
(0,2 - 0,3
кН/см)
12,6 - 21,9
мм
-40°С - +50°С
Самарская
Оптическая
Кабельная
Компания
(ОКЛ, ОКЛм)
Для прокладки в
кабельной
канализации,
специальных трубах,
задувки в защитные
полиэтиленовые трубы
(ЗПТ) и микротрубки,
в коллекторах, шахтах
и туннелях, внутри
зданий и сооружений.
до 3 кН
(до 0,3
кН/см)
6-18,5 мм
(30-300)
-60°С - +50°С
(не ниже -30°С)
Сарансккабе
ль-оптика
(ОКГ)
Для прокладки
ручным или
механизированным
способом в кабельной
канализации, трубах
блоках, коллекторах
3 кН
(1 кН/см)
10,4 мм
(110)
-40°С - +60°С
Севкабель-
Оптик
(ДПО)
Для прокладки в
кабельной
канализации, блоках,
трубах (включая
метод
пневмопрокладки)
2,7 кН
(0,5 кН/см)
11,4-19 мм
( 120-280)
-40°С - +50°С
(-10°С - +50°С)
Трансвок
(ОКМТ)
Для прокладки в
пластмасовый
кабельный
пневмотрубопровод
1,5;2, кН
12,5-17 мм
(120-242)
-40°С - +60°С
Электропров
од
(ОК)
Предназначены для
прокладки в
кабельной
канализации, трубах,
блоках, коллекторах,
на мостах и в
кабельных шахтах
1,5 кН
(0,01
кН/см)
16 мм
(90-120)
-40°С - +50°С
Эликскабель
(ДПО)
Для прокладки в
кабельной
канализации, блоках,
трубах (включая
метод
пневмопрокладки), в
тоннелях и
коллекторах
от 1,5 кН
(0,5 кН/см)
9мм
(80 кг)
-40°С - +50°С
(-10°С - +50°С)
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) - линии оптической связи, в
которых передача информации осуществляется с помощью волоконно-
33
оптических элементов. ВОЛС состоит из передающего и приёмного оптических
модулей, волоконно-оптических кабелей и волоконно-оптических
соединителей..
При создании волоконно-оптических линий связи необходимы
высоконадёжные электронные элементы, преобразующие электрические
сигналы в свет и свет в электрические сигналы, а также оптические
соединители с малыми оптическими потерями. Поэтому для монтажа таких
линий требуется дорогостоящее оборудование. Однако преимущества от
применения волоконно-оптических линий связи настолько велики, что,
несмотря на перечисленные недостатки оптических волокон, эти линии связи
всё шире используются для передачи информации. Скорость передачи данных
может быть увеличена за счёт передачи информации сразу в двух
направлениях, т.к. световые волны могут распространяться в одном оптическом
волокне независимо друг от друга. Это даёт возможность удвоить пропускную
способность оптического канала связи. Волоконно-оптические линии связи
устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам
информация защищена от несанкционированного доступа. К таким линиям
связи невозможно подключиться без нарушения целостности линии.
Преимущества ВОЛС
Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед
передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные
сети ВОЛС является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей
распространения сигнала в оптическом волокне.
Одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над
медной или любой другой средой передачи информации - большая полоса
пропускания (поток информации в несколько терабит в секунду).
Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки
линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.
34
Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет
увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов
с малой избыточностью кода.
Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из
диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным
помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического
оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии
электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных
кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния
электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.
Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют
меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту
же пропускную способность.
Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку
ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему
информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы
мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи,
используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно
отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Такие
системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных,
банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих
повышенные требования к защите данных.
Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество
оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве.
Взрыво и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования
оптическое волокно повышает безопасность сети на химических,
нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических
процессов повышенного риска.