Как работи оптичният кабел с 2 влакна на закрито и на открито?
Вътрешен външен кабел с 2 влакна предава данни през две отделни стъклени или пластмасови влакна, които пренасят светлинни сигнали, използвайки пълно вътрешно отражение. Всяко влакно се състои от сърцевина, обвивка и защитни слоеве, проектирани да функционират надеждно както във вътрешна, така и във външна среда.
Основният трансмисионен механизъм
Основната операция разчита на физиката на светлината. Оптичното влакно предава светлина по своята ос чрез пълно вътрешно отражение, със сърцевина, заобиколена от облицовъчен слой, изработен от диелектрични материали. Когато светлината навлезе в сърцевината на влакното под правилния ъгъл, тя непрекъснато отскача от границата между сърцевината и обвивката, вместо да избяга.
Това се случва, защото индексът на пречупване на сърцевината трябва да бъде по-голям от този на обвивката, за да ограничи оптичния сигнал. Представете си го като коридор с огледала по стените-светлинните сигнали се движат надолу, като се отразяват от тези вътрешни граници хиляди пъти на метър.
Как функционират двете влакна
В конфигурация с 2 влакна всяка нишка работи независимо. Едно влакно обикновено обработва предавателни сигнали, докато другото обработва сигнали, създавайки двупосочен комуникационен път. Тези кабели са съставени от 2 едномодови влакна с 9 микрона сърцевина вътре, блокираща водата арамидна прежда, обвита в черна PVC външна обвивка.
Обозначението "2 влакна" означава, че има два отделни оптични пътя в един кабелен комплект. Това позволява едновременна дву-комуникация без смущения в сигнала, тъй като всяко влакно е оптически изолирано от другото.
Слоеве на физическа конструкция
Вътрешните/външните оптични кабели съчетават предимствата на външните кабели, като устойчивост на влага, водоустойчивост и добро механично представяне, с характеристиките на вътрешните кабели, включително забавяне на горенето и електрическа не{0}}проводимост.
Основен слой: Най-вътрешната част, където се разпространява светлината. Едномодовите-влакна използват 9-микронно ядро, оптимизирано за дължини на светлинните вълни от 1310 nm или 1550 nm.
Облицовка: Обвивката е обвита около сърцевината и е направена от различен тип стъкло с по-нисък индекс на пречупване в сравнение със сърцевината, което спомага за запазването на светлинните сигнали вътре. Тази оптична граница е мястото, където възниква пълно вътрешно отражение.
Буферно покритие: Вътрешните кабели използват плътно-буферирани влакна с диаметър 900 μm, докато външните кабели обикновено използват цветни влакна с диаметри 250 μm или 200 μm. Вътрешните/външните кабели преодоляват тази празнина с междинен подход.
Силни членове: Арамидни влакна (като кевлар) служат като гъвкави здрави елементи, свързани с влакното. Те предпазват деликатните стъклени влакна от счупване, когато кабелът се дърпа или огъва по време на монтажа.
Външно яке: В обвивката са използвани -забавящи горенето материали като полиетилен, поливинилхлорид или ниско{1}}забавящ пламък халогенен-полиолефин с ниско{1}}дим и нула халоген. Външната обвивка е устойчива-на влага, гъбички-и UV устойчива, подходяща за подземни тръбопроводи, въздушни или вътрешни/външни пространства.
Изисквания за изпълнение на закрито срещу открито
Двойно{0}}дизайнът се справя с различни екологични предизвикателства.
За използване на закрито кабелът трябва да отговаря на правилата за пожарна безопасност. Кабелът с класификация на щранг (CMR) отговаря на UL-1666, което означава, че се самозагасва и предотвратява разпространението на пламъци нагоре по кабела при тест за вертикално горене. Това има значение в сгради, където кабелите минават вертикално между етажите през щрангове или асансьорни шахти.
За използване на открито издръжливостта става критична. Външните оптични кабели имат по-голяма якост на опън и по-дебело защитно покритие в сравнение с вътрешните кабели, което ги прави по-издръжливи в тежки външни среди. Те трябва да издържат на UV радиация, температурни крайности, влага и физически стрес.
Вътрешните/външните кабели прилагат мерки за суха хидроизолация, за да предотвратят изтичане на мазнини, когато кабелът е вертикално разположен, и използват липсата на метални компоненти в структурата или метални усилващи компоненти, които лесно се изключват електрически. Това елиминира риска от провеждане на електричество в сградите, като същевременно поддържа външна механична якост.
Процес на предаване на сигнал
Когато трябва да бъдат изпратени данни, електронното оборудване преобразува електрическите сигнали в светлинни импулси с помощта на лазери или светодиоди. Тези светлинни импулси влизат в сърцевината на влакното в единия край.
Светлината се движи по оптичен-кабел чрез отскачане многократно от стените-всеки фотон многократно отскача по тръбата. Критичният ъгъл определя дали светлината се отразява или излиза. За да се отрази напълно светлината, ъгълът на падане трябва да бъде по-голям от критичния ъгъл, така че непрекъснатите отражения да се случват върху стената на облицовката вътре във влакното.
В приемащия край фотодетекторите преобразуват светлинните импулси обратно в електрически сигнали, които мрежовото оборудване може да обработва. Цялото предаване се извършва със скорост на светлината в стъкло-приблизително 200 000 километра в секунда.
Загуба на сигнал и разстояние
Нито едно предаване не е перфектно. За едно-модово влакно типичното затихване при 1550 nm е около 0,2 dB/km, докато при 1310 nm е около 0,5 dB/km. Това означава, че 10-километров кабел може да намали силата на сигнала с 2-5 децибела в зависимост от дължината на вълната.
При SMF28 влакно загубата е по-малка от 0,15 dB на километър главно поради разсейване, като по този начин губите по-малко светлина през цял километър влакно, отколкото при отскачане еднократно от метално огледало. Тази изключителна ефективност е причината оптичните влакна да доминират в-комуникациите на дълги разстояния.
Допълнителни загуби възникват в точките на свързване. Фабрично сглобените едномодови конектори имат загуби в диапазона от 0,1-0,2 dB, а конекторите с полев край могат да имат загуби до 0,2-1,0 dB. Всяко снаждане добавя още 0,1-0,3 dB загуба.
Гъвкавост на монтажа
Рейтингът на закрито/на открито означава, че монтажниците не се нуждаят от преходни кутии, където кабелите минават през стени или между сгради.
Вътрешното-окабеляване на открито преодолява празнината за приложения, където мрежовите маршрути включват външни пътища, като същевременно осигуряват изискванията за пожарна безопасност за преходи в сгради на кампуса. Единичен непрекъснат кабел може да премине от външния тръбопровод директно във вътрешните пленумни пространства, без да нарушава електрическите кодове.
Това опростява мрежите в кампуса, влакна-към-разгръщанията-вкъщи и връзките-към-сградата. Плътно буферираните влакна се отличават с по-малки минимални радиуси на огъване, поддържащи монтаж в тави, стелажи, пач панели и зони с множество промени в посоката.
Все още обаче има ограничения за радиуса на огъване. Кабелът има 7,50 mm минимален радиус на огъване за тесни заграждения и остри завои. Превишаването на това чрез налагане на резки завои може да счупи стъклените влакна вътре или да предизвика загуба на сигнал чрез микроогъване.
Защо две влакна вместо едно
Много приложения биха могли теоретично да работят с едно влакно, използвайки двупосочни приемо-предаватели, но дизайнът на два-влакна доминира по практически причини.
Отделните пътища за предаване и приемане елиминират необходимостта от оборудване за мултиплексиране по дължина на вълната в двата края. Това намалява разходите и сложността на повечето инсталации. Оптиката е по-проста-една дължина на вълната в една посока на всяко влакно, вместо две дължини на вълната, споделящи едно влакно.
Отстраняването на неизправности става по-лесно, когато всяка посока има свой собствен физически път. Ако едното влакно се повреди, производителността на другото веднага разкрива дали проблемът е в самото влакно или в трансивърното оборудване. В една-оптична система диагностицирането става по-сложно.
Гъвкавостта на надстройката също се подобрява. Можете да замените приемо-предавателите в единия край, без непременно да надстройвате и двете страни едновременно, стига и двете влакна да останат функционални.
Източници на светлина и видове влакна
Едномодовото влакно е оптимизирано за работа с оптично оборудване, използващо дължина на светлинната вълна от 1310 nm или 1550 nm. Тези специфични дължини на вълните са избрани, защото минимизират затихването в стъклените влакна-те попадат в „прозорци на предаване“, където силициевото стъкло е най-прозрачно.
Едномодовите-влакна съдържат много тънка сърцевина и тъй като централната част е толкова малка, светлината всъщност не отскача наоколо; всички сигнали преминават направо през средата, без да отскачат от краищата. Това право-предаване предотвратява дисперсията, позволявайки на сигналите да поддържат формата си на големи разстояния.
Алтернативата е многомодовото влакно с по-голямо ядро, което позволява на светлината да преминава по множество пътища. Многомодовите влакна се използват за комуникационни връзки на къси{1}}разстояния и за приложения, при които трябва да се предава висока оптична мощност. Вътрешни/външни кабели се предлагат както в едно-режимни, така и в многомодови версии в зависимост от изискванията на приложението.
Технология за блокиране на водата
Едно от най-трудните предизвикателства е предотвратяването на увреждане от вода без използване на гел.
Разхлабените-тръбни влакна използват пълни-гел тръби, които блокират водата и омекотяват влакната, докато сухите водо-блокирани опции осигуряват по-чисто и лесно снаждане. Много вътрешни/външни кабели използват технология за-блокиране на суха вода със специализирани нишки, които набъбват при контакт с влага.
Кабелите от оптични влакна са блокирани от вода и надвишават изискванията за проникване на вода на ICEA S-104-696 и GR-20-CORE, като помагат да се гарантира, че всяка повреда на кабела и последващото навлизане на вода е ограничено до поправима дължина от няколко метра.
Това има значение, защото водата може да увеличи затихването чрез промяна на свойствата на индекса на пречупване на границата на сърцевината-обвивка. Дори малки количества влага могат да влошат качеството на сигнала с течение на времето.
Често задавани въпроси
Може ли вътрешният/външният кабел наистина да се справи и с двете среди?
Да, но с компромиси. Тези кабели отговарят на минималните изисквания и за двата контекста, вместо да бъдат оптимални за всеки от тях. Те са по-здрави от обикновения вътрешен кабел, но са по-малко здрави от специализирания външен брониран кабел. За повечето кампуси и търговски приложения те осигуряват отличен баланс между производителност, цена и гъвкавост при инсталиране.
Какво е максималното разстояние за кабел с 2 влакна?
Затихването в съвременните оптични кабели е много по-малко, отколкото в електрическите медни кабели, което води до оптични връзки на дълги разстояния с разстояния на ретранслатор от 70–150 километра. За практически инсталации разстоянието зависи от мощността на трансивъра и общата загуба на връзка от дължината на влакното, конекторите и снажданията. Типичното изчисление добавя затихване (0,3-0,5 dB/km) плюс загуби на съединителя (0,5-0,75 dB всеки) плюс загуби на снаждане (0,1 dB всеки) плюс 3 dB граница на безопасност.
Как свързвате двете влакна към оборудване?
Всяко влакно завършва с конектор-обикновено тип LC, SC или ST. Влакното е завършено с керамични накрайници LC конектори за труднодостъпни места, а всеки отвор на влакното има 18" от 2,0 mil фуркационна тръба около себе си за допълнителна издръжливост. Конекторите се включват в трансивър модули на комутатори, рутери или медийни конвертори. Правилното подравняване на конекторите е критично, тъй като сърцевините на влакната са широки само 9 микрона.
Огъването ще повреди ли кабела?
Острите завои могат да причинят незабавна загуба на сигнал или евентуално счупване на влакното. Два вида огъване засягат оптичните кабели-макро огъването се отнася за голямо огъване на кабела, докато микро огъването се отнася за малко огъване. Винаги поддържайте минималния радиус на огъване, определен от производителя, обикновено 10-15 пъти диаметъра на кабела. Съвременните нечувствителни на огъване влакна понасят по-тесни завои, но все още имат ограничения.
Съображения за избор на кабел
Когато избирате между чисто вътрешен, чисто външен или вътрешен/външен кабел, помислете за целия път на инсталиране.
Ако кабелът никога не напуска сградата, кабелът-с класификация за вътрешни помещения струва по-малко и предлага по-добра гъвкавост за тесни пространства. Ако остане изцяло навън в тръбопроводи или въздушни трасета, силно бронираният външен кабел осигурява максимална защита.
Вътрешният/външният кабел има смисъл, когато имате нужда от непрекъснатост през границите на околната среда. Това включва разгръщане на влакна-към--бюрата, където кабелът минава от външни терминали към офиси, мрежи в кампуса, свързващи сгради, и всеки сценарий, при който прекъсването на трасето би изисквало снаждане чрез синтез в съединителна кутия.
Сърцевината и обвивката на вътрешния/външния оптичен кабел са изградени с помощта на висококачествени едномодови влакна, които са съвместими с ITU-T G.652.D и са обратно съвместими с други наследени едномодови влакна. Това стандартно съответствие гарантира оперативна съвместимост със съществуваща инфраструктура и бъдещи надстройки.
Имайте предвид, че докато 2 влакнести кабела се справят с повечето нужди, съществуват по-висок брой влакна (4, 6, 12 или повече) за приложения, изискващи множество вериги или резервиране. Принципът на работа остава идентичен-повече влакна просто означават повече паралелни комуникационни пътища в една кабелна обвивка.
Красотата на оптичните влакна е, че физическите принципи на предаване на светлина през стъкло остават постоянни, независимо дали изпращате данни през стая или през океан. Защитната опаковка се адаптира към околната среда, но вътре тези две стъклени нишки изпълняват същия елегантен трик за улавяне и насочване на фотони от единия край до другия.