Типы, виды оптического кабеля. Классификация оптоволокна

Различные способы производства оптических волокон влияют на их конечные характеристики, но всегда обеспечивают распределение излучения в нескольких диапазонах. От пропорционального соотношения диаметров сердцевины волокна к его оболочке и от показателя преломления зависят сфера применения и классификация оптоволоконного кабеля. Типы оптических кабелей определяются длиной линии связи, количеством потребляющих объектов и объемом информационного потока в ВОЛС.
Оптические кабели являются ключевыми компонентами современных телекоммуникационных систем, обеспечивая высокоскоростную передачу данных на большие расстояния. В этой статье мы рассмотрим основные типы и виды оптического кабеля, а также их классификацию.

Классификация волоконно-оптических кабелей

Магистральный оптоволоконный кабель применяется для сетей, прокладываемых на значительные расстояния, имеет большую пропускную способность информационного потока, благодаря использованию одномодового оптического волокна со смещенной дисперсией. Модульная конструкция оптоволокна с применением дополнительных высокотехнологичных элементов обеспечивает возможность прокладки в различных типах грунта. 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. Объектовые волоконно-оптические кабели обеспечивает высокоскоростное соединение внутри сети учреждений, кабельных и телефонных систем связи, в передвижных объектах информационных систем. Монтажные изделия из оптоволокна применяются сборки и наладки оборудования.

Основные типы оптического кабеля

Оптические кабели можно классифицировать по различным критериям, включая конструкцию, число волокон и место применения. Наиболее распространенные типы оптического кабеля:

По конструкции

• Монорежимные оптические кабели

Монорежимные оптические кабели (SMF, Single-Mode Fiber) имеют очень тонкое волокно, которое позволяет передавать свет в одном режиме. Это обеспечивает минимальные затухания и высокую скорость передачи данных на большие расстояния (до 100 км и более). Они используются в основном для магистральных линий связи и в ситуациях, когда требуется высокая пропускная способность.

• Мультидоменные оптические кабели

Мультидоменные оптические кабели (MMF, Multi-Mode Fiber) имеют более толстое волокно и поддерживают несколько режимов передачи света. Это приводит к большему затуханию и ограничению расстояния передачи (обычно до 2 км). Они часто используются в локальных сетях и для подключения оборудования в пределах одного здания.

По месту применения

• Уличные оптические кабели

Эти кабели предназначены для установки в условиях открытого воздуха и обладают защитными свойствами от влаги, ультрафиолетового излучения и механических повреждений. Они часто имеют армированную оболочку и могут быть установлены в земле или на опорах.

• Внутренние оптические кабели

Внутренние кабели предназначены для прокладки внутри зданий. Они менее устойчивы к внешним воздействиям, но легче и компактнее. Внутренние кабели могут быть как монорежимными, так и мультидоменными.

• Гибкие оптические кабели

Гибкие оптические кабели разработаны для использования в условиях, где требуется высокая степень изгиба. Они идеально подходят для установки в труднодоступных местах и имеют специальные свойства, позволяющие им сохранять свои характеристики при изгибе. 

Оптоволокно можно классифицировать на основе нескольких параметров:

По типу материала

• Стеклянное оптоволокно

Стеклянное оптоволокно состоит из стеклянных волокон и обладает высокой прозрачностью, что позволяет передавать сигнал на большие расстояния. Оно широко используется в телекоммуникациях.

• Пластиковое оптоволокно

Пластиковое оптоволокно содержит волокна из пластика и имеет более низкую стоимость. Однако его затухание выше, и расстояния передачи ограничены. Оно чаще используется в домашних сетях и для подключения бытового оборудования.

По числу волокон

• Одноволоконные кабели

Содержат одно волокно и используются в ситуациях, где требуется передача данных по одному каналу.

• Многоволоконные кабели

Содержат несколько волокон и обеспечивают параллельную передачу данных, что увеличивает общую пропускную способность.

Положительные стороны оптического кабеля

Положительные стороны

• Высокая скорость передачи данных: Оптические кабели обеспечивают значительно более высокие скорости по сравнению с медными проводами.
• Большая пропускная способность: Могут передавать больше данных одновременно благодаря использованию нескольких режимов и волокон.
• Малое затухание: Позволяет передавать сигнал на большие расстояния без значительных потерь.
• Устойчивость к электромагнитным помехам: Оптоволокно не подвержено влиянию электромагнитных полей, что улучшает качество передачи данных.

Применение оптических кабелей

Оптические кабели находят широкое применение в различных областях:

• Телекоммуникации

Оптические кабели являются основой современных телекоммуникационных сетей, обеспечивая связь между городами, странами и континентами. Они используются для передачи телефонных звонков, интернета и телевидения.

• Локальные сети

В локальных сетях (LAN) оптические кабели обеспечивают высокоскоростную связь между компьютерами и другими устройствами. Это особенно актуально для офисов, учебных заведений и других учреждений, где необходима высокая пропускная способность.

• Промышленность

Оптические кабели применяются в различных промышленных системах для передачи данных и сигналов. Они часто используются в автоматизированных системах управления и мониторинга.

• Медицина

В медицине оптические технологии применяются в эндоскопии и других диагностических процедурах. Оптоволоконные кабели используются для передачи изображения и данных, что позволяет врачам проводить точные диагностики.

• Автомобили и транспорт

Современные автомобили все чаще оснащаются оптическими системами для передачи данных между различными модулями и компонентами. Это позволяет улучшить безопасность и функциональность транспортных средств. 

• Уличные оптические кабели

Эти кабели предназначены для установки в условиях открытого воздуха и обладают защитными свойствами от влаги, ультрафиолетового излучения и механических повреждений. Они часто имеют армированную оболочку и могут быть установлены в земле или на опорах.

• Внутренние оптические кабели

Внутренние кабели предназначены для прокладки внутри зданий. Они менее устойчивы к внешним воздействиям, но легче и компактнее. Внутренние кабели могут быть как монорежимными, так и мультидоменными.

• Гибкие оптические кабели

Гибкие оптические кабели разработаны для использования в условиях, где требуется высокая степень изгиба. Они идеально подходят для установки в труднодоступных местах и имеют специальные свойства, позволяющие им сохранять свои характеристики при изгибе.

Относительно несущих нагрузок и назначения:

По месту расположения сетей связи

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.

Основные типы оптического кабеля

Оптические кабели можно классифицировать по различным критериям, включая конструкцию, число волокон и место применения. Наиболее распространенные типы оптического кабеля:

По конструкции

• Монорежимные оптические кабели

Монорежимные оптические кабели (SMF, Single-Mode Fiber) имеют очень тонкое волокно, которое позволяет передавать свет в одном режиме. Это обеспечивает минимальные затухания и высокую скорость передачи данных на большие расстояния (до 100 км и более). Они используются в основном для магистральных линий связи и в ситуациях, когда требуется высокая пропускная способность.

• Мультидоменные оптические кабели

Мультидоменные оптические кабели (MMF, Multi-Mode Fiber) имеют более толстое волокно и поддерживают несколько режимов передачи света. Это приводит к большему затуханию и ограничению расстояния передачи (обычно до 2 км). Они часто используются в локальных сетях и для подключения оборудования в пределах одного здания.

Виды оптоволоконных кабелей

По наличию и количеству дополнительных элементов

Учитывая различные запросы потребителей относительно безопасности, условий эксплуатации и технических требований, кабели по видам отличаются:

• типом волокон (одномодовые, многомодовые, комбинированные);
• материалом для влагозащиты (гидрофобный наполнитель, влагоотталкивающий материал);
• величиной максимального растягивающего усилия (от 2,7 до 78 кН);
• допустимой температурой эксплуатации (от -12 до +70°С); степенью огнестойкости.

Преимущества оптоволоконных кабелей напрямую связаны со свойствами материала.

• Относительно низкая стоимость позволяет быстро увеличивать рынок потребления и расширяет сферы применения в разных отраслях, технологических процессах, областях производства.
• Малые габаритные размеры снижают затраты на прокладку сетей, установку или монтаж дополнительных конструкций.
• Высокая степень защиты от неправомерных способов использования информационных ресурсов.
• Высокий уровень пожарной безопасности, шумовой изоляции.
• Длительный срок эксплуатации.

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.

Существуют и другие характеристики, которые классифицируют кабель на марки, виды.

Увеличение объемов информационных ресурсов, количества потребителей виртуальных услуг и качества востребованного информационного потока обуславливают необходимость внедрения высокотехнологичных надежных систем связи. Волоконно-оптические кабели являются неотъемлемой частью таких систем, поскольку обеспечивают широкие возможности использования информационных ресурсов, коммуникационных сетей, потребительских каналов. Оптический кабель отвечает всем критериям современных технологий для использования в различных сферах жизнедеятельности, в разных этапах технологических процессов.

Оптические кабели представляют собой важный элемент современных систем связи и передачи данных. Их разнообразие позволяет выбрать оптимальный вариант для различных условий эксплуатации и задач. Несмотря на существующие недостатки, преимущества оптического волокна, такие как высокая скорость, большая пропускная способность и устойчивость к электромагнитным помехам, делают его незаменимым в телекоммуникациях, промышленности и других сферах.

С учетом развития технологий и увеличения потребностей в высокоскоростной передаче данных, оптические кабели будут продолжать играть ключевую роль в инфраструктуре связи будущего.