Классификация оптических кабелей связи

Лекция 6

 

ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ

План:

1. Классификация оптических кабелей связи;

2. Общие требования к оптическим кабелям;

3. Оболочки ОКС;

4. Маркировка оптических кабелей;

5. Конструкции волоконно-оптических кабелей.

 

Классификация оптических кабелей связи

 

В зависимости от назначения, условий прокладки и эксплуатации разработаны и производятся ОК разных типов и конструкций.

ВОК выпускаются многими компаниями, как зарубежными, например, Alkatel, AMP, BICC Cables Company/BICC KWO Kabel GmbH, Focas, Fujikura, Hellukabel, Lucent Tecnhologies, Mohawk/ CDT, NK Cabls, Phillips, Pirelli, Samsung, Simens, Sumitoto, так и российскими, например, "Москабельмет" (Москва, теперь "Москабель-Фуджикура"), "Оптен" (С. Петербург), "Оптика-кабель" (Москва, теперь "Москабель- Фуджикура"), Самарская оптическая кабельная компания (СОКК) (Самара), "Сарансккабель" (Саранск), "Севкабель- оптик" (С. Петербург), "Трансвок" (Боровск, Калининская область) "Электропровод" (Москва), и др. Российские компании, как правило, используют импортное оборудование и волокно, их продукция соответствует мировому уровню качества и подтверждена соответствующими сертификатами, что позволяет использовать её с выгодой для отечественного потребителя. Они классифицируются по назначению, условиям прокладки и конструкциям составляющих элементов.

В январе 2009 года компания KAZCENTRELECTROPROVOD освоила и приступила к производству ВОК. Она основана в 1993 году, является крупнейшим в Казахстане производителем продукции для телекоммуникаций и электроэнергетики.

ОК может быть проложен по опорам ж.д., на линиях электропередачи, в силовых кабелях, в кана­лизационных и водопроводных трубах, по руслу рек и дну озер, вдоль автомобильных дорог.

Подразделяют ОК по таким признакам, как: назначение и усло­вия применения; способ прокладки; конструктивные и технологиче­ские особенности; число ОВ и электрических жил.

В общем случае деление по группам, установленное ГОСТ и публикацией МЭК, достаточно условно, так как требования, предъявляемые к каждой группе кабелей в нашей стране и за рубе­жом, отличаются в значительной степени как по уровню парамет­ров, так и по их комбинации.

Выбор той или иной конкретной конструкции в пределах одной группы или вида зависит от многих переменных и определяется пара­метрами системы передачи, внешними воздействиями и стоимостью.

По назначению все кабели можно разделить на три категории:

– внутренней прокладки (indoor);

– наружной прокладки (outdoor);

– специальные.

Согласно классификации МСЭ-Т ОК можно разделить на кабели для внешней и внутренней прокладки (таблица 6.1).

 

Таблица 6.1 – Кабели для внешней и внутренней прокладки

Внешние кабели междугородные, межстанционные соединительные и распределительные	Внутренние кабели у абонента и на станции
Воздуш­ный	Проло­женный в грунте	Проло­женный в канали­зации	Проло­женный в туннеле	Подвод­ный	Внутри здания

 

Классификация ОК для внешней прокладки, т.е. линейных кабелей, представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Классификация ОК для внешней прокладки

 

ОК для внутренней прокладки, т.е. внутриобъектовых кабелей, - на рисунке 6.2.

 

Рисунок 6.2 - Классификация OK для внутренней прокладки

 

Кабели внутренней или внутреобъектовой прокладки используются внутри телефонных станций, офисов, зданий и помещений клиентов/абонентов. По условию прокладки эти кабели в свою очередь можно разделить на:

· кабели вертикальной прокладки (riser cable);

· кабели городской прокладки (distribution cable);

· шнуры коммутации (patch cord).

По условиям применения кабели делятся на подвесные, подзем­ные и подводные. Самый распространенный вид прокладки ОК - подземный.

Кабели наружной прокладки могут применяться практически на любых линиях связи:

· воздушные (aerial);

· подземные (buried);

· подводные (undersea, underwater).

Кабели воздушной подвески подвешиваются на опорах различного типа и, в свою очередь, делятся на кабели:

· самонесущие (self-supporting, например, типа ADSS – All-Dielectric Self-supporting);

· полностью диэлектрические самонесущие;

· с несущим тросом или без него, подвешиваемые на опорах различного типа, в том числе на опорах ЛЭП и контактной сети железных дорог;

· прикрепляемые (lashed, например, типа ADL – полностью диэлектрические прикрепляемые), которые крепятся к несущему проводу с помощью диэлектрических шнуров или ленты, или же с помощью специальных зажимов, или спиралевидных отрезков металлической проволоки;

· навиваемые (wrapped, например, типа SkyWrap компании Focas) – навиваются вокруг несущего, например, фазового провода или провода заземления (грозотроса);

· встраиваемые в грозотрос (типа ORGW – Optical ground Wire – ОКГТ – оптический кабель в грозотросе).

Кабели подземной прокладки в свою очередь делятся на:

· кабели, прокладываемые в кабельной канализации и туннелях;

· кабели, закапываемые в грунт;

· кабели, автоматической прокладки (АП) в специальных трубах (например, трубах типа Silikor – ПЭ трубы компании Dura-Line).

Подводные кабели имеют следующие разновидности:

· кабели, укладываемые на дно несудоходных рек, неглубоких озёр и болот (используются при прохождении водных преград небольшой длины);

· кабели, укладываемые на дно морей и океанов (что может означать не только укладку на дно, но и закрепление на определённой глубине, или закапывание в донный грунт на определённую глубину).

Конструкция подводных ОК связи выбирается в зависимости от вида водной системы (река, озеро, залив, остров­ные протоки) и существующего риска, связанного с рыболовст­вом (таблица 6.2).

 

Таблица 6.2 - Степень риска, связанная с применением подводных кабелей

Водная система	Характеристика водной системы	Состояние дна	Внешняя опасность	Степень риска
Длина	Глубина	Про­филь местно­сти	Течение	Рыбо­ловство	Якоря, тралы
Река	Корот­кая	Мелкая	Мягкий ил	Может быть силь­ное, но стабиль ное	-	Малая	Малая
Озеро	Корот­кая-сред­няя	Мелкая - сред­няя	Мягкий ил	Слабое	Огра­ничен­ная	-	Мини­маль­ная
Фиорд	Корот­кая	Сред­няя-глубо­кая	Мягкий ил и скалы	Малые прили­вы и отливы	Огра­ничен­ная	-	Малая
Ост­ровные протоки	Корот­кая	Мелкая	Резко пере­сечен­ный	Малые прили­вы и отливы	Огра­ничен­ная	Огра­ничен­ная	Малая

 

По конструкции кабели делятся на ряд типов в зависимости от назначения, условий прокладки и других конструктивных элементов. К этим элементам относятся:

· ОВ, имеющие первичное и вторичное защитные покрытия или специально подготовленные для укладки в кабель (например, соединённые вместе в плоскую ленту, а несколько плоских лент в матрицу – для увеличения общего числа волокон в кабеле до нескольких сот);

· трубчатые модули, пластмассовые или металлические, в которых располагаются ОВ, называемые также оптическими модулями (ОМ);

· профилированные сердечники, в продольных (по винтовой линии на периферии) пазах которых укладываются отдельные волокна, пучки волокон или размещаются трубчатые модули;

· силовые элементы: центральные (в виде корда или металлической жилы) – ЦСЭ или внешние (в виде одного или нескольких повивов металлической проволоки). В качестве ЦСЭ может быть стеклопластиковый (СП) стержень, пучок специальных высокопрочных арамидных нитей (Кевлар, Тварон или Терлон), стальная поволока или стальной профилированный стержень;

· специальные элементы, например, токопроводящие слои и повивы кабеля в грозотросе (ОКГТ) для уменьшения удельного сопротивления троса току короткого замыкания (КЗ);

· технологические элементы типа гидрофобных заполнителей (гелей) или водоблокирующих лент, препятствующих проникновению (и распространению вдоль кабеля) влаги, увеличивающей затухание в ОВ кабеля, и различных технологических обмоток и оболочек, служащих для различных целей, в том числе и для тех же целей, что и гели;

· технологические элементы типа корделей (модулей-заполнителей), используемых вместо ОМ в случае малого числа требуемых волокон для сохранения выбранной геометрии конструкции кабеля (их диаметры, как правило, одинаковы с диаметром трубок для удобства формирования повива);

· специальные интегрированные элементы типа служебных жил медного провода, используемых вместе с модулями и корделями в гибридных кабелях для заказчиков, использующих две среды передачи;

· защитная броня либо в виде стальной (чаще гофрированной) ленты для защиты от механических повреждений и грызунов, либо в виде круглых (реже сегментированных) стальных нержавеющих или оцинкованных проволок накрученных в виде повивов (в один или несколько слоёв) для придания нужных защитных и механических свойств.

К специальным кабелям относят следующие:

· одноволоконные полностью диэлектрические (ПД) кабели в тонкой специальной оболочке для использования в сети внутренней коммутации различных спецустройств и приборов;

· многоволоконные плоские (ПД) кабели, используемые для внутренних шин и компьютерных сетей суперкомпьютеров;

· многоволоконные объёмные (матричные) ПД кабели, используемые для прямой (несканируемой) передачи плоских графических изображений объектов (например, для передачи видеоизображений – содержат тысячи или десятки тысяч волокон).

Кроме того, конструкция и способ производства кабеля опреде­ляются его назначением (таблица 6.3).

 

Таблица 6.3 – Конструкции и способ производства кабеля

Элемент конструкции кабеля	Особенности конструкций ОК
Подводный	Морской
Сердечник: конструкция компоновка содержание воло­кон	Аналогичная подземному Одномодульная Высокое (>100)	Неглубоководная Одномодульная Среднее (<48)
Барьер: тип герметичность метод изготовле­ния	Диэлектрик/металл Частичная/полная Покрытие/экструзия	Металл Полная Сварка/контактное дав­ление
Броня: размер мощность брони вид обработки	Малый/средний Низкая/средняя Гальванизация	Средний/большой Средняя/высокая Гальванизация
Компаунд (способ использования)	Водоблокирование	Водоблокирование
Вид оболочки	Диэлектрик/многослой­ный	Многослойный диэлек­трик
Кабель: конструкция способ создания изготовление число типов   соединение/переход   стоимость	Простая Быстрый и простой Простое Один или два   Ограниченное/нет   Низкая	Сложная Долгий и сложный Очень точно Ограниченное число кабелей Ограниченное число соединении Относительно высокая

 

Поскольку кабели электросвязи могут подвергаться всевозмож­ным вредным воздействиям в природных условиях и условиях, свя­занных с деятельностью человека, необходимы конструкции кабе­лей, которые могли бы выдержать любые воздействия окружающей среды. ВОК должны обладать высокой механической и химической прочностью.

При проектировании ВОК должна быть предусмотрена защита волокна от дополнительного затухания и чрезмерной механической деформации при различных условиях эксплуатации, учтены изменения геометрических размеров кабеля, оказывающие влияние на рабочие характеристики волокна. Кроме того, волокно должно быть таким, чтобы легко выполнялись работы по прокладке и сращиванию волокон в кабельных муфтах, а также соединения на стойках при концевой заделке кабелей.

К факторам, учитываемым при проектировании ВОК относятся:

• механические характеристики и характеристики окружающей среды;

• долгосрочная надежность;

• легкость выполнения работ по прокладке и сращиванию;

• применение на сети.

Внешние кабели прокладываются в разных условиях и могут
подвергаться сильным природным воздействиям, поэтому при вы­боре кабеля необходимо предусматривать все возможные воздей­ствия окружающей среды.

Очень перспективными являются полностью диэлектрические кабели связи, которые не подвержены воздействию сильных элек­тромагнитных полей. Однако, при их применении должны быть обеспечены: прочная защита кабеля (и особенно волокон) от меха­нических воздействий (землетрясения, вечная мерзлота, подвижка пластов, оползни, селевые потоки, камнепады), от проникновения паров воды с примесями и других источников атомарного водорода, способствующих коррозии кварцевых волокон, от грызунов и насе­комых; электропитание необслуживаемых пунктов; передача сигна­лов телеконтроля, телемеханики и служебной связи; возможность обнаружения места повреждения трассы подземного кабеля.

При разработке конструкции ОК с металлическими элементами следует различать две большие группы (диэлектрические и с ме­таллическими элементами) и три подгруппы:

- ОК, содержащие армирующие элементы (диэлектрические или металлические), находящиеся в центре конструкции кабеля;

- ОК, содержащие армирующие элементы по периферии оптиче­ского сердечника;

- ОК, содержащие армирующие элементы и в центре, и на пери­ферии.

Кроме того, ОК с металлическими элементами могут быть разде­лены еще на две подгруппы: с пассивными металлическими эле­ментами и с пассивными и активными металлическими элементами.

При выборе типа оболочек (диэлектрическая, металлическая, металло-диэлектрическая) кроме электромагнитного воздействия необходимо рассматривать и другие факторы:

- генерация атомарного водорода;

- климатические условия;

- проникновение воздуха;

- сопротивление проникновению примесей;

- механическая стабильность;

- химическое сопротивление;

- диаметр кабеля;

- масса кабеля;

- термостойкость и огнестойкость;

- сопротивление грызунам и насекомым;

- метод соединения оболочки на строительных длинах.

Для ОК с активными и пассивными металлическими элементами важным является электромагнитная совместимость в условиях воз­действия сильных электромагнитных полей.