Cavo in fibra ottica 101: cos’è? Come funziona? Come scegliere il cavo giusto?
Febbraio 15, 2022
Il cavo in fibra ottica è fatto per soddisfare le prestazioni specifiche di ottica, meccanica o ambiente. Si tratta di un cavo di comunicazione che può essere utilizzato separatamente o in gruppi utilizzando una o più fibre ottiche nel cavo come mezzo di trasmissione.
La struttura di base del cavo in fibra ottica è generalmente composta da nucleo del cavo, filo d’acciaio rinforzato, riempimento e guaina, e altri componenti come lo strato di blocco dell’acqua, lo strato tampone, il filo metallico isolante e così via. Non ci sono metalli come l’oro, l’argento e nel cavo di fibra ottica, e generalmente non ha valore di riciclaggio.
Storia dei cavi in fibra
Nel 1976, il BELL Research Institute degli Stati Uniti costruì il primo sistema sperimentale di comunicazione in fibra ottica ad Atlanta, utilizzando 144 cavi in fibra ottica prodotti dalla Western Electric Company. Nel 1980, il cavo in fibra ottica commerciale fatto di fibre ottiche multimodali ha cominciato a essere usato nelle linee di tronco tra uffici e in alcune linee a lunga distanza della città. Il cavo in fibra ottica commerciale fatto di fibra ottica monomodale ha cominciato a essere usato sulle linee a lunga distanza nel 1983. Nel 1988, il primo cavo sottomarino transatlantico in fibra ottica che collegava gli Stati Uniti con la Gran Bretagna e la Francia fu posato con successo, e presto fu costruito il primo cavo sottomarino transatlantico in fibra ottica.
Nel 1978, la Cina ha sviluppato il proprio cavo in fibra ottica di comunicazione, che adotta la fibra ottica multimodale e la struttura del nucleo è a strati. I test sul campo sono stati effettuati a Shanghai, Pechino e Wuhan. Poco dopo, fu usata come linea principale tra uffici nella rete telefonica locale. Dopo il 1984, è stato gradualmente utilizzato nelle linee a lunga distanza e ha iniziato a utilizzare la fibra ottica monomodale.
Il cavo di comunicazione in fibra ottica ha una capacità di trasmissione più grande del cavo di rame, con lunga distanza, piccolo volume, peso leggero e nessuna interferenza elettromagnetica. Dal 1976, si è sviluppata nella spina dorsale della linea di tronco a lunga distanza, linea di tronco urbano, comunicazione sottomarina offshore e cross oceanica, rete locale e linee di trasmissione della rete privata, e ha cominciato a svilupparsi nel campo della rete di distribuzione urbana loop utente a banda larga servizi integrati rete digitale fornisce linee di trasmissione.
Fabbricazione di cavi ottici
Il processo di fabbricazione del cavo in fibra ottica è generalmente diviso nei seguenti processi:
Selezione della fibra ottica. Selezionare la fibra ottica con eccellenti caratteristiche di trasmissione e tensione qualificata.
Tintura della fibra ottica. Per l’identificazione deve essere usato un cromatogramma standard completo, che non deve sbiadire o migrare ad alta temperatura.
Estrusione. Utilizzando l’alto modulo elastico e la plastica a basso coefficiente di espansione per essere estruso in un tubo di determinate dimensioni, e mettere la fibra ottica nella prova di umidità e composto di riempimento impermeabile. Poi conservatelo per diversi giorni (non meno di due giorni).
Stranding. Diversi tubi di fibra ottica estrusa sciolti sono intrecciati insieme all’unità di rinforzo.
Guaina esterna. Aggiungere uno strato di guaina al nucleo del cavo in fibra ottica a trefoli.
Struttura del cavo
Il cavo in fibra ottica è composto da tre parti: nucleo del cavo, elementi di rinforzo e guaina. Due tipi di struttura del nucleo del cavo sono la struttura a nucleo singolo e la struttura multi-core. Per il tipo di cavo multi-core, possiamo separare con unitube e stranded loose tube. Ci sono due tipi di strutture rinforzate: blindate e non blindate. La guaina può avere densità e materiale diversi a seconda dell’ambiente di applicazione. Ci sono strato di blocco dell’acqua, strato tampone, filo metallico isolato e altri componenti come richiesto.
Tipo di cavo in fibra
Secondo le diverse prestazioni di trasmissione, la distanza e lo scopo, il cavo in fibra ottica può essere diviso in cavo in fibra ottica dell’utente, cavo in fibra ottica del telefono locale, cavo in fibra ottica a lunga distanza e cavo in fibra ottica sottomarino.
Secondo i diversi tipi di fibra ottica utilizzati nel cavo in fibra ottica, può essere diviso in cavo in fibra ottica monomodale e cavo in fibra ottica multimodale.
Secondo il numero di nuclei di fibra nel cavo di fibra ottica, può essere diviso in cavo di fibra ottica simplex e cavo di fibra ottica duplex.
Secondo i diversi metodi di configurazione del rinforzo, il cavo in fibra ottica può essere diviso in cavo in fibra ottica con componente di rinforzo centrale, cavo in fibra ottica con componente di rinforzo distribuito, cavo in fibra ottica con componente di rinforzo della guaina e cavo in fibra ottica con guaina esterna completo.
Secondo le diverse condizioni del conduttore di trasmissione e del mezzo, il cavo in fibra ottica può essere diviso in tutto il cavo in fibra ottica dielettrico, cavo in fibra ottica ordinario e cavo in fibra ottica integrato (principalmente usato per la linea di comunicazione della rete speciale ferroviaria).
Secondo i diversi metodi di posa, il cavo di fibra ottica può essere diviso in cavo di fibra ottica del condotto, cavo di fibra ottica della sepoltura diretta, cavo di fibra ottica aereo e cavo di fibra ottica subacqueo.
Secondo la struttura diversa, il cavo in fibra ottica può essere diviso in cavo piatto, cavo a strati, cavo a scheletro, cavo corazzato e cavo ad alta densità dell’utente.
Tipo di connessione
I principali tipi di collegamento dei cavi in fibra sono il collegamento permanente, il collegamento di emergenza e il collegamento di attività.
Connessione permanente in fibra ottica (chiamata anche fusione)
In questa connessione, i punti di connessione di due fibre ottiche sono fusi e collegati per mezzo di una scarica. È usato nella connessione a lunga distanza, nella connessione fissa permanente o semipermanente. La caratteristica principale di questa connessione è che l’attenuazione della connessione è la più bassa tra tutti i tipi di connessione, il cui valore tipico è 0.01 ~ 0.03dB/point. Ma un’attrezzatura speciale (saldatrice a fusione) e personale professionale sono necessari per operare quando si collega, e il punto di collegamento ha anche bisogno di una scatola speciale da proteggere.
Collegamento d’emergenza (chiamato anche cold melt)
La connessione di emergenza utilizza principalmente metodi meccanici e chimici per fissare e legare insieme due fibre ottiche. La caratteristica principale di questo metodo è che la connessione è veloce e affidabile, e l’attenuazione tipica della connessione è 0.1 ~ 0.3dB/punto. Ma l’uso a lungo termine del punto di connessione sarà instabile, e l’attenuazione aumenterà notevolmente, quindi può essere usato solo in breve tempo per le emergenze.
Connessione all’attività
Il collegamento mobile è un tipo di collegamento di stazioni o stazioni con cavi in fibra utilizzando vari dispositivi di collegamento in fibra ottica (connettori e adattatori). Questo tipo di connessione è flessibile, semplice, conveniente e affidabile. È spesso usato nel cablaggio delle reti di computer negli edifici. L’attenuazione tipica è di 1dB/giunto.
Come selezionare il cavo in fibra ottica
Oltre al numero di nuclei di fibra e ai tipi di fibra ottica, la guaina esterna deve essere selezionata secondo l’ambiente di applicazione.
quando il cavo ottico all’aperto è sepolto direttamente, il cavo in fibra ottica corazzato dovrebbe essere selezionato. Quando è posato sopra la testa, il cavo con due o più fili di rinforzo può essere selezionato.
Quando si selezionano i cavi in fibra utilizzati negli edifici, si devono considerare le caratteristiche di ritardante di fiamma, veleno e fumo. Il plenum può essere utilizzato nelle aree di ventilazione forzata. Ritardante di fiamma, atossico e senza fumo (cavo montante) è necessario in ambiente esposto.
Il cavo di distribuzione può essere usato nella distribuzione verticale nell’edificio. Il cavo in fibra breakout può essere usato nel cablaggio orizzontale.
Se la distanza di trasmissione è entro i 2 km, si può selezionare il cavo in fibra ottica multimodale, e il relè o il cavo in fibra ottica monomodale può essere usato per più di 2 km.
Qualità dei cavi
Come mezzo di trasmissione del sistema di comunicazione in fibra ottica, la qualità del cavo in fibra ottica influisce direttamente sull’intero funzionamento della rete di comunicazione. Per determinare se un cavo in fibra ottica è di buona qualità, ci sono diverse parti che dovremo esplorare, come le fibre ottiche, la guaina esterna e il membro di resistenza, ecc. Sul controllo di qualità dei cavi in fibra ottica e sulle liste di controllo, puoi ottenere tutti i dettagli sulla qualità dei cavi.
Limite di trazione e di schiacciamento
Fiber optic cable type | Allowable tensile (N) | Allowable crush (N/100mm) | ||
---|---|---|---|---|
short-term | long-term | short-term | long-term | |
Duct and non self-supporting | 1500 | 600 | 1000 | 300 |
Direct buried | 3000 | 1000 | 3000 | 1000 |
Special direct buried | 10000 | 4000 | 5000 | 3000 |
Underwater (20000N) | 20000 | 10000 | 5000 | 3000 |
Underwater (40000N) | 40000 | 20000 | 8000 | 5000 |
Costruzione di cavi
La cosa più importante per la posa di cavi a lunga distanza è scegliere un percorso adatto. Il percorso più breve non è necessariamente il migliore. La proprietà del terreno, la possibilità di erezione o di sepoltura dovrebbe essere considerata. E quando il cavo di fibra ottica gira, il suo raggio di rotazione deve essere 20 volte più grande del diametro del cavo di fibra ottica stesso.
Cavo aereo in fibra ottica
Il metodo di appendere la linea è semplice e commerciale, che è ampiamente usato in tutto il mondo, ma richiede tempo per aggiungere e organizzare i raccordi.
Il modo sopraelevato di appendere il filo del messaggero è più stabile e meno lavoro di manutenzione. Ma è necessario un avvolgitore speciale.
L’antenna autoportante ha alti requisiti per il palo, difficile da costruire e mantenere, e alto costo.
Il dispositivo di guida deve essere aggiunto al palo del cavo al momento dell’installazione, e il cavo deve essere evitato di essere trascinato. Quando si tira il cavo in fibra ottica, cercando di ridurre l’attrito. Ogni palo dovrebbe essere lasciato con una sezione di cavo in fibra ottica per l’espansione.
Prestare attenzione alla messa a terra affidabile degli oggetti metallici nei cavi in fibra ottica. Soprattutto nelle zone montagnose, nelle zone della rete elettrica ad alta tensione e nelle zone dei temporali, ci sono di solito 3 punti di messa a terra per chilometro, e si usano anche cavi in fibra ottica non metallici.
Condotto cavo in fibra ottica
Prima della costruzione, controllare l’occupazione della conduttura, pulire e posizionare i tubi secondari di plastica, e metterli nella linea di trazione.
La lunghezza del layout deve essere calcolata. E deve essere prevista una lunghezza riservata sufficiente. Vedere la seguente tabella per i dettagli:
Natural bending length increase (m/km) | Inner turning length increase (m/hole) | Joints overlapping length (m/side) | Indoor reserved length (m) |
---|---|---|---|
5 | 0.5~1 | 8~10 | 15~20 |
La lunghezza di posa di ogni volta non dovrebbe essere troppo lunga (generalmente 2 km), e il tiro deve essere condotto dal centro a entrambi i lati.
La forza di trazione non deve essere superiore a 120 kg in generale. E dovrebbe tirare la parte centrale rinforzata del cavo in fibra ottica. La protezione impermeabile del terminale del cavo in fibra ottica deve essere trattata adeguatamente.
Il posto di entrata e uscita dei cavi deve essere dotato di un dispositivo di piombo parallelo, e non è permesso trascinare direttamente il cavo a terra.
Il cavo in fibra ottica del condotto dovrebbe anche essere messo a terra in modo affidabile.
Cavo in fibra ottica a interramento diretto
La profondità della trincea del cavo in fibra ottica a interramento diretto deve essere scavata secondo gli standard.
Laying section and soil quality | Buried depth (m) |
---|---|
Common soil and hard soil | ≥1.2 |
Gravel soil, semi stone soil, weathered stone | ≥1.0 |
Full stone, flowing sand | ≥0.8 |
Suburbs and towns | ≥1.2 |
Urban sidewalk | ≥1.0 |
Side ditch of highway: Stone (hard stone and soft stone) | Side ditch of highway: Stone (hard stone and soft stone) |
Side ditch of highway: Other soil | 0.8 below the design depth of side ditch |
Road curb | ≥0.8 |
Side ditch of highway: Stone (hard stone and soft stone) | ≥1.2 |
Side ditch of highway: Stone (hard stone and soft stone) | ≥1.2 |
Rivers | According to the requirements of underwater fiber optic cable |
Il condotto può essere posato sopra la testa o forato e incassato dove non è possibile scavare una trincea.
Il fondo della trincea deve essere liscio e solido. Una parte di sabbia, cemento o supporto può essere pre-riempita se necessario.
Per la posa si può usare la trazione manuale o meccanica, ma bisogna fare attenzione alla guida e alla lubrificazione.
Il terreno deve essere coperto e rincalzato il più presto possibile dopo la posa.
Cavo in fibra ottica per interni
Quando il cavo viene posato verticalmente, si deve prestare particolare attenzione al supporto di carico del cavo a fibre ottiche. In generale, il cavo di fibra ottica dovrebbe essere fissato una volta ogni due piani.
Il tubo di plastica con ingresso di protezione deve essere aggiunto quando il cavo passa attraverso il muro o i pavimenti. Il tubo deve essere riempito con una carica ritardante di fiamma.
Una certa quantità di tubi di plastica può anche essere posata in anticipo nell’edificio. Quando il cavo in fibra ottica è impostato per essere posato, il cavo in fibra ottica può essere installato con il metodo della trazione o del vuoto.
Rilevamento della fibra ottica
Lo scopo principale del rilevamento della fibra ottica è quello di garantire la qualità del sistema di connessione, ridurre i fattori di guasto e trovare i punti di errore in caso di guasto. Ci sono molti metodi di rilevamento, che si dividono principalmente in semplice misurazione manuale e misurazione con strumenti di precisione.
semplice misurazione manuale
Questo metodo è generalmente utilizzato per rilevare rapidamente l’on-off della fibra ottica e per distinguere la fibra durante la costruzione. Si realizza con una semplice fonte di luce che guida la luce visibile da un’estremità della fibra e osserva quale luce dall’altra estremità. Anche se questo metodo è semplice, non può controllare quantitativamente l’attenuazione e il punto di rottura della fibra.
misurazioni con strumenti di precisione
L’attenuazione della fibra ottica e l’attenuazione congiunta possono essere testate utilizzando un misuratore di potenza ottica o OTDR. E anche la posizione del punto di rottura della fibra ottica può essere misurata. Questa misura può essere utilizzata per analizzare quantitativamente le cause del fallimento della rete in fibra ottica e valutare la qualità dei prodotti nella rete.
Precauzioni
Dopo aver ricevuto il cavo in fibra ottica, l’utente deve controllare il certificato del cavo in fibra ottica e i dati ottici insieme al cavo in fibra ottica. Controllare il numero del tamburo del cavo, il modello, il numero del nucleo e la lunghezza, e controllare se l’imballaggio esterno ha qualche danno.
Una sezione della fune di trazione deve essere usata per connettersi con l’armatura del cavo durante la posa del cavo in fibra. E sarà fissato con un manicotto o un nastro con la guaina del cavo. Se si tratta di un cavo a fibre ottiche del condotto, è necessario aggiungere una speciale testa di trazione rotante tra la fune di trazione e l’armatura del cavo. Perché non è permesso tirare direttamente la guaina esterna del cavo in fibra ottica per la trazione.
Per la posa di cavi di lunghezza pari o superiore a 2 km, non è permesso metterli dall’inizio alla fine in una sola volta. Il cavo in fibra ottica deve essere collocato al centro della sezione, e la posa a forma di 8 verso entrambe le estremità
Quando si scarica il cavo in fibra ottica dall’auto, è meglio usare un carrello elevatore o una gru per mettere il cavo delicatamente a terra dal veicolo
Nella costruzione sul campo, quando si scarica il cavo di fibra ottica dal veicolo, si consiglia di mettere una piastra piatta tra la piattaforma del veicolo e il terreno, formando una pendenza di 45 gradi e passando attraverso il foro centrale del tamburo del cavo di fibra ottica con una corda. Le persone tirano entrambe le estremità della corda sul veicolo, e il tamburo del cavo di fibra sta rotolando giù per il pendio della tavola. È rigorosamente impilato e posizionato orizzontalmente durante lo scarico. È vietato far cadere il cavo ottico verticalmente da un posto alto e posizionarlo con un forte impatto sul cavo per causare danni.
Quando il tamburo del cavo ha dovuto rotolare, deve essere rotolato nella direzione della freccia di rotazione indicata sul tamburo del cavo. E il rotolamento a lunga distanza non è permesso.
L’ispezione del tamburo del cavo singolo deve essere effettuata prima della costruzione. Come la qualità della guaina esterna e l’indice di attenuazione
La forza di trazione massima del condotto o del cavo aereo non deve superare 1500N, e la tensione massima del cavo in fibra ottica a interramento diretto non deve superare 3000N.
Durante la costruzione e il layout del cavo in fibra ottica, non è consentito piegare o formare il cavo un angolo retto di 90 gradi di piegatura. Piegatura dinamica (come durante la costruzione), per i cavi del condotto e dell’antenna, il raggio di curvatura deve essere superiore a 20 volte il diametro esterno del cavo a fibre ottiche. Per il cavo in fibra ottica direttamente interrato, il raggio di curvatura deve essere superiore a 25 volte il diametro esterno del cavo. Quando la posa ha avuto luogo, il raggio di curvatura del condotto e del cavo aereo deve essere superiore a 10 volte il diametro di questo cavo. Per il cavo in fibra ottica direttamente interrato, il raggio di curvatura deve essere superiore a 12,5 volte il diametro del cavo. Non piegare troppo il cavo in fibra ottica per non causare una “fibbia morta”.
La forza di trazione della costruzione del cavo in fibra ottica non deve superare la forza consentita a breve termine (condotto e cavo aereo: 1500N); Cavo in fibra ottica interrato diretto: 3000N; cavo in fibra ottica ADSS: 20% RTS. E non deve superare la forza ammissibile a lungo termine durante il funzionamento e l’uso (600N per condotto e cavo aereo, cavo in fibra ottica interrato diretto 1000N; cavo in fibra ottica ADSS: MAT). La costruzione del cavo di fibra ottica deve essere condotta sotto la guida dei corrispondenti tecnici qualificati.
È molto importante posare i cavi in fibra ottica secondo il metodo corretto. Una costruzione impropria causerà facilmente l’aumento dell’attenuazione, la durata più breve, la fibra rotta, la guaina rotta, la frattura dell’armatura, ecc. Il cavo, specialmente quello di alimentazione, è di grande diametro e di massa pesante. È necessario usare una staffa per sostenere il tamburo del cavo quando lo si mette fuori. E far rotolare il tamburo del cavo mentre si tira il cavo. Se si tratta di un cavo sciolto senza tamburo per cavi, è necessario sistemare il cablaggio dopo averlo raddrizzato. Il personale addetto ai cavi deve essere dotato di walkie talkie per tenersi in contatto. Per assicurarsi che quando il cavo non può muoversi, gli altri non lo tirino con la forza bruta. Dobbiamo continuare dopo che il cavo in fibra viene raddrizzato lentamente. Questo per garantire che i nostri “fragili” cavi di fibra ottica siano posati in modo sicuro.
Tony Lau è direttore tecnico e co-fondatore di HOC. Ama scrivere sui contenuti delle comunicazioni in fibra ottica, è specializzato in cavi in fibra ottica, Soluzioni FTTH chiavi in mano, Cavo ADSS, e reti ODN.
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