Оптический кабель на 20 волокон: конструкция, типы и области применения

Оптический кабель, содержащий 20 волокон, представляет собой стандартизированное и широко распространенное решение для построения магистральных, зоновых и распределительных сегментов волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Данная конфигурация является оптимальным балансом между пропускной способностью, надежностью, стоимостью и удобством монтажа. Кабель 20 волокон обеспечивает достаточный запас для резервирования, развития сети и организации множества независимых каналов связи.

Конструктивные особенности оптического кабеля на 20 волокон

Конструкция кабеля определяется условиями прокладки и эксплуатации. Независимо от типа, центральным элементом является модуль (или несколько модулей), содержащий 20 оптических волокон.

• Оптическое волокно: В кабелях на 20 волокон обычно применяются одномодовые волокна (тип G.652.D – стандартное, или G.657.A1/A2 – с улучшенными характеристиками на изгиб) для магистралей. Реже используются многомодовые волокна (OM3, OM4) для коротких высокоскоростных соединений внутри ЦОД.
• Модульная структура: 20 волокон могут быть скомпонованы в один трубчатый модуль (обычно с гелевым заполнением для защиты от влаги), в несколько модулей (например, 2 модуля по 10 волокон или 4 модуля по 5 волокон) или в виде плоской ленты (fiber ribbon), где 20 волокон расположены параллельно и склеены в одну полосу. Ленточная конструкция позволяет высокую плотность упаковки и ускорение монтажных работ с использованием массового сварщика.
• Центральный силовой элемент (ЦСЭ): Выполняется из стеклопластика (FRP) или стального троса. Обеспечивает кабелю стойкость к растягивающим и раздавливающим нагрузкам, определяет его минимальный допустимый радиус изгиба.
• Защитные оболочки и броня:
  • Внутренняя оболочка: Из полиэтилена (PE) или поливинилхлорида (PVC), фиксирует модули.
  • Броня: Для кабелей, прокладываемых в грунт, применяется гофрированная стальная лента (CSL) или стальная проволока. Для защиты от грызунов – стеклонити или арамидные нити. Для подвесных кабелей – диэлектрические силовые элементы (кевларовые нити, стеклопрутки).
  • Внешняя оболочка: Из черного полиэтилена (PE-HD) для наружной прокладки, обладающего стойкостью к УФ-излучению, влаге и перепадам температур. Для помещений используется оболочка из безгалогенного огнестойкого компаунда (LSZH).
• Гидрофобный заполнитель: Гель или сухой гидрофобный порошок заполняет пространство между модулями и под оболочкой, блокируя продольное распространение влаги.

Основные типы кабелей на 20 волокон и их применение

Выбор конкретного типа кабеля диктуется проектными требованиями и средой прокладки.

Тип кабеля	Конструктивные ключевые особенности	Основная область применения	Нормативные документы (примеры)
Кабель для прокладки в грунт (бронированный)	ЦСЭ, модули с гелем, броня из гофрированной стальной ленты (CSL), внешняя оболочка из PE-HD. Возможна дополнительная броня из стальных проволок для повышенной защиты.	Прокладка в кабельной канализации, трубах, блоках, непосредственно в грунте (траншеи). Защита от механических повреждений и грызунов.	ГОСТ Р 52266-2004, ТУ 3587-001-8632-2014
Подвесной самонесущий кабель (рисунок «восьмерка»)	Диэлектрический ЦСЭ (стеклопластик), модули, силовой элемент (несущий трос) из арамидных нитей или стеклопрутков, интегрированный в оболочку, образуя форму «8». Оболочка PE-HD, устойчивая к УФ.	Подвес на опорах ЛЭП, столбах городского освещения, связи. Без металлических элементов, что важно для линий рядом с ВЛ.	ГОСТ Р 52266-2004, ТУ 3587-001-6993-2013
Кабель для внутренней прокладки (инсталляционный)	Облегченная конструкция, компактные буферные покрытия волокон (900 мкм), оболочка из огнестойкого, безгалогенного материала (LSZH), не выделяющего токсичных газов при горении. Часто без геля (сухой конструкции).	Прокладка в зданиях, офисах, ЦОДах, по лоткам, кабель-каналам, фальшполам. Обязательное соответствие нормам пожарной безопасности.	ГОСТ 31565-2012 (категории по распространению пламени), МЭК 60332, МЭК 60754
Кабель с ленточной организацией волокон	20 волокон объединены в одну или несколько плоских лент (например, 2 ленты по 10 волокон). Высокая плотность упаковки. Часто используется в кабелях для прокладки в грунт или в микро-кабелях для воздушной подвески.	Проекты, требующие максимальной плотности волокон на единицу площади сечения кабеля, и где планируется массовая сварка для ускорения монтажа.	ТУ производителя, основанные на отраслевых стандартах.
Кабель для прокладки в трубах (канализации) без брони	Упрочненная конструкция, но без металлической брони. Защита обеспечивается жесткой полиэтиленовой оболочкой и диэлектрическими армирующими элементами (стеклонити).	Прокладка в защищенных каналах: кабельной канализации, полиэтиленовых трубах, где риск механических повреждений минимален.	ТУ 3587-001-8632-2014 (модификации)

Критерии выбора и ключевые технические параметры

При выборе кабеля на 20 волокон инженер должен анализировать следующие параметры:

• Тип волокна и его характеристики: Затухание (дБ/км на длинах волн 1310 нм и 1550 нм), дисперсия, диаметр модового поля, коэффициент широкополосности для многодовых.
• Допустимое растягивающее усилитие (рабочее/предельное): Измеряется в кН (килоньютонах). Критично для подвесных кабелей (обычно от 6 кН и выше).
• Допустимое раздавливающее усилие: Измеряется в Н/см. Важно для кабелей, прокладываемых в грунт.
• Диапазон рабочих температур: Стандартный: от -60°C до +70°C для наружного применения. Для внутренних кабелей диапазон уже.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке/эксплуатации: Обычно 15-20 наружных диаметров кабеля.
• Волновое сопротивление: Для металлических элементов (трос, броня) – важно при использовании в качестве дистанционного питания или для защиты от грозовых перенапряжений.
• Пожарная безопасность: Категория по распространению пламени (например, П1б.8.2.5.2 по ГОСТ 31565), индекс токсичности, коррозийной активности, дымообразования.

Технологии сварки и оконцевания

Монтаж кабеля на 20 волокон требует профессионального оборудования и навыков. Основные методы:

• Сварка: Наиболее распространенный метод. Используется сварочный аппарат, выравнивающий и сплавляющий торцы волокон. Для ленточных кабелей применяются массовые сварочные аппараты, сваривающие всю ленту из 10 или 12 волокон одновременно, что резко повышает скорость работы.
• Механическое соединение: С помощью сплайс-кассет и специальных коннекторов. Имеет большее вносимое затухание, но быстрее и не требует дорогого оборудования. Чаще используется для ремонтов или временных решений.
• Оконцевание: Волокна кабеля заводятся в оптические кроссы или муфты. Для этого используются пигтейлы – отрезки волокна с коннектором на одном конце. После сварки пигтейла с магистральным волокном, коннектор устанавливается в порт панели кросса. Основные типы коннекторов: LC, SC, FC, ST. Для кабеля на 20 волокон стандартным решением является установка в 19-дюймовую кроссовую панель на 1 или 2 юнита высотой.

Тестирование и мониторинг

После прокладки и сварки обязательным этапом является тестирование линии. Основной прибор – рефлектометр (OTDR). Он позволяет:

• Измерить полное затухание линии.
• Определить длину кабеля.
• Обнаружить и локализовать места некачественных сварных соединений, изгибов, обрывов.
• Построить рефлектограмму – графический «профиль» кабеля, который является его паспортом и хранится для дальнейшего сравнения при поиске повреждений.

Для кабеля на 20 волокон замеры производятся на двух рабочих длинах волн (например, 1310 нм и 1550 нм) для каждого волокна, что в сумме составляет 40 измерений. Современные OTDR позволяют автоматизировать этот процесс с помощью переключателей (switch).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель на 20 волокон от кабеля на 24 волокна? Это одно и то же?

Нет, это разные стандартизированные конфигурации. Кабель на 24 волокна более распространен в мире (кратен 12), в то время как 20 волокон – популярный стандарт в РФ и ряде стран СНГ. Конструктивно они могут быть схожи, но при заказе муфт, кроссов и организацию сварки необходимо учитывать именно количество волокон. Разница в 4 волокна может быть критична при проектировании резерва.

Можно ли использовать кабель для наружной прокладки внутри здания?

Категорически не рекомендуется. Наружный кабель имеет оболочку из полиэтилена, который при горении плавится, капает и поддерживает горение, а также может выделять токсичные вещества. Для внутренней прокладки необходимо применять кабели с огнестойкой оболочкой (LSZH), соответствующие нормам пожарной безопасности зданий.

Какой запас по волокнам рекомендуется закладывать при проектировании, если требуется 10 рабочих волокон?

Рекомендуемый технологический запас составляет от 50% до 100%. Если требуется 10 рабочих волокон, то кабель на 20 волокон является оптимальным выбором. Запасные волокна используются для резервирования систем, расширения в будущем, а также для замены волокон, которые могут быть повреждены в процессе эксплуатации или при последующих ремонтных работах.

Что означает маркировка «G.652.D» на кабеле?

Это международный стандарт ITU-T на одномодовое оптическое волокно. G.652.D – современное волокно с подавленным пиком затухания на длине волны 1383 нм (т.н. «пик водяных паров»), что делает его эффективным для широкополосной передачи по всему диапазону от 1310 нм до 1625 нм, включая технологии CWDM и DWDM.

Как защищается кабель от грызунов при прокладке в грунт?

Существует несколько уровней защиты:
1. Броня из стальной гофрированной ленты (CSL) – основная защита.
2. Броня из стальных оцинкованных проволок – усиленный вариант.
3. Прослойка из стеклонитей или арамидных нитей под оболочкой – создает барьер, неприятный для грызунов.
4. Применение специальных ядовитых или отпугивающих лент, наматываемых поверх кабеля (дополнительная мера).

Каков срок службы оптического кабеля на 20 волокон?

Проектный срок службы качественного оптического кабеля, произведенного в соответствии с ГОСТ или международными стандартами, составляет не менее 25 лет. Фактический срок может быть больше и определяется условиями эксплуатации: механическими нагрузками, температурными циклами, воздействием влаги и УФ-излучения. Волокно как таковое не стареет, деградируют в основном защитные оболочки и гидрофобные заполнители.

Какова максимальная длина участка регенерации для такого кабеля?

Длина участка определяется не кабелем, а используемым активным оборудованием (скоростью передачи, типами лазеров и приемников) и затуханием в волокне. Для стандартного одномодового волокна G.652.D с затуханием ~0.36 дБ/км на 1310 нм и ~0.22 дБ/км на 1550 нм, при использовании стандартных SFP-модулей на 10 Гбит/с, дистанция может достигать 40-80 км. Для технологий с когерентным приемом (100G, 200G и выше) расстояния измеряются сотнями и тысячами километров с использованием оптических усилителей.