Кабели 4 волокна

Оптические кабели на 4 волокна: конструкция, типы, применение и ключевые параметры

Оптический кабель на 4 волокна представляет собой законченную кабельную конструкцию, содержащую четыре отдельных оптических волокна, предназначенных для передачи информации с помощью световых сигналов. Данная конфигурация является одной из наиболее распространенных в сегменте малопарных волоконно-оптических кабелей, находя баланс между достаточной избыточностью (резервированием) для построения отказоустойчивых топологий и экономической эффективностью. Кабели на 4 волокна широко применяются в системах FTTx (Fiber to the x), в качестве абонентских ответвлений, для организации каналов связи между зданиями (Interbuilding), внутри зданий (Intrabuilding), а также в системах видеонаблюдения и телеметрии.

Конструктивные особенности и компоненты

Конструкция кабеля на 4 волокна определяется условиями его прокладки и эксплуатации. Независимо от типа, ключевыми элементами являются:

• Оптическое волокно: Сердечник кабеля. В кабелях на 4 волокна наиболее часто используются одномодовые волокна (SM, G.652.D) для магистралей и сетей доступа, а также многомодовые (MM, OM3/OM4) для коротких внутриобъектовых линий. Волокна имеют цветовую кодировку буферного покрытия: синий, оранжевый, зеленый, коричневый.
• Буферные покрытия: Защищают хрупкое стекловолокно. Различают плотный буфер (tight buffer), придающий волокну механическую прочность и стойкость к изгибам (характерно для внутриобъектовых кабелей), и свободный трубчатый модуль (loose tube), где волокна свободно лежат в гелезаполненной трубке, что обеспечивает защиту от растягивающих нагрузок и температурных деформаций (для наружной прокладки).
• Силовой элемент: Центральный силовой элемент (ЦСЭ) из стеклопластика (FRP) или стальной проволоки, либо армирующие нити из арамида (кевлара). Воспринимает механические нагрузки, предотвращает растяжение волокон.
• Гидрофобный заполнитель: Гелеобразное или порошкообразное вещество, заполняющее пространство в трубках или оболочке. Блокирует проникновение и продвижение влаги вдоль кабеля.
• Защитная оболочка: Внешняя полимерная оболочка, определяющая стойкость кабеля к внешним воздействиям. Материал оболочки варьируется: полиэтилен (PE) для наружного применения, поливинилхлорид (PVC) для внутреннего, безгалогенный огнестойкий компаунд (LSZH, FRNC) для помещений с повышенными требованиями пожарной безопасности.
• Броня: Опциональный элемент для дополнительной защиты от грызунов, механических повреждений при прокладке в грунт или в кабельной канализации. Выполняется в виде гофрированной стальной ленты (CSL), стальных проволок или стеклопрутка.

Классификация и типы кабелей на 4 волокна

Классификация основывается на условиях прокладки и конструктивном исполнении.

1. Кабели для наружной прокладки (Outdoor)

Предназначены для прокладки в кабельной канализации, трубах, по опорам ВЛ, в грунт (при наличии брони). Конструкция сконцентрирована на защите от влаги и перепадов температур.

• Кабель типа «Loose Tube»: Волокна (обычно до 12) свободно размещены в одной или нескольких полимерных трубках, заполненных гидрофобным гелем. Трубки скручены вокруг ЦСЭ. Оболочка из черного полиэтилена, стойкого к УФ-излучению. Для кабеля на 4 волокна может использоваться одна малая трубка.
• Кабель с броней: Имеет дополнительный слой защиты под оболочкой. Гофрированная стальная лента (Corrugated Steel Tape, CST) защищает от грызунов и механических воздействий при прокладке в грунт без труб. Кабель с броней из стальных оцинкованных проволок используется для особо тяжелых условий (прокладка в грунт с высокими растягивающими нагрузками).
• Кабель самонесущий (Рис. 8): Имеет встроенный стальной трос или несущий элемент, интегрированный в оболочку. Предназначен для подвеса на опорах воздушных линий связи (ВОЛС) или линий электропередачи (ВЛ). Форма поперечного сечения напоминает цифру 8.

2. Кабели для внутренней прокладки (Indoor)

Используются внутри зданий и сооружений. Акцент сделан на гибкость, компактность, соответствие нормам пожарной безопасности.

• Кабель с плотным буфером (Tight Buffer): Каждое волокно имеет двойной слой буфера: первичное акрилатное покрытие и плотный полимерный буфер диаметром 900 мкм. Такой кабель более гибкий, устойчивый к изгибам и удобный для разделки, не требует очистки от геля. Часто имеет облегченную конструкцию с армированием арамидными нитями.
• Пожаробезопасные кабели (LSZH): Оболочка из материала с пониженным дымовыделением и без галогенов. При горении такой кабель выделяет минимальное количество дыма и коррозионно-активных газов, что критически важно для помещений с большим скоплением людей или электронным оборудованием.
• Кабели распределительные (Distribution) и кабели «вертолет» (Breakout): Распределительный кабель содержит несколько волокон в общей оболочке с общим силовым элементом. Кабель типа Breakout (или «вертолет») состоит из нескольких субъединиц – мини-кабелей на одно или два волокна в собственных оболочках, скрученных вокруг общего центра. Каждая субъединица может быть подключена к разным устройствам без использования патч-кордов, что повышает надежность.

3. Универсальные и гибридные кабели

Комбинированные конструкции, допускающие прокладку как внутри, так и снаружи зданий (кабель «внешний-внутренний»). Имеют двойную оболочку: внешнюю из черного полиэтилена и внутреннюю из огнестойкого PVC или LSZH. Позволяют осуществлять сквозную прокладку без сращивания на входе в здание.

Ключевые технические и эксплуатационные параметры

Выбор кабеля осуществляется на основе анализа следующих параметров.

Таблица 1: Сравнительные характеристики типов кабелей на 4 волокна

Параметр	Наружный, Loose Tube	Внутренний, Tight Buffer	Самонесущий (Рис.8)	Бронированный в грунт
Тип волокна	SM G.652.D / MM OM3, OM4
Конструкция волокна	Свободная трубка	Плотный буфер 900 мкм	Свободная трубка или повивная скрутка	Свободная трубка
Материал оболочки	Черный полиэтилен (PE)	PVC или LSZH	Черный полиэтилен (PE)	Черный полиэтилен (PE)
Броня/усиление	Нет (или опционально)	Арамидные нити	Встроенный стальной трос	Гофрированная стальная лента (CST)
Диапазон рабочих температур	-60°C … +70°C	-20°C … +60°C	-60°C … +70°C	-50°C … +70°C
Минимальный радиус изгиба (установленный)	20 × D кабеля	10 × D кабеля	20 × D кабеля	20 × D кабеля
Критическая область применения	Кабельная канализация, коллекторы	Кроссы, ЦОД, офисные сети	Подвес на опорах	Прямая прокладка в грунт

Методы сварки и оконцевания

Оконцевание кабеля на 4 волокна может выполняться двумя основными способами:

• Сварное соединение с последующим размещением в оптической муфте или кроссовом шкафу: Стандартный метод для стационарных линий. Волокна после сварки защищаются термоусаживаемыми гильзами или механическими сплайсами и укладываются в сплайс-пластину. Вся конструкция помещается в защитную муфту (для наружного применения) или в оптическую кроссовую стойку/шкаф (для внутреннего).
• Оборудование разъемными коннекторами: Волокна кабеля непосредственно оконцовываются коннекторами (чаще всего SC, LC, E2000) и устанавливаются в розеточный бокс или патч-панель. Для кабелей с плотным буфером это делается с помощью полевых монтажных наборов (коннекторы под склеивание или механический обжим). Для кабелей типа Loose Tube требуется предварительный монтаж пигтейлов – отрезков волокна с уже установленным на одном конце коннектором.

Стандарты и нормативная база

Производство и испытания кабелей регламентируются международными и национальными стандартами:

• Международные: Серия рекомендаций ITU-T G.65x (волокна), IEC 60793 (методы измерений волокон), IEC 60794 (испытания кабелей).
• Европейские: EN 50173 (системы кабельной проводки), EN 60794.
• Американские: TIA-568 (коммерческие телекоммуникационные кабели), TIA-598 (цветовая кодировка).
• Пожарная безопасность: Стандарты на материалы оболочки: IEC 60332 (распространение пламени), IEC 61034 (дымообразование), IEC 60754 (выделение галогенов). В РФ – соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие кабеля с 4 волокнами от кабеля с 8 или 12 волокнами, кроме очевидного количества?

Помимо количества каналов, меняется физический диаметр и вес кабеля, хотя и нелинейно. Конструкция может стать более сложной: для 12 волокон часто используется конструкция с несколькими трубками. Ключевое отличие – гибкость построения сетевой топологии. Четыре волокна позволяют организовать, например, два полноценных дуплексных канала с полным резервом (1+1) или топологию кольца. Восемь волокон дают больше возможностей для разделения трафика (например, на разные сервисы). Выбор всегда является компромиссом между стоимостью кабеля, стоимостью его оконцевания (каждое волокно требует сварки или установки коннектора) и будущими потребностями в пропускной способности.

Можно ли использовать одномодовый кабель на 4 волокна для передачи данных на короткие расстояния (внутри ЦОД)?

Да, можно, и это часто практикуется. Хотя для очень коротких дистанций (до 100-150 м) традиционно применяется многомодовое волокно из-за более низкой стоимости активного оборудования, рост скоростей до 100G и выше делает одномод более универсальным и перспективным решением даже внутри ЦОД. Одномодовый кабель на 4 волокна обеспечивает практически неограниченную дистанцию в масштабах ЦОДа, полную совместимость с магистральными линиями и более простую миграцию на повышенные скорости. Основной недостаток – несколько более высокая стоимость SFP-модулей.

Как правильно выбрать тип оболочки между PVC и LSZH?

Выбор определяется нормами пожарной безопасности объекта, где производится прокладка.

• PVC (ПВХ): Более гибкий, долговечный и экономичный материал. При горении выделяет плотный черный дым и коррозионные газы (хлороводород). Применяется в офисных и административных зданиях с общей системой вентиляции, где эвакуационные пути не требуют особых ограничений по задымлению.
• LSZH (Безгалогенный, огнестойкий): Обязателен к применению в местах с массовым скоплением людей (метро, аэропорты, вокзалы), в детских и медицинских учреждениях, в закрытых телекоммуникационных станциях, на промышленных предприятиях с чувствительной электроникой, а также в вертикальных стояках и шахтах. Материал при горении выделяет минимальное количество дыма и не выделяет коррозионно-активных галогенов.

Всегда следует руководствоваться местными строительными нормами и правилами (СНиП) и проектной документацией.

Что означает маркировка «G.652.D» на кабеле и почему она важна?

G.652.D – это актуальная редакция стандарта ITU-T на одномодовое волокно с нулевым смещением дисперсии на длине волны 1310 нм. Волокна категории «D» (также известные как «стандартное волокно с низкими потерями на макрогибах») являются универсальными. Они имеют низкий уровень затухания на длинах волн 1310 нм, 1550 нм и в расширенном диапазоне «E-диапазона» (1360-1460 нм), что позволяет использовать технологии CWDM. Кроме того, они оптимизированы для снижения потерь на изгибах (макрогибах). Использование волокна G.652.D гарантирует совместимость с подавляющим большинством передающего оборудования и является де-факто отраслевым стандартом для построения новых сетей.

Какой запас по длине кабеля необходимо закладывать при прокладке?

Рекомендуемый технологический запас составляет:

• При прокладке в кабельной канализации, по лоткам, в гофротрубе: 1-2% от общей длины трассы. Запас организуется в виде слабины в смотровых колодцах, рядом с муфтами и точками ввода в здание.
• При прокладке в грунт: 0,5-1%, организуется «змейкой» в траншее.
• В точках оконцевания (муфты, кроссы): от 5 до 15 метров в зависимости от способа монтажа и типа оборудования. Запас необходим для перезакладки волокон в случае повреждения, проведения повторной сварки или переконфигурации.

Запас компенсирует неточности измерения длины, температурные деформации и обеспечивает возможность ремонта без наращивания кабеля.

Заключение

Оптический кабель на 4 волокна представляет собой фундаментальный строительный блок современных пассивных оптических сетей. Его универсальность, обеспечиваемая разнообразием конструкций (наружный, внутренний, универсальный, бронированный, самонесущий), позволяет решать задачи по построению магистральных, распределительных и абонентских участков сетей связи. Корректный выбор типа кабеля, материала оболочки и метода оконцевания, основанный на понимании технических параметров и условий эксплуатации, является залогом долговечности, надежности и масштабируемости создаваемой волоконно-оптической инфраструктуры. При планировании систем следует учитывать не только текущие потребности в 2-4 каналах, но и потенциальный рост, закладывая возможность легкого увеличения волоконного ресурса или миграции на более высокие скорости передачи данных.