Кабели оптические 4 волокна G.651

Кабели оптические 4 волокна G.651: технические характеристики, применение и особенности эксплуатации

Оптический кабель на 4 волокна, соответствующий рекомендации ITU-T G.651, представляет собой многомодовое волоконно-оптическое решение, предназначенное для передачи сигналов на короткие и средние дистанции в инфраструктуре локальных сетей (LAN), центров обработки данных (ЦОД), систем видеонаблюдения и промышленных сетей. Данная спецификация определяет параметры градиентного многомодового оптического волокна с диаметром сердцевины 50 мкм и оболочки 125 мкм, оптимизированного для работы на длине волны 850 нм и 1300 нм.

Структура и конструкция кабеля

Типичный кабель на 4 волокна G.651 имеет сложную многослойную конструкцию, обеспечивающую механическую прочность, защиту от внешних воздействий и долговечность. Конструкция может варьироваться в зависимости от условий прокладки (внутренняя, внешняя, подземная, подвесная).

• Оптическое волокно: Четыре отдельных градиентных многомодовых волокна с сердцевиной 50/125 мкм. Каждое волокно имеет первичное буферное покрытие (цветное для идентификации) диаметром около 250 мкм.
• Силовой элемент: Центральный силовой элемент (ЦСЭ) из стеклопластика (FRP) или арамидных нитей, воспринимающий механические нагрузки и предотвращающий растяжение волокон.
• Модуль: Волокна могут быть свободно уложены в едином модуле вокруг силового элемента или иметь индивидуальную буферизацию. Пространство часто заполняется гидрофобным гелем для блокировки влаги (в кабелях для внешней прокладки).
• Внутренняя защитная оболочка: Полимерная оболочка (обычно из полиэтилена) для формирования сердечника кабеля.
• Армирование: В зависимости от типа кабеля может включать:
  • Оплетку из арамидных нитей (для внутренних/внутриобъектовых кабелей).
  • Стальную гофрированную ленту (CSW) или броню из стальных проволок (для кабелей, прокладываемых в грунт или в условиях повышенного риска механических повреждений).
• Внешняя оболочка: Изготавливается из поливинилхлорида (PVC) для внутренней прокладки, полиэтилена (PE) для внешней, либо из материалов с низким дымо- и газовыделением (LSZH) для помещений с большим скоплением людей.

Ключевые технические параметры волокна G.651 (50/125 мкм)

Волокно, стандартизированное по G.651, характеризуется следующими критически важными для проектирования сети параметрами.

Таблица 1. Основные характеристики многомодового волокна G.651

Параметр	Длина волны	Типичное значение	Примечание
Диаметр сердцевины	Не зависит	50.0 ± 2.5 мкм	Совместимо с большинством современных источников излучения (VCSEL).
Диаметр оболочки	Не зависит	125.0 ± 1.0 мкм	Стандартный размер для соединения со всеми типами оптических разъемов.
Затухание (максимальное)	850 нм	≤ 2.4 дБ/км	Фактическое затухание у современных волокон обычно 2.0-2.2 дБ/км.
Затухание (максимальное)	1300 нм	≤ 0.7 дБ/км	Фактическое затухание часто около 0.5-0.6 дБ/км.
Ширина полосы пропускания (минимум)	850 нм	≥ 500 МГц·км	Для современных версий волокна (OM2) значение достигает 2000 МГц·км.
Ширина полосы пропускания (минимум)	1300 нм	≥ 500 МГц·км	Для OM2 — 600 МГц·км.
Числовая апертура (NA)	Не зависит	0.200 ± 0.015	Определяет угол ввода излучения и эффективность соединения.

Важно отметить, что современные многомодовые волокна, используемые в кабелях, часто соответствуют более новым стандартам ISO/IEC 11801 (OM2, OM3, OM4), которые являются развитием G.651 и обеспечивают значительно более высокую полосу пропускания за счет оптимизации профиля показателя преломления. Волокно OM3/OM4 с лазерной оптимизацией (850 нм) является де-факто стандартом для высокоскоростных каналов в ЦОД.

Области применения и типы кабелей

Кабель на 4 волокна G.651 является базовым строительным блоком для сегментов сети, где требуется резервирование каналов (например, 2 волокна на передачу, 2 на прием) или разделение потоков данных. Четыре волокна представляют собой оптимальный баланс между пропускной способностью и стоимостью для множества задач.

• Внутриобъектовые и абонентские линии: Прокладка внутри зданий, в кабельной канализации, лотках, шахтах. Используются облегченные конструкции с оболочкой из PVC или LSZH.
• Горизонтальная разводка в СКС: Подключение рабочих станций к распределительным пунктам этажа.
• Промышленные сети и АСУ ТП: Устойчивые версии кабеля с защитой от влаги, масел, химикатов и повышенным температурным диапазоном.
• Системы безопасности и видеонаблюдения: Передача видео данных высокой четкости на расстояния до нескольких километров.
• Магистрали ЦОД: При использовании волокон OM3/OM4 для соединения серверных стоек, коммутаторов и систем хранения данных на скоростях 10G, 40G (с использованием параллельной оптики) и 100G Ethernet.

Выбор и проектирование: критически важные аспекты

1. Расчет оптического бюджета потерь (Optical Link Loss Budget)

При проектировании линии связи на основе кабеля с волокном G.651 необходимо выполнить расчет, чтобы убедиться, что суммарные потери в линии не превышают допустимый бюджет потерь передающего оборудования. Формула расчета:

Общие потери (дБ) = Потери в кабеле (дБ/км км) + Потери на разъемах (дБ кол-во) + Потери на сварках (дБ

• кол-во)

Типичные значения потерь для компонентов:

• Сварное соединение: 0.05 — 0.1 дБ
• Разъемное соединение (коннектор): 0.2 — 0.5 дБ (зависит от класса полировки, типа коннектора и чистоты)
• Затухание в кабеле: см. Таблицу 1.

2. Выбор типа коннектора

Для кабеля на 4 волокна наиболее распространены коннекторы типа LC (на 1 волокно, компактные) и MTP/MPO (на 12 или 24 волокна, для параллельной оптики). Для оконцовки 4 волокон часто используют дуплексные LC-коннекторы (2 штуки) или индивидуальные SC/LC коннекторы.

3. Условия прокладки и монтажа

Минимальный радиус изгиба при прокладке (кратковременный) обычно составляет 15-20 внешних диаметров кабеля, при длительной эксплуатации — не менее 10 внешних диаметров. Нарушение этого требования ведет к увеличению затухания и потенциальному разрушению волокна. Для кабелей с внешней оболочкой из PE важно использовать УФ-стабилизированные материалы при открытой прокладке.

Сравнение с другими типами волокон

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем принципиальная разница между кабелем с волокном G.651 и кабелем с маркировкой OM3 или OM4?

Рекомендация ITU-T G.651 является более общим стандартом, описывающим параметры градиентного многомодового волокна 50/125. Стандарты ISO/IEC OM2, OM3, OM4 — это более современные и строгие классификации, определяющие, в первую очередь, минимальную полосу пропускания на длине волны 850 нм. Волокно OM3/OM4 — это эволюция G.651 с лазерной оптимизацией, обеспечивающая полосу в 2000 МГц·км и 4700 МГц·км соответственно. Кабель может быть одновременно сертифицирован и по G.651, и по OM4.

Вопрос 2: Можно ли использовать кабель на 4 волокна G.651 для организации канала 40/100 Gigabit Ethernet?

Да, но с критически важными оговорками. Для скоростей 40G и 100G Ethernet по многомодовому волокну используется технология параллельной оптики, требующая одновременной передачи по 8 или 20 волокнам соответственно. Кабель на 4 волокна физически не может обеспечить такое количество параллельных каналов. Однако, если в проекте используются технологии CWDM или переключение на одномодовую оптику, то 4 волокна могут быть частью более сложной инфраструктуры. Для прямой передачи 40/100G по многомодоволокну необходим кабель с 8, 12 или 24 волокнами, причем сами волокна должны быть категории OM3 или OM4.

Вопрос 3: Каков максимально допустимая длина линии связи на таком кабеле?

Максимальная длина определяется не кабелем как таковым, а используемым типом волокна (OM2/OM3/OM4), длиной волны передатчика (850 нм или 1300 нм) и скоростью передачи данных. Например, для 1 Gigabit Ethernet (1000BASE-SX) на волокне OM2 (850 нм) максимальная дистанция составляет 550 м, а для 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-SR) на том же волокне — только 82 м. Для точного расчета необходимо руководствоваться стандартами IEEE 802.3 и техническими характеристиками устанавливаемого активного оборудования.

Вопрос 4: Как правильно выбрать между кабелем с волокном 50/125 и 62.5/125 для модернизации существующей сети?

Если в существующей сети повсеместно используется устаревшее волокно 62.5/125 (OM1), то вставка сегмента с волокном 50/125 (OM3/OM4) создаст неоднородность, приводящую к дополнительным потерям на стыке из-за разницы в числовой апертуре. Для модернизации высокоскоростных участков (например, магистралей между коммутаторами) допустимо прокладывать новый кабель 50/125 с полным переоборудованием концов линии. Для смешанного использования необходим тщательный расчет потерь. В новых проектах рекомендуется использовать только волокно 50/125 категории OM3/OM4.

Вопрос 5: Требуется ли специальное оборудование для сварки и тестирования такого кабеля?

Для монтажа (сварки) кабеля с волокном 50/125 мкм используется стандартное оборудование для сварки оптических волокон. Ключевой момент — корректная настройка сварочного аппарата на тип волокна (MMF, 50/125). Для тестирования после монтажа необходим оптический тестер (рефлектометр OTDR) с многомодовым модулем, работающим на соответствующих длинах волн (850 нм и 1300 нм). Для сертификации каналов СКС также используются источники излучения и измерители мощности (комплект OLTS) в соответствии со стандартами.

Заключение

Кабель оптический на 4 волокна с волокном типа G.651 (50/125 мкм) остается востребованным и технически обоснованным решением для построения сегментов корпоративных, промышленных и телекоммуникационных сетей средней протяженности. Его выбор должен основываться на четком понимании текущих и будущих требований к пропускной способности, что определяет необходимую категорию волокна (OM2, OM3, OM4). Правильный расчет оптического бюджета, учет условий прокладки и применение качественных компонентов для оконцовки являются обязательными условиями для создания надежной и производительной волоконно-оптической линии связи. При проектировании новых объектов следует отдавать предпочтение кабелям с лазерно-оптимизированным волокном OM3/OM4 для обеспечения запаса по полосе пропускания и поддержки современных протоколов передачи данных.