Кабели оптические 4 волокна G.655
Кабели оптические 4 волокна G.655: технические характеристики, применение и особенности проектирования
Оптический кабель с четырьмя одномодовыми волокнами типа G.655 представляет собой специализированное решение для магистральных и зоновых линий связи высокой протяженности и пропускной способности. Его ключевое отличие заключается в использовании волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF – Non-Zero Dispersion Shifted Fiber), которое оптимизировано для работы в диапазоне третьего окна прозрачности (1550 нм) в условиях плотного волнового мультиплексирования (DWDM). Конструкция на 4 волокна является базовой для организации резервированных оптических трактов (2 рабочих, 2 резервных) в кольцевых и линейных топологиях сетей операторского класса и корпоративных магистралей.
Конструктивные особенности кабеля на 4 волокна
Типичный кабель наружной прокладки (типа ОКЛ или ОКС) с 4 волокнами G.655 имеет многослойную конструкцию, обеспечивающую защиту от механических воздействий и климатических факторов. Центральный силовой элемент (ЦСЭ), выполненный из стеклопластика или металлического троса, воспринимает растягивающие нагрузки. Вокруг ЦСЭ концентрически расположены 4 оптических модуля, каждый из которых содержит одно волокно G.655 в буферном покрытии диаметром 250 мкм. Модули заполны гидрофобным гелем для блокирования влаги. Поверх модулей наложены полиэтиленовые оболочки: внутренняя и наружная, между которыми располагается броня из гофрированной стальной ленты (для защиты от грызунов и механических повреждений) и алюмополимерная лента, обеспечивающая барьер от влаги. Для подвесных кабелей (типа ОКГТ) силовым элементом являются парашютные тросы из стеклопластика или арамидных нитей.
Детальный анализ волокна G.655 (NZDSF)
Волокно G.655 было разработано как эволюция стандартного одномодового волокна G.652 и волокна со смещенной дисперсией G.653 для устранения их недостатков в системах DWDM. Его основная техническая характеристика – небольшое, но ненулевое значение хроматической дисперсии в районе 1550 нм. Это решает две ключевые проблемы: подавляет четырехволновое смешение (FWM) – нелинейный эффект, критичный при нулевой дисперсии, и одновременно позволяет компенсировать накопленную дисперсию на длинных участках с помощью дисперсионных компенсаторов (DCM).
Основные параметры одномодового оптического волокна G.655 (согласно рекомендациям ITU-T G.655) представлены в таблице:
| Параметр | Значение (типичное для подкласса G.655.A-E) | Примечание |
|---|---|---|
| Рабочий диапазон длин волн | 1530 – 1565 нм (C-band), расширенные версии: 1460 – 1625 нм (S+C+L bands) | Оптимизирован для DWDM-систем |
| Хроматическая дисперсия в диапазоне 1530-1565 нм | от 0.1 до 6.0 пс/(нм·км) | Ненулевое значение для подавления FWM |
| Наклон дисперсии (Dispersion Slope) | ≤ 0.10 пс/(нм²·км) для G.655.E (корректированное) | Определяет изменение дисперсии по диапазону |
| Максимальный затухание на 1550 нм | 0.22 – 0.25 дБ/км | Сопоставимо с волокном G.652.D |
| Площадь эффективной модовой площади (Aeff) | 50 – 72 мкм² (зависит от подкласса) | Влияет на порог нелинейных эффектов |
| Коэффициент макроизгибов (радиус 30 мм, 100 витков, 1550 нм) | ≤ 0.1 дБ | Хорошая стойкость к изгибам |
Существует несколько подклассов волокна G.655 (A, B, C, D, E), различающихся величиной и знаком дисперсии, а также наклоном дисперсионной характеристики. Например, волокна G.655.C и G.655.E с малым наклоном дисперсии (Low Slope) упрощают компенсацию дисперсии в широком спектральном диапазоне.
Области применения и сценарии развертывания
Кабели с 4 волокнами G.655 применяются в сегментах сетей, где планируется или уже используется технология плотного волнового мультиплексирования (DWDM) с количеством каналов 40 и более. Типичные сценарии:
- Магистральные линии связи между городами и регионами: Протяженностью от 80 до 600 км и более. Ненулевая дисперсия позволяет эффективно масштабировать пропускную способность, добавляя новые длины волн.
- Зоновые сети внутри крупных агломераций: Соединение крупных узлов связи, центров обработки данных.
- Корпоративные транспортные сети энергетических компаний: Для передачи данных SCADA, телезащиты, цифровых потоков PDH/SDH и IP-трафика между подстанциями и диспетчерскими центрами. Особенно актуально при создании собственных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) вдоль ЛЭП.
- Подводные кабельные системы малой протяженности: Например, пересечение рек или озер.
- Расчет бюджета мощности (Link Loss Budget): Учитывается затухание в волокне (~0.22 дБ/км на 1550 нм), потери на сварных соединениях (0.05-0.1 дБ на стык), потери на разъемных соединениях (0.2-0.35 дБ на пару) и системный запас. Для 4-волоконного кабеля расчет ведется для каждого из двух рабочих волокон отдельно.
- Учет дисперсии: Общая дисперсия на участке рассчитывается как произведение длины участка (км) на значение дисперсии (пс/(нм·км)). Для скоростей 10 Гбит/с и выше на длинных участках (>80 км) может потребоваться компенсация дисперсии с помощью DCM или использования волокон с компенсирующей дисперсией.
- Учет нелинейных эффектов: Планирование мощности в канале (обычно не более +3..+5 дБм) для минимизации эффектов, таких как вынужденное комбинационное рассеяние (SRS), фазовая самомодуляция (SPM) и кросс-фазовая модуляция (XPM). Большая эффективная площадь моды (Aeff) у некоторых подклассов G.655 помогает снизить влияние нелинейностей.
- Сварка и измерение: Сварка волокон G.655 с волокнами других типов (G.652, G.653) возможна, но приводит к скачку дисперсионных характеристик в точке соединения, что необходимо учитывать в расчетах. При измерениях рефлектометром (OTDR) следует использовать длину волны 1550 нм и учитывать, что обратное рассеяние может отличаться от волокна G.652.
Проектирование линий связи на основе кабеля с волокном G.655
При проектировании ВОЛС с использованием данного кабеля необходимо учитывать специфику волокна:
Сравнение с кабелями на основе волокон G.652.D и G.656
| Критерий | Кабель 4 волокна G.652.D (стандартное SMF) | Кабель 4 волокна G.655 (NZDSF) | Кабель 4 волокна G.656 (сверхширокополосное NZDSF) |
|---|---|---|---|
| Оптимальный диапазон | 1310 нм и 1550 нм (E, S, C, L bands) | 1530-1565 нм (C-band), расширенно до L-band | 1460-1625 нм (S+C+L bands) |
| Дисперсия в C-band | Высокая (~17 пс/(нм·км)) | Низкая, ненулевая (1-6 пс/(нм·км)) | Низкая, ненулевая, с малым наклоном |
| Основное применение | Универсальные сети доступа и транспорта, CWDM, 1G/10G Ethernet | Длинные магистрали с DWDM (40+ каналов) | Сверхплотный DWDM (100+ каналов) на сверхдлинных магистралях |
| Стоимость | Наиболее низкая | Выше, чем у G.652.D | Наиболее высокая |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Можно ли использовать кабель с волокнами G.655 для передачи на 1310 нм в системах Gigabit Ethernet?
Да, технически это возможно, так как волокно G.655 является одномодовым и поддерживает передачу на 1310 нм. Однако затухание на этой длине волны может быть несколько выше (~0.35-0.4 дБ/км), а дисперсия будет существенно положительной и больше, чем у G.652. Это ограничивает дальность передачи на 1310 нм по сравнению со специализированным волокном. Основное назначение G.655 – работа в диапазоне 1550 нм.
Вопрос 2: Что произойдет, если сварить волокно G.655 с волокном G.652.D в существующей линии?
С точки зрения затухания, качественная сварка даст потери в пределах нормы (менее 0.1 дБ). Однако в точке сварки произойдет резкий скачок значения хроматической дисперсии с низкого (G.655) на высокое (G.652.D). Для систем 10 Гбит/с и выше на длинных участках это может привести к ухудшению качества сигнала и требует тщательного пересчета дисперсионного бюджета всей линии. Не рекомендуется смешивать типы волокон в одном оптическом тракте без детального инженерного анализа.
Вопрос 3: Какой тип кабельной конструкции (ОКЛ, ОКС, ОКГТ) предпочтителен для прокладки вдоль ЛЭП энергетической компании?
Для прокладки в грунте вдоль трасс ЛЭП применяют кабель типа ОКЛ (ленинговый) с броней из гофрированной стальной ленты, защищающей от грызунов и механических нагрузок. Для подвеса на опорах ЛЭП (на фазном тросе или грозотросе) используют самонесущий кабель типа ОКГТ с встроенным диэлектрическим силовым элементом (парашютным тросом). Кабель типа ОКС (сточный) для канализации применяется реже, в основном при использовании существующей инфраструктуры кабельной канализации на подстанциях.
Вопрос 4: Каков типичный срок службы такого кабеля и как влияет на него количество волокон (4 волокна)?
Срок службы качественного оптического кабеля наружной прокладки составляет не менее 25 лет. Количество волокон (4) само по себе не влияет на долговечность, так как волокна в модулях надежно защищены. На срок службы влияют: стабильность гидрофобного заполнения, коррозионная стойкость брони, устойчивость оболочки к УФ-излучению и перепадам температур. Кабель с 4 волокнами часто имеет меньший диаметр и вес по сравнению с многожильными версиями, что может снижать механические нагрузки при подвесе.
Вопрос 5: Экономически оправдано ли использование кабеля с дорогим волокном G.655 на 4 волокна, если сейчас требуется только 2 канала?
Решение принимается на основе анализа перспектив развития сети. Если в ближайшие 5-7 лет планируется развертывание DWDM-системы для увеличения пропускной способности без прокладки нового кабеля, то инвестиции в кабель с G.655 экономически оправданы. Он обеспечивает будущую масштабируемость. Если сеть носит статичный характер и рост трафика не прогнозируется, может быть достаточно кабеля с волокном G.652.D. Однако разница в стоимости кабеля часто составляет лишь малый процент от общих затрат на строительство ВОЛС.
Заключение
Оптический кабель с четырьмя волокнами типа G.655 представляет собой целенаправленное решение для построения магистральных сегментов сетей связи, где ключевыми требованиями являются высокая пропускная способность, поддержка плотного волнового мультиплексирования и надежность на протяженных участках. Его выбор должен основываться на детальном расчете дисперсионного и нелинейного бюджетов, а также на четком плане эволюции сети. Для энергетических компаний, создающих собственную цифровую транспортную инфраструктуру, такой кабель обеспечивает долгосрочную технологическую основу для интеграции всех систем управления, защиты и контроля в единую телекоммуникационную среду.