Кабели оптические Duplex

Кабели оптические Duplex: конструкция, стандарты и применение

Оптический дуплексный кабель (Duplex Fiber Optic Cable) — это базовый и широко распространенный тип волоконно-оптического кабеля, содержащий два оптических волокна, организованных в дуплексной (двухволоконной) структуре. Основное назначение — обеспечение двусторонней (duplex) передачи данных по двум отдельным оптическим трактам: одно волокно используется для передачи сигнала (Tx), второе — для приема (Rx). Данная конфигурация является фундаментом для построения большинства современных оптических линий связи, работающих по дуплексным протоколам, таким как Ethernet, Fibre Channel, SONET/SDH.

Конструкция и типы дуплексных кабелей

Конструктивно дуплексные кабели делятся на два основных типа, отличающихся способом объединения волокон: дуплексный кабель в общей оболочке (Duplex Cable) и дуплексный корд (Duplex Cordage), часто называемый «дуплексным патч-кордом» или «перемычкой».

1. Дуплексный кабель (внешний/внутренний)

Используется для прокладки магистральных и распределительных линий. Два оптических волокна помещены в единую защитную оболочку. Конструкция может включать различные усиливающие и защитные элементы в зависимости от условий эксплуатации.

Волокна: Два одномодовых (SM, G.652.D) или многомодовых (MM, OM1-OM5) оптических волокна.
Буферное покрытие: Каждое волокно имеет индивидуальное первичное буферное покрытие (цветовое кодирование: обычно синее/оранжевое для одномода, серое/оранжевое для многомода).
Разделительная перегородка (Ripcord): Центральный силовой элемент (стеклопластиковый пруток) или перегородка, разделяющая волокна, облегчающая разделку кабеля.
Внешняя оболочка: Изготавливается из полиэтилена (PE для наружного применения), поливинилхлорида (PVC для внутреннего), LSZH (Low Smoke Zero Halogen) для помещений с повышенными требованиями к пожарной безопасности.
Армирование: Внешние кабели могут содержать диэлектрические (стеклонити, кевлар) или металлические (гофрированная стальная лента) элементы для защиты от грызунов и механических нагрузок.

2. Дуплексный патч-корд (Duplex Patch Cord)

Предназначен для коммутации в кроссовых и телекоммуникационных шкафах, подключения активного оборудования. Представляет собой два симплексных корда (каждое волокно в индивидуальной оболочке), соединенных между собой по всей длине общим внешним покрытием («zip-cord» конструкция). Ключевая особенность — возможность легкого разделения двух волокон для подключения в разные порты.

Конструкция «zip-cord»: Два симплексных корда соединены легкоразделяемой перемычкой.
Типы коннекторов: На концах кабеля устанавливаются оптические коннекторы (LC, SC, FC, ST, E2000 и др.) в дуплексной конфигурации. Наиболее распространены дуплексные LC и SC.
Полярность: Строго соблюдается для корректной работы дуплексной связи. Стандартизированы методы поддержания полярности (TIA-568-C.0), например, через использование коннекторов с позиционным ключом (LC) или дуплексных муфт с фиксированной ориентацией.

Ключевые технические параметры и стандарты

Выбор дуплексного кабеля определяется комплексом параметров, регламентированных международными и отраслевыми стандартами.

**Таблица 1: Основные типы оптических волокон в дуплексных кабелях**
Тип волокна	Стандарт (ITU-T/IEC)	Диаметр сердцевины/оболочки, мкм	Длина волны, нм	Полоса пропускания (MM)/ Затухание (SM)	Типовое применение в дуплексе
Многомодовое OM1	IEC 60793-2-10 A1	62.5/125	850 / 1300	200/500 МГц*км	Короткие линии, legacy-системы
Многомодовое OM3	IEC 60793-2-10 A1a.2	50/125	850 / 1300	1500/500 МГц*км	10/40/100 GbE (до 100м для 100GBASE-SR4)
Многомодовое OM5	IEC 60793-2-10 A1a.3	50/125	850-950 (WBMMF)	4700/500 МГц*км	SWDM, 100/400 GbE на большие расстояния
Одномодовое OS2	ITU-T G.652.D	9/125	1310 / 1550 / 1625	0.4 дБ/км (1310 нм), 0.3 дБ/км (1550 нм)	Магистрали, FTTx, DWDM, >1 Гбит/с на км

Важные параметры кабеля в целом:

Затухание (Attenuation): Суммарные потери в кабеле, включая потери в волокне и на сварных/разъемных соединениях. Измеряется в дБ/км. Для патч-кордов критично малое затухание (типично < 0.3 дБ).
Диапазон рабочих температур: Для внутренних кабелей обычно от -10°C до +60°C, для внешних — от -40°C до +70°C.
Радиус изгиба (Bend Radius): Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке и эксплуатации. Для современных кабелей с волокнами, устойчивыми к изгибу (ITU-T G.657.A1/B2 или G.657.A2/B3), радиус может составлять 7.5-10 мм для кратковременного изгиба, что упрощает прокладку в стесненных условиях.
Стандарты пожарной безопасности: Для внутренней прокладки кабели должны соответствовать классам по распространению пламени и дымообразованию (например, по NEC: OFNR, OFNP, OFCR, OFCP; в РФ — по ГОСТ Р 53315).

Сферы применения и схемы подключения

Дуплексные оптические кабели являются основой для построения сетей по топологии «точка-точка».

1. Телекоммуникационные сети и ЦОД

Межстоечные соединения в ЦОД: Дуплексные патч-корды LC-LC с многомодовым (OM3/OM4) или одномодовым (OS2) волокном для подключения серверов, коммутаторов, систем хранения данных на скоростях 1/10/25/40/100/400 Гбит/с.
Магистральные соединения: Внешние дуплексные кабели OS2 для организации соединений между зданиями (FTTB) или на городских сетях доступа.

2. Системы безопасности и видеонаблюдения

Передача видео высокого разрешения (HD, 4K) на большие расстояния (сотни метров — километры) без потерь качества, с иммунитетом к электромагнитным помехам.

3. Промышленные сети

Применение в системах АСУ ТП, где требуется устойчивость к агрессивным средам, вибрации, широкому температурному диапазону. Используются кабели с усиленной защитой (броней из стальной гофроленты, защитной оплеткой).

4. Пассивные оптические сети (PON — GPON, XG-PON)

В сегменте от оптического линейного терминала (OLT) до оптического сетевого терминала (ONT) у абонента используется одномодовый дуплексный кабель. При этом по одному волокну организовано двунаправленное (WDM) движение данных на разных длинах волн (1310 нм — upstream, 1490 нм — downstream), но физическая инфраструктура остается дуплексной.

Проектирование и монтаж: критические аспекты

При проектировании линий на основе дуплексных кабелей необходимо выполнить расчет оптического бюджета мощности (Optical Link Loss Budget).

Бюджет = (Мощность передачи, дБм) — (Чувствительность приема, дБм).
Суммарные потери в линии должны быть меньше бюджета с запасом (рекомендуется 3 дБ).

Источники потерь в дуплексной линии:

Затухание в волокне (дБ/км
длина, км).
Потери на сварных соединениях (0.05-0.1 дБ на точку).
Потери на разъемных соединениях (коннекторах) — типично 0.2-0.5 дБ на пару (вход+выход).
Потери на изгибах (микро- и макроизгибы).

Монтажные требования:

Соблюдение минимального радиуса изгиба как при статической прокладке, так и при динамическом изгибе (в зоне патч-панелей).
Использование сертифицированных компонентов (коннекторов, адаптеров) одного класса с кабелем для минимизации потерь на стыках.
Четкое соблюдение и документация полярности во всей кабельной системе. Использование стандартных методов (Method A, B, C для дуплексных патч-кордов) для ее обеспечения.
Аккуратная укладка и фиксация кабелей в лотках и органайзерах, исключающая перетяжку и передавливание.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие дуплексного кабеля от двух симплексных?

Дуплексный кабель — это конструктивно единое изделие с двумя волокнами в общей или соединенной оболочке, предназначенное для одновременной прокладки обоих волокон как пары. Два симплексных кабеля — это два независимых кабеля. Использование дуплексного кабеля повышает удобство маркировки, прокладки, снижает риск путаницы и обеспечивает лучшую организацию кабельного хозяйства.

Как обеспечить правильную полярность в дуплексной линии?

Полярность обеспечивается на этапе проектирования и монтажа. Для патч-кордов используются стандартные схемы (TIA-568):

Метод А (прямой перекрест): Патч-корд имеет одинаковые дуплексные коннекторы на концах, но внутри коннектора позиции волокон (Tx/Rx) перекрещены. Полярность меняется за счет перекрестного адаптера или перекрещенного порта на оборудовании.
Метод В (перекрестный корд): Патч-корд имеет прямой дуплексный разъем на одном конце и перевернутый (flipped) — на другом. Волокна физически меняются местами в кабеле.
Наиболее распространен и рекомендован Метод В для патч-кордов типа «zip-cord».

Можно ли использовать многомодовый дуплексный кабель для передачи на 10 Гбит/с на 300 метров?

Нет, без дополнительных технологий это невозможно. Для многомодового волокна OM3 максимальная дистанция для 10GBASE-SR составляет 300 метров только при использовании лазерных оптических трансиверов. Для OM4 — 400 метров. При превышении этих расстояний необходимо переходить на одномодовый дуплексный кабель (OS2), который обеспечивает передачу на десятки километров.

Что означает маркировка «LSZH» на оболочке дуплексного кабеля и где его необходимо применять?

LSZH (Low Smoke Zero Halogen) — материал оболочки с пониженным дымовыделением и без галогенов. При горении такой кабель выделяет минимальное количество плотного дыма и коррозионно-активных галогеносодержащих газов (соляная кислота). Кабели LSZH обязательны к применению в закрытых публичных пространствах, на транспорте (метро, тоннели), в вентилируемых ложных полах/потолках, в ЦОДах с повышенными требованиями безопасности. В РФ аналогом являются кабели с индексом «нг(A)-HF» по ГОСТ 31565.

Как выбрать тип коннектора для дуплексного патч-корда?

Выбор зависит от типа устанавливаемого активного оборудования и плотности портов:

LC (Lucent Connector): Малый форм-фактор, наиболее распространен в современном оборудовании. Дуплексный LC занимает в 2 раза меньше места, чем SC. Стандарт для высокоплотных коммутационных панелей.
SC (Subscriber Connector): Прямой вставной/выдвижной механизм, надежное соединение. Широко используется в магистральных линиях, ODF, GPON-терминалах.
FC (Ferrule Connector): Резьбовое соединение, высокая виброустойчивость. Применяется в измерительном оборудовании, промышленных сетях.
Необходимо согласовывать тип полировки феррулы коннектора (PC, UPC, APC), особенно для одномодовых линий. APC (зеленая оболочка) используется для линий с высокими требованиями к обратным отражениям (CATV, FTTx).

Заключение

Дуплексные оптические кабели, несмотря на кажущуюся простоту конструкции, представляют собой высокотехнологичные изделия, параметры которых напрямую влияют на надежность и производительность всей волоконно-оптической линии связи. Корректный выбор типа волокна (OM1-OM5, OS2), конструкции кабеля (внешний/внутренний, тип оболочки), коннекторов и соблюдение правил монтажа и полярности являются обязательными условиями для построения современных сетей, отвечающих требованиям по скорости передачи, расстоянию и отказоустойчивости. Понимание деталей, изложенных в данной статье, позволяет специалистам осуществлять грамотный подбор, проектирование и эксплуатацию дуплексных оптических кабельных систем.

Кабели оптические Duplex