Магистральные одномодовые оптические кабели (ОК) представляют собой основу современных телекоммуникационных сетей дальней связи, магистральных сегментов сетей операторов связи, а также ответственных трасс в корпоративных и ведомственных инфраструктурах. Их основная функция – передача оптических сигналов на сверхдальние расстояния (десятки и сотни километров) с высокой скоростью и минимальными потерями. Ключевое отличие одномодового волокна (SMF, Single-Mode Fiber) от многодового заключается в диаметре сердцевины (порядка 8-10 мкм), что позволяет распространяться только одной моде (одному лучу) света, практически исключая межмодовую дисперсию и обеспечивая колоссальную пропускную способность.
Конструкция магистрального ОК разработана для обеспечения максимальной надежности, долговечности (срок службы не менее 25 лет) и защиты волокон от внешних воздействий в разнообразных условиях прокладки.
Выбор типа кабеля определяется трассой прокладки.
При выборе и проектировании магистрали анализируются следующие параметры кабеля и волокна.
| Тип волокна (ITU-T Rec.) | Название | Длина волны нулевой дисперсии | Особенности и область применения |
|---|---|---|---|
| G.652.D | Standard Single-Mode Fiber (SSMF) | ~1310 нм | Универсальное, наиболее распространенное. Низкие потери на 1310 и 1550 нм. Используется в магистралях CWDM и DWDM (с компенсацией дисперсии). |
| G.655.E | Non-Zero Dispersion Shifted Fiber (NZ-DSF) | Смещена за пределы 1550 нм | Оптимизировано для систем DWDM с ЭDFA-усилителями. Низкая неньютоновская дисперсия в C- и L-диапазонах, что подавляет нелинейные эффекты. |
| G.656 | Wideband Non-Zero Dispersion Shifted Fiber | — | Расширенный рабочий диапазон (1460-1625 нм) с контролируемой дисперсией. Для сверхплотного DWDM. |
| G.654.E | Cut-off Shifted Fiber | ~1310 нм | Волокно со смещенной длиной волны отсечки и сверхнизкими потерями в районе 1550 нм (<0.18 дБ/км). Предназначено для протяженных магистральных участков без регенерации (подводные, наземные сверхдальние). |
Строительство магистрали предполагает создание неразрывной оптической трассы путем сварки отдельных строительных длин кабеля. Используются сварочные аппараты с автоматическим выравниванием сердцевин (core alignment), что обеспечивает потери в месте сварки менее 0.05 дБ. Сварные соединения защищаются термоусаживаемыми гильзами или муфтами. Для организации ответвлений и оконечивания кабеля используются кроссовые устройства (ODF, оптические кроссы) и муфты различных типов (проходные, разветвительные, концевые).
Эксплуатация магистрали невозможна без систем контроля. Рефлектометрия (OTDR – Optical Time Domain Reflectometer) является основным методом. OTDR позволяет измерять общее затухание участка, локализовать места обрывов, плохих сварок, механических напряжений, определить длину кабеля. Для мониторинга в реальном времени используются системы на основе технологии (DTS/DAS).
Магистральный кабель рассчитан на большое количество волокон (высокая плотность), имеет усиленные механические и защитные характеристики для прокладки в сложных условиях на большие расстояния. Распределительные и абонентские кабели часто имеют облегченную конструкцию, меньшее число волокон и предназначены для финального участка сети («последняя миля»).
Рекомендуется закладывать резерв не менее 30-50% от планируемого количества рабочих волокон. Резерв необходим для будущего расширения сети, организации дополнительных каналов, а также для быстрого восстановления при повреждении основных волокон путем переключения на резервные.
Гелезаполненные кабели обеспечивают максимальную защиту от проникновения влаги вдоль кабеля, что критично для прокладки в грунте и через водные преграды. Однако их монтаж сложнее: требуется тщательная очистка геля с волокон, что увеличивает время сварки. «Сухие» кабели (с гидрофобными порошками, лентами или гофрированной оболочкой) проще и быстрее монтировать, они экологически чище, но могут иметь несколько менее эффективную продольную гидроизоляцию в случае серьезных повреждений оболочки.
Волокно G.654.E (со сверхнизкими потерями) экономически оправдано на протяженных магистральных участках, где расстояние между регенерационными пунктами (усилителями) превышает 100-150 км. Его применение позволяет увеличить длину регенерационного участка на 30-50% по сравнению с G.652.D, что снижает количество активного оборудования и общую стоимость владения трассой. Типичное применение – подводные магистрали, наземные сверхдальние линии в труднодоступной местности.
Рефлектограмма показывает затухание по длине кабеля. Резкий пик (вверх, затем вниз) указывает на соединение (сварку или коннектор) с обратным отражением (Френеля). Плавный провал – это потери на изгибе или микроизгибах. Резкое падение сигнала до шума – обрыв. Важно проводить измерения с двух концов трассы для получения точных данных о потерях на сварках, расположенных в начале кабеля. Длина мертвой зоны OTDR должна быть меньше расстояния между событиями на магистрали.
Основные тенденции: увеличение плотности упаковки волокон (до 864 и более в одном кабеле), применение волокон с уменьшенным диаметром оболочки (200 мкм вместо 250 мкм) для экономии пространства, развитие волокон с широкополосной низкой дисперсией (G.654.E, G.656) для систем когерентной передачи данных со скоростями 400G и выше. Также наблюдается рост использования «зеленых» материалов (безгалогенные, легко утилизируемые) и совершенствование систем встроенного мониторинга (сенсорные волокна).