Кабели оптические многомодовые 4 волокна

Кабели оптические многомодовые на 4 волокна: конструкция, стандарты и применение

Многомодовый оптический кабель на 4 волокна представляет собой стандартизированное решение для организации высокоскоростных каналов передачи данных на короткие и средние дистанции. Его ключевая особенность – способность одновременно передавать несколько световых мод (лучей) по относительно большому сердцевине волокна, что упрощает требования к источникам излучения и снижает общую стоимость системы. Конфигурация из четырех волокон обеспечивает необходимую резервируемость (рабочая пара + резервная пара) и гибкость при построении топологий «точка-точка» или в структурированных кабельных системах (СКС).

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция кабеля определяется условиями прокладки и эксплуатации. Основные элементы остаются неизменными, но их реализация варьируется.

• Оптическое волокно: Сердцевина многомодового волокна имеет диаметр 50 или 62.5 микрон (мкм), оболочка – 125 мкм. Для кабелей на 4 волокна наиболее распространен тип OM3 или OM4 с сердцевиной 50 мкм, оптимизированный для работы с лазерными источниками (VCSEL). Каждое волокно индивидуально окрашивается в соответствии со стандартной цветовой схемой: синий, оранжевый, зеленый, коричневый.
• Защитные модули и буферы: Каждое волокно покрыто первичным буфером (coating) диаметром 250 мкм. Далее четыре волокна могут быть собраны в единый плоский или круглый модуль (обычно в свободной буферной трубке) или иметь плотную буферизацию (tight buffer) диаметром 900 мкм, что повышает устойчивость к механическим воздействиям и упрощает оконцевание без использования геля.
• Силовой элемент: Обязательный компонент, воспринимающий механические нагрузки. В кабелях для внутренней прокладки это чаще всего арамидные нити (кевлар). В кабелях для внешней прокладки используется центральный силовой элемент из стеклопластика (FRP) или стальной трос, а также броня из гофрированной стальной ленты или проволоки.
• Внешняя оболочка: Материал оболочки определяет область применения. Для внутренней прокладки (интерьерных кабелей) используется поливинилхлорид (PVC) или безгалогенный огнестойкий компаунд (LSZH, HF). Для внешней прокладки применяется полиэтилен (PE), устойчивый к ультрафиолету, влаге и перепадам температур.

Классификация и типы кабелей

Классификация основывается на условиях монтажа и конструктивном исполнении.

• Кабель для внутренней прокладки (Indoor): Имеет оболочку из PVC или LSZH. Часто выполняется в плотном буфере (tight buffer), что обеспечивает гибкость и удобство работы. Может быть оснащен армированием из арамидных нитей. Применяется в зданиях, ЦОД, горизонтальных подсистемах СКС.
• Кабель для внешней прокладки (Outdoor): Имеет влагозащитный полиэтиленовый шланг, гидрофобный заполнитель в буферных трубках для блокировки распространения воды, и часто – броню. Силовой элемент – центральная трубка из стеклопластика или стальной трос.
• Кабель универсальный (Индекс/Аутдор): Комбинированная конструкция с двойной оболочкой: внутренняя из LSZH и внешняя из черного полиэтилена. Позволяет прокладывать трассу от здания к зданию и внутри помещений без перехода на другой тип кабеля.
• Кабель с плотным буфером (Tight Buffer): Волокно с первичным буфером покрыто вторичным защитным слоем из пластика. Кабель более гибкий, устойчивый к изломам, не требует очистки от геля. Идеален для патч-кордов, монтажа в стесненных условиях.
• Кабель в свободной буферной трубке (Loose Tube): Волокна свободно лежат в заполненной гелем трубке, что обеспечивает защиту от продольного растяжения и температурных деформаций. Стандарт для внешней прокладки.

Стандарты и категории многомодовых волокон

Параметры волокон стандартизированы ISO/IEC 11801 и TIA-568. Ключевой параметр – полоса пропускания, выраженная в МГц*км.

Тип волокна (категория)	Диаметр сердцевины/оболочки (мкм)	Длина волны (нм)	Полоса пропускания (МГц*км) (min)	Максимальная дальность для стандартов
OM1	62.5/125	850 / 1300	200 / 500	До 33 м для 10GbE
OM2	50/125	850 / 1300	500 / 500	До 82 м для 10GbE
OM3 (лазер-оптимизированное)	50/125	850 / 1300	1500 / 500	До 300 м для 10GbE, до 100 м для 40/100GbE
OM4 (лазер-оптимизированное)	50/125	850 / 1300	3500 / 500	До 400 м для 10GbE, до 150 м для 40/100GbE
OM5 (широкополосное)	50/125	850-950	3500 / 500*	Поддержка SWDM, до 150 м для 40/100GbE, до 440 м для 10GbE

Для OM5 указывается эффективная модовая полоса пропускания (EMB) не менее 3500 МГцкм на 850 нм и поддержка нескольких коротковолновых длин.

Области применения в энергетике и промышленности

В энергетическом секторе многомодовые кабели на 4 волокна находят применение в системах, где расстояние между узлами не превышает 500-550 метров, а требования к скорости передачи данных высоки.

• Системы релейной защиты и автоматики (РЗА): Организация каналов связи между панелями РЗА на разных объектах подстанции (например, между ячейками КРУЭ и главным щитом управления). Высокая скорость и иммунитет к электромагнитным помехам критически важны.
• Системы технологической связи и телефонии на объектах энергетики.
• Системы видеонаблюдения и безопасности: Передача видео высокого разрешения с камер, установленных на территории энергообъектов.
• Сети АСУ ТП: Связь между контроллерами, серверами SCADA и рабочими станциями в пределах одного технологического здания или комплекса.
• Сети передачи данных административно-хозяйственного блока.
• Горизонтальная разводка в ЦОД и серверных залах энергокомпаний: Соединение стоек с активным оборудованием.

Монтаж, сварка и тестирование

Прокладка кабеля требует соблюдения минимальных радиусов изгиба: как правило, 10-15 внешних диаметров для статического изгиба и 20-30 диаметров для динамического. При протяжке нельзя превышать максимально допустимое усилие натяжения, указанное в технических условиях.

Оконцевание кабеля на 4 волокна производится двумя основными способами:

• Сварка: Наиболее надежный метод с минимальными потерями. Волокна свариваются на специальном аппарате, а сплайс-кассеты и оптические муфты организуются в кроссовые шкафы или стойки. Для идентификации строго соблюдается цветовая маркировка волокон.
• Механический монтаж разъемов: Используется для изготовления патч-кордов или быстрого восстановления линии. Требует использования прецизионных обжимных коннекторов (чаще всего LC или SC) и клея/обжима.

Тестирование смонтированной линии включает в себя:

• Измерение затухания (оптические потери) с помощью рефлектометра (OTDR) и источника/измерителя мощности (IL/PM). Полученные значения сравниваются с бюджетом потерь системы.
• Проверку целостности всех четырех волокон и правильность их коммутации.

Сравнение с одномодовыми кабелями

Выбор между многомодовым (MM) и одномодовым (SM) кабелем на 4 волокна основывается на технико-экономическом анализе.

Для объектов энергетики, где расстояния между узлами в пределах подстанции или здания редко превышают 300-400 метров, многомодовое решение на 4 волокна часто является оптимальным по совокупности стоимости владения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается волокно OM3 от OM4 в кабеле на 4 волокна?

Основное отличие – в полосе пропускания на длине волны 850 нм. OM4 имеет более высокую полосу (4700 МГцкм против 2000 МГцкм у OM3, согласно стандарту), что обеспечивает большую дальность передачи для высокоскоростных протоколов (40/100/400 Gigabit Ethernet). В кабеле на 4 волокна это означает возможность организации каналов 40/100G на дистанциях до 150 м против 100 м у OM3. Физически волокна и коннекторы идентичны и взаимно совместимы, но система в целом будет работать на расстоянии, ограниченном худшим компонентом.

Можно ли использовать многомодовый кабель на 4 волокна для прокладки на улице?

Да, но только при использовании кабеля специальной конструкции – «внешнего» (outdoor) или «универсального» (indoor/outdoor). Такой кабель имеет влагозащитную оболочку из полиэтилена, гидрофобный заполнитель и, как правило, броню. Прокладка стандартного внутреннего кабеля (в оболочке из PVC/LSZH) на улице недопустима из-за разрушения оболочки под воздействием УФ-излучения, влаги и перепадов температур.

Какие разъемы наиболее распространены для оконцевания 4-волоконного кабеля?

Для высокоплотных монтажей доминируют разъемы типа LC (малый форм-фактор, дуплекс). Для 4 волокон стандартно используется дуплексная сборка из двух LC-коннекторов или, реже, четыре симплексных. В системах, унаследованных от более старых инсталляций, могут встречаться SC-коннекторы. Для протоколов 40/100G применяются MPO/MTP разъемы, которые в одном корпусе объединяют 12 или 24 волокна, но для кабеля на 4 волокна они не типичны.

Какой запас по волокнам рекомендуется, и достаточно ли 4 волокон?

Четыре волокна – это стандартный минимальный рекомендуемый запас для построения отказоустойчивой дуплексной линии (2 волокна – рабочая пара Tx/Rx) с резервом (еще 2 волокна). Этого достаточно для большинства точечных подключений: между двумя коммутаторами, между сервером и коммутатором, для линии РЗА между двумя панелями. Однако для магистральных соединений между этажными или зоновыми кроссами рекомендуется закладывать большее количество волокон (8, 12, 16) для будущего расширения и подключения дополнительных сервисов без повторной прокладки кабеля.

Как правильно интерпретировать результаты измерений рефлектометром (OTDR) для 4-волоконного кабеля?

Измерения OTDR необходимо проводить на каждом из четырех волокон индивидуально на двух длинах волн (обычно 850 нм и 1300 нм для многомодового). Результаты трассограмм сравниваются. Критически важные параметры: общее затухание отрезка (должно быть в пределах бюджета потерь системы), затухание на сварных соединениях (обычно < 0.05-0.1 дБ) и на коннекторах (< 0.3 дБ). Отсутствие неоднородностей (пиков) на трассе свидетельствует о качественном монтаже. Разброс значений затухания между волокнами в одном кабеле должен быть минимальным.

Возможно ли передавать по многомодовому кабелю на 4 волокна сигналы 10 Gigabit Ethernet на расстояние 500 метров?

Нет, для протокола 10GBASE-SR максимальная дистанция по кабелю OM4 составляет 400 метров, по OM3 – 300 метров. Для расстояний в 500 метров и более необходимо использовать одномодовое волокно (OS2) с соответствующими трансиверами (10GBASE-LR, ER) либо применять многомодовое волокно со специальными технологиями, такими как волокно OM4 с увеличенной дальностью (OM4 Extended Reach) или использование оптических усилителей, что экономически нецелесообразно на таких коротких дистанциях и усложняет систему.