Кабели оптические многомодовые с тросом
Кабели оптические многомодовые с тросом: конструкция, применение и технические аспекты
Кабели оптические многомодовые с тросом представляют собой специализированную конструкцию волоконно-оптических кабелей, в которой силовой элемент (центральный или периферийный трос) является несущим и воспринимает все механические нагрузки. Данный тип кабеля предназначен для прокладки в кабельной канализации, лотках, блоках, по эстакадам, а также для подвеса на опорах с использованием несущего троса. Основное назначение – создание магистральных и распределительных сегментов сетей передачи данных, систем видеонаблюдения, СКС в условиях, требующих повышенной стойкости к растягивающим усилиям.
Конструктивные особенности и составные элементы
Конструкция многомодового оптического кабеля с тросом является модульной и включает несколько обязательных слоев, каждый из которых выполняет конкретную функцию.
- Оптическое волокно (ОВ): Сердечник кабеля. В многомодовых кабелях данного типа используются волокна категорий OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5 с диаметром сердцевины 50 или 62.5 мкм. Волокна имеют градиентный профиль показателя преломления для уменьшения модовой дисперсии. Стандартный внешний диаметр буферного покрытия – 250 мкм (цветное первичное покрытие для идентификации).
- Оптический модуль: Одно или несколько волокон помещаются в полимерную трубку (модуль). Для защиты от влаги модуль может заполняться гидрофобным гелем (железанный кабель) или быть заполненным сухим водоблокирующим составом (безгелевой, сухой кабель). В кабелях с тросом чаще применяется сухая конструкция для удобства и чистоты монтажа.
- Силовой элемент (трос): Ключевой компонент. Представляет собой стальной трос, обычно оцинкованный, с круглым или фасонным сечением (например, восьмеркообразный). Трос может быть расположен центрально (в центре кабеля, окруженный модулями) или использоваться в качестве наружного несущего элемента в конструкции «8» (кабель и трос объединены общей оболочкой в форме цифры 8). Центральный трос обеспечивает лучшую защиту от продольного сдвига элементов, а конструкция «8» упрощает подвес.
- Промежуточная оболочка и броня (опционально): Модули могут быть скручены вокруг центрального троса и заключены в промежуточную полимерную оболочку. Для защиты от грызунов и механических повреждений может добавляться броня в виде гофрированной стальной ленты (CSL) или проволоки.
- Внешняя полиэтиленовая оболочка: Защищает внутренние элементы от влаги, химического воздействия, ультрафиолета (при наружном применении). Цвет оболочки, как правило, черный для наружной прокладки. На оболочку наносится маркировка с типом кабеля, длиной, данными производителя.
- Тип и количество оптических волокон: Стандартные волокна: 50/125 мкм (OM3/OM4 – для высокоскоростных сетей) или 62.5/125 мкм (OM1 – для legacy-систем). Количество волокон варьируется от 2 до 144 и более, в зависимости от задачи.
- Допустимое растягивающее усилие (ДРУ): Критический параметр, определяемый прочностью троса. Измеряется в килоньютонах (кН) или Ньютонах (Н). Для подвесных кабелей «восьмерка» ДРУ может достигать 6-10 кН и более. При эксплуатации усилие не должно превышать 40-60% от ДРУ.
- Допустимое раздавливающее усилие: Измеряется в Н/см. Важно для кабелей, прокладываемых в грунт или подвергающихся поперечным нагрузкам.
- Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке (обычно не менее 20 наружных диаметров кабеля) и при эксплуатации (не менее 10 наружных диаметров).
- Диапазон рабочих температур: Стандартный диапазон: от -60°C до +70°C для прокладки/монтажа и от -50°C до +70°C для эксплуатации. Важен для регионов с экстремальным климатом.
- Затухание и полоса пропускания: Основные оптические параметры, нормируемые для каждого типа волокна (OM1-OM5). Например, для OM4 на длине волны 850 нм затухание не превышает 3.0 дБ/км, а полоса пропускания (EMB) – не менее 4700 МГц*км.
- Магистральные линии городских и кампусных сетей: Прокладка в коллекторах и кабельной канализации с использованием центрального троса для защиты от натяжения при протяжке.
- Подвесные линии связи: Использование кабелей типа «восьмерка» для подвеса на опорах воздушных линий (ВОЛС-ВЛ) или на отдельно стоящих столбах. Трос обеспечивает необходимую прочность, а оптический модуль находится в защищенной зоне.
- Промышленные сети и АСУ ТП: Прокладка по эстакадам, цехам, где возможны вибрации и смещения.
- Системы видеонаблюдения и безопасности периметра: Подвес по ограждениям на большие расстояния.
Классификация и типы кабелей
Классификация многомодовых оптических кабелей с тросом осуществляется по нескольким ключевым признакам.
| Критерий | Тип | Описание и применение |
|---|---|---|
| Расположение троса | С центральным силовым элементом (ЦСЭ) | Трос расположен в центре, окружен оптическими модулями. Обеспечивает высокую стойкость к растяжению и сдавливанию. Для прокладки в кабельной канализации, трубах, тоннелях. |
| Кабель самонесущий (типа «восьмерка») | Оптический модуль и несущий трос объединены общей оболочкой. Предназначен для подвеса на опорах ЛЭП, столбах связи, фасадах зданий. Монтаж осуществляется за трос. | |
| Защита от влаги | С гидрофобным заполнением (гелевый) | Модули заполнены тиксотропным гелем. Высокая влагозащита, но сложность и трудоемкость монтажа (необходимость очистки геля). |
| Безгелевой (сухой, с водоблокирующими лентами/порошком) | Влагозащита обеспечивается набухающими порошками или лентами. Современный стандарт, обеспечивающий чистый и быстрый монтаж. | |
| Наличие брони | Бронированный / Небронированный | Броня из гофрированной стальной ленты (CSL) защищает от грызунов и механических повреждений при прокладке в грунт (в комбинации с тросом) или в агрессивных средах. |
Технические характеристики и параметры выбора
При выборе многомодового оптического кабеля с тросом необходимо анализировать комплекс взаимосвязанных параметров.
| Тип волокна (по ISO/IEC 11801) | Диаметр сердцевины/оболочки, мкм | Длина волны, нм | Макс. затухание, дБ/км | Минимальная полоса пропускания (EMB), МГц*км | Типовое применение в кабелях с тросом |
|---|---|---|---|---|---|
| OM1 | 62.5/125 | 850 / 1300 | 3.5 / 1.5 | 200 / 500 | Реконструкция старых сетей, низкоскоростные каналы. |
| OM3 | 50/125 | 850 / 1300 | 3.0 / 1.5 | 1500 / 500 | Магистрали ЦОД, кампусные сети (10/40/100 Gigabit Ethernet). |
| OM4 | 50/125 | 850 / 1300 | 3.0 / 1.5 | 3500 / 500 | Высокопроизводительные магистрали, активное применение. |
| OM5 | 50/125 | 850-950 | 3.0 / 1.5 | 3500 / 500 | Коротковолновое мультиплексирование (SWDM) для 40/100/400 GbE. |
Области применения и особенности монтажа
Кабели с тросом применяются в сегментах, где присутствуют значительные механические нагрузки, прежде всего растяжение.
Особенности монтажа: При прокладке в канализации используется метод протяжки с применением лебедки и чулка, надетого на кабель. Запрещается крепить лебедку за оптические волокна или оболочку – только за трос. При подвесе кабеля «восьмерка» используются специальные зажимы (спиральные или болтовые), которые охватывают трос, не передавая нагрузку на оболочку оптического модуля. Обязательно соблюдение радиуса изгиба и ДРУ.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля с центральным тросом от кабеля «восьмерка»?
Кабель с центральным тросом предназначен для прокладки в защищенных трассах (канализация, тоннели), где трос компенсирует силы натяжения при протяжке. Кабель «восьмерка» – самонесущий, его конструкция оптимизирована для подвеса на открытом воздухе, где трос постоянно несет вес кабеля и нагрузки от ветра и гололеда.
Можно ли прокладывать кабель «восьмерка» в грунт?
Нет, в стандартном исполнении (без брони и дополнительной защиты) – нельзя. Его оболочка рассчитана на атмосферные воздействия, но не на постоянный контакт с грунтом, агрессивными средами и давление грунта. Для прокладки в грунт следует выбирать бронированный кабель с центральным тросом.
Какой тип многодового волокна (OM3 или OM4) предпочтительнее для новых проектов с использованием кабеля с тросом?
Для новых проектов, рассчитанных на скорости 10 Гбит/с и выше на расстояния более 300 метров, безусловно предпочтительнее OM4, а для перспективных систем – OM5. OM4 обеспечивает больший запас по полосе пропускания и совместим с более короткими длинами волн, используемыми в высокоскоростных интерфейсах. Выбор OM3 может быть оправдан только для очень коротких линий или при жестком бюджете.
Требуется ли заземление троса и брони оптического кабеля?
Да, при использовании кабеля с металлическим тросом и/или броней в составе ВОЛС, подвешенной на опорах ВЛ или вблизи энергообъектов, необходимо выполнить заземление этих металлических элементов на конечных пунктах. Это делается для защиты от наведенных потенциалов и грозовых перенапряжений, а также для безопасности персонала. Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы.
Как учитывается коэффициент удлинения троса при подвесе на большие пролеты?
При проектировании подвесной ВОЛС обязательно выполняется механический расчет. Учитывается начальное стрела провеса, температура, ветровая и гололедная нагрузка. Стальной трос имеет определенный модуль упругости и коэффициент линейного расширения. Расчеты показывают, как будет меняться натяжение троса и стрела провеса в различных условиях, чтобы не было превышения ДРУ и обеспечен был безопасный просвет до земли.
Что означает маркировка «FRP» в составе кабеля вместо стального троса?
FRP (Fiber Reinforced Plastic) – стеклопластиковый пруток. Это диэлектрический силовой элемент. Он применяется в кабелях для подвеса на ВЛ высокого напряжения, где необходимо полное отсутствие металла для исключения наведенных токов и обеспечения безопасности. Прочность на разрыв у FRP ниже, чем у стали, но достаточна для большинства пролетов.