Cum funcționează cablul de fibră optică cu 2 fibră pentru interior și exterior?
Un cablu interior exterior cu 2 fibre transmite date prin două fibre individuale de sticlă sau plastic care transportă semnale luminoase folosind reflexia internă totală. Fiecare fibră constă dintr-un miez, placare și straturi de protecție concepute pentru a funcționa în mod fiabil atât în medii interioare, cât și în exterior.
Mecanismul de transmisie de bază
Operația fundamentală se bazează pe fizica luminii. O fibră optică transmite lumina de-a lungul axei sale prin reflexie internă totală, cu un miez înconjurat de un strat de placare din materiale dielectrice. Când lumina pătrunde în miezul fibrei la unghiul potrivit, aceasta sare continuu de la limita dintre miez și placare, mai degrabă decât să scape.
Acest lucru se întâmplă deoarece indicele de refracție al miezului trebuie să fie mai mare decât cel al învelișului pentru a limita semnalul optic. Gândiți-vă la asta ca la un hol cu oglinzi pe pereți-semnalele luminoase parcurg pe lungime prin reflectarea acestor limite interne de mii de ori pe metru.
Cum funcționează cele două fibre
Într-o configurație cu 2 fibre, fiecare fir funcționează independent. O fibră gestionează de obicei semnalele de transmisie, în timp ce cealaltă se ocupă de semnalele de recepție, creând o cale de comunicare bidirecțională. Aceste cabluri sunt compuse din 2 fibre monomodale cu un miez de 9 microni în interior, fire de aramidă care blochează apa, învelite într-o manta exterioară din PVC negru.
Denumirea „2 fibre” înseamnă că există două căi optice separate într-un singur ansamblu de cablu. Acest lucru permite comunicarea simultană în două-căi fără interferențe de semnal, deoarece fiecare fibră este izolată optic de cealaltă.
Straturi de construcție fizică
Cablurile din fibră optică pentru interior/exterior combină avantajele cablurilor pentru exterior, cum ar fi rezistența la umiditate, rezistența la apă și performanța mecanică bună, cu caracteristicile cablurilor de interior, inclusiv rezistența la flacără și lipsa-conductibilității electrice.
Stratul de bază: Partea cea mai interioară în care călătorește lumina. Fibrele cu un singur-mod folosesc un miez de 9 microni optimizat pentru lungimi de undă luminii de 1310nm sau 1550nm.
Placarea: placarea este înfășurată în jurul miezului și este realizată dintr-un tip diferit de sticlă cu un indice de refracție mai mic în comparație cu miezul, ajutând la menținerea semnalelor luminoase în interior. Această limită optică este locul unde are loc reflexia internă totală.
Acoperire tampon: Cablurile de interior folosesc fibre etanșe-bufferizate cu un diametru de 900 μm, în timp ce cablurile de exterior folosesc de obicei fibre colorate cu diametre de 250 μm sau 200 μm. Cablurile de interior/exterior compensează acest decalaj printr-o abordare intermediară.
Membrii forței: Fibrele de aramidă (cum ar fi Kevlar) servesc ca elemente de rezistență flexibile împreună cu fibra. Acestea împiedică ruperea delicatelor fibre de sticlă atunci când cablul este tras sau îndoit în timpul instalării.
Jacheta exterioară: Învelișul folosește materiale ignifuge-cum ar fi polietilena, clorură de polivinil sau poliolefina ignifugă-scăzută de fum, zero halogen. Mantaua exterioară este rezistentă la umiditate-, la ciuperci- și la UV, potrivită pentru conducte subterane, aerian sau spații interioare/exterioare.
Cerințe de performanță în interior versus în aer liber
Designul cu două-evaluări abordează provocări distincte de mediu.
Pentru utilizare în interior, cablul trebuie să respecte codurile de siguranță la incendiu. Cablul Riser Rated (CMR) respectă UL-1666, ceea ce înseamnă că se autostinge și împiedică flăcările să treacă pe cablu într-un test de ardere verticală. Acest lucru contează în clădirile în care cablurile rulează vertical între etaje prin coloane sau puțuri de lift.
Pentru utilizare în aer liber, durabilitatea devine critică. Cablurile de fibră optică pentru exterior au o rezistență la tracțiune mai mare și un strat de protecție mai gros în comparație cu cablurile de interior, făcându-le mai durabile în medii dure exterioare. Ele trebuie să reziste la radiații UV, temperaturi extreme, umiditate și stres fizic.
Cablurile de interior/exterior implementează măsuri de impermeabilizare uscată pentru a preveni scurgerile de grăsime atunci când cablul este desfășurat pe verticală și utilizează absența componentelor metalice în structură sau a componentelor metalice de armătură care sunt ușor deconectate electric. Acest lucru elimină riscul de a conduce electricitatea în clădiri, menținând în același timp rezistența mecanică la exterior.
Procesul de transmitere a semnalului
Atunci când datele trebuie trimise, echipamentele electronice convertesc semnalele electrice în impulsuri de lumină folosind lasere sau LED-uri. Aceste impulsuri de lumină intră în miezul fibrei la un capăt.
Lumina se deplasează pe un cablu de fibră-optică, sărind în mod repetat de pe pereți-fiecare foton sare în mod repetat pe conductă. Unghiul critic determină dacă lumina se reflectă sau scapă. Pentru ca lumina să fie reflectată total, unghiul de incidente ar trebui să fie mai mare decât unghiul critic, astfel încât să aibă loc reflexii continue pe peretele placajului din interiorul fibrei.
La capătul de recepție, fotodetectoarele convertesc impulsurile de lumină înapoi în semnale electrice pe care echipamentele de rețea le pot procesa. Întreaga transmisie are loc la viteza luminii în sticlă-aproximativ 200.000 de kilometri pe secundă.
Pierderea semnalului și distanța
Nicio transmisie nu este perfectă. Pentru fibra mono-mod, atenuarea tipică la 1550 nm este de aproximativ 0,2 dB/km, în timp ce la 1310 nm este de aproximativ 0,5 dB/km. Aceasta înseamnă că un cablu de 10 kilometri ar putea reduce puterea semnalului cu 2-5 decibeli, în funcție de lungimea de undă.
Cu fibra SMF28, pierderea este mai mică de 0,15 dB pe kilometru, în principal din cauza împrăștierii, astfel pierdeți mai puțină lumină printr-un kilometru întreg de fibră decât dacă aruncați o singură dată pe o oglindă metalică. Această eficiență extraordinară este motivul pentru care fibra optică domină comunicațiile pe distanțe lungi-.
Pierderi suplimentare apar la punctele de conectare. Conectorii monomod asamblați din fabrică au pierderi în intervalul 0,1-0,2 dB, iar conectorii terminați în câmp pot avea pierderi de până la 0,2-1,0 dB. Fiecare îmbinare adaugă încă 0,1-0,3 dB de pierdere.
Flexibilitate de instalare
Evaluarea interioară/exterior înseamnă că instalatorii nu au nevoie de cutii de tranziție unde cablurile trec prin pereți sau între clădiri.
Cablările interioare-exterioare compensează decalajul pentru aplicațiile în care rutările de rețea includ căi externe, oferind în același timp cerințele de siguranță la flacără pentru tranzițiile în clădirile campusului. Un singur cablu continuu poate trece de la conducta exterioară direct în spațiile plenului interioare fără a încălca codurile electrice.
Acest lucru simplifică rețelele de campus, fibră-la-la-instalările de acasă și construirea-la-conexiuni. Fibra cu tamponare strânsă are raze minime de îndoire mai mici, susținând instalarea în tăvi, rafturi, panouri de corecție și zone cu mai multe schimbări de direcție.
Cu toate acestea, există încă limite pentru raza de curbură. Cablul are o rază de curbură minimă de 7,50 mm pentru carcase strânse și viraje ascuțite. Depășirea acestui lucru prin forțarea îndoirilor ascuțite poate rupe fibrele de sticlă din interior sau poate induce pierderea semnalului prin microbending.
De ce două fibre în loc de una
Multe aplicații ar putea funcționa teoretic cu o singură fibră folosind transceiver bidirecționale, dar modelele cu două-fibre domină din motive practice.
Căile separate de transmisie și recepție elimină necesitatea echipamentelor de multiplexare cu divizare a lungimii de undă la ambele capete. Acest lucru reduce costurile și complexitatea pentru majoritatea instalațiilor. Optica este mai simplă-cu o lungime de undă într-o direcție pe fiecare fibră, mai degrabă decât două lungimi de undă care împart o singură fibră.
Depanarea devine mai ușoară atunci când fiecare direcție are propria sa cale fizică. Dacă o fibră eșuează, performanța celeilalte dezvăluie imediat dacă problema este fibra însăși sau echipamentul transceiver. Într-un sistem cu un singur-fibră, diagnosticarea devine mai complexă.
Flexibilitatea upgrade-ului se îmbunătățește, de asemenea. Puteți înlocui transceiver-urile la un capăt fără a actualiza neapărat ambele părți simultan, atâta timp cât ambele fibre rămân funcționale.
Surse de lumină și tipuri de fibre
Fibra monomodă este optimizată pentru a funcționa cu echipamente de fibră optică folosind lungimi de undă luminii de 1310nm sau 1550nm. Aceste lungimi de undă specifice au fost alese deoarece minimizează atenuarea în fibra de sticlă-cad în „ferestre de transmisie” unde sticla de silice este cea mai transparentă.
Fibrele cu un singur-mod conțin un miez foarte subțire și, deoarece piesa centrală este atât de mică, lumina nu sară în jur; toate semnalele călătoresc drept prin mijloc fără să sară de pe margini. Această transmisie-dreaptă previne dispersia, permițând semnalelor să-și mențină forma pe distanțe lungi.
Alternativa este fibra multimodală cu un miez mai mare care permite luminii să parcurgă mai multe căi. Fibrele multimodale sunt folosite pentru legăturile de comunicații pe distanțe scurte-și pentru aplicații în care trebuie transmisă putere optică mare. Cablurile pentru interior/exterior sunt disponibile atât în varianta unic-, cât și în versiunea multimodă, în funcție de cerințele aplicației.
Tehnologia de blocare a apei
Una dintre cele mai dificile provocări este prevenirea daunelor cauzate de apă fără a utiliza gel.
Fibrele-tuburilor libere utilizează tuburi-umplute cu gel care blochează apa și amortizează fibrele, în timp ce opțiunile blocate cu apă uscată- asigură o îmbinare mai curată și mai ușoară. Multe cabluri de interior/exterior folosesc tehnologia de blocare a apei uscate-cu fire specializate care se umflă atunci când intră în contact cu umezeala.
Cablurile de fibră optică sunt blocate cu apă și depășesc cerințele de penetrare a apei ale ICEA S-104-696 și GR-20-CORE, ajutând la asigurarea că orice deteriorare a cablului și pătrunderea ulterioară a apei este limitată la o lungime reparabilă de câțiva metri.
Acest lucru contează deoarece apa poate crește atenuarea prin modificarea proprietăților indicelui de refracție la limita de acoperire a miezului-. Chiar și cantități mici de umiditate pot degrada calitatea semnalului în timp.
Întrebări frecvente
Cablul de interior/exterior poate face față cu adevărat ambelor medii?
Da, dar cu compromisuri. Aceste cabluri îndeplinesc cerințele minime pentru ambele contexte, mai degrabă decât să fie optime pentru oricare dintre ele. Sunt mai robuste decât cablul pur pentru interior, dar mai puțin robuste decât cablul special pentru blindaj pentru exterior. Pentru majoritatea aplicațiilor din campus și comerciale, acestea oferă un echilibru excelent între performanță, cost și flexibilitate de instalare.
Care este distanța maximă pentru 2 cabluri de fibră?
Atenuarea în cablurile optice moderne este mult mai mică decât în cablurile electrice de cupru, ceea ce duce la conexiuni de fibră pe distanțe lungi-cu distanțe între repetoare de 70-150 de kilometri. Pentru instalațiile practice, distanța depinde de bugetul de putere al transceiver-ului și de pierderea totală a conexiunii din lungimea fibrei, conectori și îmbinări. Un calcul tipic adaugă atenuare (0,3-0,5 dB/km) plus pierderi de conector (0,5-0,75 dB fiecare) plus pierderi prin îmbinare (0,1 dB fiecare) plus o marjă de siguranță de 3 dB.
Cum conectezi cele două fibre la echipament?
Fiecare fibră se termină într-un conector-de obicei de tip LC, SC sau ST. Fibra este terminată cu conectori LC cu ferulă ceramică pentru spații greu accesibile, iar fiecare ruptură de fibră are 18" de țevi de furcație de 2,0 mil în jurul ei pentru o durabilitate suplimentară. Conectorii se conectează la modulele transceiver de pe comutatoare, routere sau convertoare media. Alinierea corectă a conectorului este critică, deoarece miezurile fibrei sunt largi de numai 9 microni.
Îndoirea va deteriora cablul?
Îndoirile ascuțite pot cauza pierderea imediată a semnalului sau eventuala rupere a fibrei. Două tipuri de îndoire afectează cablurile cu fibră optică-îndoirea macro se referă la îndoirea mare a cablului, în timp ce îndoirea micro se referă la îndoirea mică. Mențineți întotdeauna raza minimă de îndoire specificată de producător, de obicei de 10-15 ori diametrul cablului. Fibrele moderne, insensibile la îndoire, tolerează îndoiri mai strânse, dar au totuși limite.
Considerații privind selecția cablului
Când alegeți între cablu pur interior, pur exterior sau interior/exterior, gândiți-vă la întreaga cale de instalare.
Dacă cablul nu părăsește niciodată clădirea, cablul de interior-cost mai puțin și oferă o flexibilitate mai bună pentru spațiile înguste. Dacă rămâne în întregime în exterior, în conducte sau în linii aeriene, cablul exterior puternic blindat oferă protecție maximă.
Cablul pentru interior/exterior are sens atunci când aveți nevoie de continuitate peste granițele mediului. Aceasta include implementări de fibră-la-la-birou unde cablul trece de la terminalele exterioare la birouri, rețelele de campus care conectează clădirile și orice scenariu în care întreruperea rulajului ar necesita îmbinare prin fuziune într-o cutie de joncțiune.
Miezul și placarea cablului de fibră optică de interior/exterior sunt construite folosind fibră monomod de înaltă calitate, care este compatibilă ITU-T G.652.D și compatibilă cu alte fibre monomod vechi. Această conformitate cu standardul asigură interoperabilitatea cu infrastructura existentă și upgrade-uri viitoare.
Rețineți că, în timp ce două cabluri de fibră fac față majorității nevoilor, există un număr mai mare de fibre (4, 6, 12 sau mai multe) pentru aplicațiile care necesită mai multe circuite sau redundanță. Principiul de funcționare rămâne identic-mai multe fibre înseamnă pur și simplu mai multe căi de comunicație paralele într-o singură manta de cablu.
Frumusețea fibrei optice este că principiile fizice ale transmiterii luminii prin sticlă rămân constante, indiferent dacă trimiteți date într-o cameră sau peste un ocean. Ambalajul de protecție se adaptează mediului, dar în interior, acele două fire de sticlă execută același truc elegant de a capta și ghida fotonii de la un capăt la altul.