Kabel światłowodowy () – kabel zawierający jedno lub więcej włókien szklanych prowadzących impulsy światła.
W telekomunikacji wykorzystuje się zwykle światło podczerwone. Kable utworzone z włókien szklanych są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne i mają dużą przepustowość. Przy ich użyciu można osiągać szybkości przesyłania do 100 Gb/s (ok. 12,5 GB/s); najszybsze systemy światłowodowe mogą prowadzić sygnał rzędu kilku Tb/s. Kłopot konstrukcyjny sprawia tylko stosunkowo duży promień zgięcia światłowodu. Musi wynosić on kilka centymetrów, aby było możliwe właściwe wewnętrzne odbijanie i rozchodzenie się światła, a samo włókno nie uległo uszkodzeniu.
Włókno światłowodowe jest z reguły pokryte warstwą polimeru. Jest to tak zwane pokrycie pierwotne, zabezpieczające włókno przed wpływem otoczenia. Włókno z pokryciem pierwotnym może być chronione przez kolejne warstwy. Utworzona w ten sposób konstrukcja nosi nazwę kabla światłowodowego.
Budowa thumb|upright=1.3|Budowa schematyczna (przekrój) światłowodowego kabla 8-żyłowego typu „luźna tuba”. a – zewnętrzna powłoka kabla b – wzmocnienie, np. włókna aramidowe c – uszczelnienie ośrodka d – włóknina aramidowa lub żel higrofobowy e – luźne tuby ze światłowodami, mogą być wypełnione żelem higrofobowym f – światłowody Struktura kabla światłowodowego zależy od planowanego rejonu instalacji, zasięgu i występujących zagrożeń.
(a) Zewnętrzna warstwa ochronna kabla mająca na celu ochronę przed warunkami zewnętrznymi, wykonana z tworzywa PVC pod tą warstwą możemy także spotkać warstwę z metalu/ołowiu, chroniącą kabel przed uszkodzeniami, (b) Warstwa kevlarowych „nitek” wzmacniająca konstrukcje kabla, (c) Kolejna warstwa ochronna, wewnątrz której umieszczony jest żel, (d) Żel w którym umieszczone są światłowody. Żelu używa się w przypadku kabli uniwersalnych które mogą być kładzione pod ziemią w kanałach telekomunikacyjnych, (e) Ostatnia warstwa, która otacza pojedyncze włókno światłowodowe. Warstwa ta chroni delikatne włókno szklane przed złamaniem i innymi uszkodzeniami. Światłowód umieszczony wewnątrz tej warstwy można wyginać niemal pod dowolnym kątem (nie powinno się wyginać zbyt mocno). W celu poprawnego podłączenia wtyczek po obu końcach światłowodu warstwa ta każdego światłowodu posiada inny kolor, (f) Włókno światłowodowe przez które przebiega sygnał w postaci światła (światłowód).
Kategorie kabli Istnieje wiele kryteriów podziału kabli światłowodowych. Wybrane kryteria:
Materiał: Światłowody szklane (GOF), najczęściej wykorzystywane Światłowody plastikowe (POF) Światłowody ze szklanym rdzeniem i plastikowym płaszczem (HCS/PCS, PCF)
Jednomodowe i wielomodowe (ta cecha zależy również od długości użytej fali). Wszystkie odmiany plastikowe są wielomodowe.
Grubość rdzenia i płaszcza. Najpopularniejsze rozmiary: 9/125 µm (jednomodowe szklane) 50/125 i 62,5/125 µm (wielomodowe szklane) 200/230 µm i 400/430 µm (HCS/PCS) 980/1000 µm (POF)
Światłowody wielomodowe można podzielić na skokowe i gradientowe (lepsze). Znaczna większość obecnie używanych światłowodów szklanych to światłowody gradientowe, zaś wśród światłowodów plastikowych dominują skokowe.
Wiele typów światłowodów zostało znormalizowanych przez następujące ciała: TIA, ITU, ISO.
Same kable dzieli się m.in. na zewnętrzne (OSP – OutSide Plant) i do stosowania w pomieszczeniach (premises cables). Kable zewnętrzne mogą być zbrojone dla ochrony przed gryzoniami, dodatkowo wzmacniane dla uzyskania zwiększonej odporności na naciąganie, wersje podwodne.
Kable hybrydowe – w jednym kablu są włókna jednomodowe i wielomodowe.
Kable kompozytowe – w jednym kablu są światłowody i przewody elektryczne (zasilające, lub sygnałowe – np. HDTV1053, lub RCC45).
Kolorystyka tub i włókien światłowodowych Kolorystyka włókien optycznych oraz tub w kablach światłowodowych służy jednoznacznej identyfikacji poszczególnych włókien i ich grup. Ujednolicone schematy kolorów są powszechnie stosowane w celu ograniczenia liczby błędów podczas instalacji, spawania oraz późniejszej eksploatacji sieci światłowodowych.
Kolejność włókien w kablach światłowodowych określa się na podstawie tabel z kolorystykami zawierającymi 12 różnych kolorów. Rozróżniamy trzy główne standardy: TELEFONIKAIEC-304OTOczerwonyczerwonyczerwonyzielonyzielonyniebieskiniebieskiniebieskibiałybiałyżółtyzielonyfioletowybiałyfioletowypomarańczowyszarypomarańczowyszarybrązowyszaryżółtyfioletowyżółtybrązowyturkusowybrązowyróżowyczarnyróżowyczarnypomarańczowyczarnyturkusowyróżowyturkusowy
IEC 304 – międzynarodowy standard określający kolejność barw włókien optycznych w kablach światłowodowych. Jest on szeroko stosowany przez producentów na całym świecie i stanowi punkt odniesienia dla wielu innych norm oraz standardów wewnętrznych. Jego celem jest zapewnienie kompatybilności i jednoznacznej identyfikacji włókien niezależnie od producenta kabla.
Telefonika – standard kolorystyki opracowany przez polskiego producenta Telefonika Kable. Ze względu na wieloletnie wykorzystywanie kabli tego producenta w krajowej infrastrukturze telekomunikacyjnej, standard ten stał się jednym z najczęściej spotykanych w Polsce. W przeszłości był szeroko stosowany przez Telekomunikację Polską, obecnie działającą pod marką Orange Polska.
OTO – standard kolorystyki stosowany w sieciach dostępowych typu FTTH (ang. Fibre to the Home), w szczególności w sieciach operatora Orange. Standard ten funkcjonuje od wielu lat i jest również wykorzystywany przez innych operatorów w sieciach dostępowych, zwłaszcza w instalacjach abonenckich.
Sekwencja kolorów włókien Włókna optyczne w kablach światłowodowych są identyfikowane za pomocą powtarzalnej, 12-kolorowej sekwencji barw. Kolejność ta jest wspólna dla większości stosowanych standardów i obejmuje kolory: niebieski, pomarańczowy, zielony, brązowy, szary, biały, czerwony, czarny, żółty, fioletowy, różowy oraz turkusowy.
W przypadku kabli zawierających więcej niż 12 włókien, sekwencja ta jest powielana. W tubach 24-włóknowych druga grupa dwunastu włókien jest dodatkowo oznaczana czarnym paskiem wzdłuż włókna. Wyjątek stanowi włókno czarne, które w drugiej dwunastce występuje jako włókno przezroczyste z czarnym paskiem lub jako włókno białe z czarnymi oznaczeniami. Rozwiązanie to eliminuje możliwość pomyłki pomiędzy włóknami o identycznej barwie.
Kolorystyka tub Tuby zawierające włókna optyczne są oznaczane zgodnie z tą samą, 12-kolorową sekwencją, co same włókna. W kablach zawierających więcej niż 12 tub kolory ulegają powtórzeniu. W celu jednoznacznej identyfikacji stosuje się wówczas dodatkowe wyróżniki, takie jak paski, nadruki, pierścienie lub inne znaczniki wizualne nanoszone na powierzchnię tuby.
Znaczenie kolorystyki w eksploatacji sieci Stosowanie ustandaryzowanej kolorystyki ma kluczowe znaczenie dla poprawnej eksploatacji sieci światłowodowych. Ułatwia identyfikację włókien podczas spawania, lokalizowania uszkodzeń oraz rozbudowy istniejącej infrastruktury. Jednoznaczne oznaczenia pozwalają na ograniczenie liczby błędów montażowych oraz skrócenie czasu prac serwisowych.
Odstępstwa i standardy wewnętrzne Pomimo istnienia norm międzynarodowych, część producentów oraz operatorów telekomunikacyjnych stosuje własne standardy kolorystyki, dostosowane do wewnętrznych procedur lub specyfiki danej sieci. W praktyce oznacza to konieczność każdorazowej weryfikacji dokumentacji technicznej kabla przed rozpoczęciem prac instalacyjnych lub serwisowych.
Ciekawostka: W przypadku budowy sieci telekomunikacyjnej w obszarze wiejskim, gdzie wykonuje się bardzo dużo pojedynczych spawów (tzn. rozszywa się całą tubę by wspawać się w jedno włókno), pożądane są kable światłowodowe z tubami zawierającymi nie 12, a 6 włókien. Jest to spowodowane ryzykiem uszkodzenia włókien podczas wzdłużnego rozszywania tub oraz ułatwia to pracę montera.
Pomiary reflektometryczne
Pomiary reflektometryczne to metody diagnostyczne służące do wykrywania i lokalizowania nieciągłości w liniach transmisyjnych, kablach elektrycznych oraz światłowodach. Ich działanie opiera się na analizie sygnału odbitego od miejsca, w którym zmieniają się właściwości badanego medium (np. impedancja lub współczynnik załamania światła).
Zasada działania
W reflektometrii do badanego przewodu lub światłowodu wysyłany jest krótki impuls (elektryczny lub optyczny). Impuls rozchodzi się wzdłuż medium z określoną prędkością.
Jeżeli napotka miejsce zmiany parametrów (np. przerwę, zwarcie, zagięcie, uszkodzenie izolacji), część energii zostaje odbita i wraca do urządzenia pomiarowego. Na podstawie czasu powrotu sygnału obliczana jest odległość do miejsca nieciągłości.
Odległość wyznacza się ze wzoru:
d = \frac{v \cdot t}{2}
gdzie:
• d – odległość do uszkodzenia,
• v – prędkość propagacji fali w medium,
• t – zmierzony czas powrotu impulsu.
Dzielenie przez dwa wynika z faktu, że sygnał przebywa drogę w obie strony.
Główne rodzaje reflektometrii
Reflektometria w dziedzinie czasu (TDR)
Wykorzystywana w diagnostyce kabli elektrycznych i telekomunikacyjnych. Pozwala wykrywać:
• przerwy w przewodach,
• zwarcia,
• zmiany impedancji,
• uszkodzenia izolacji.
Reflektometria optyczna (OTDR)
Stosowana w światłowodach. Analizuje odbicia i rozproszenie światła, umożliwiając ocenę:
• tłumienności toru optycznego,
• jakości połączeń i spawów,
• lokalizacji uszkodzeń.
Reflektometria w dziedzinie częstotliwości (FDR)
Wykorzystuje sygnały o zmiennej częstotliwości. Znajduje zastosowanie m.in. w badaniach materiałów oraz pomiarach wilgotności gleby.
Zastosowania
• diagnostyka sieci światłowodowych i kabli energetycznych,
• lokalizacja uszkodzeń bez konieczności odkopywania instalacji,
• kontrola jakości montażu przewodów,
• monitorowanie stanu konstrukcji w przemyśle i lotnictwie,
• pomiary właściwości dielektrycznych materiałów.
Ciekawostki
• Technika reflektometrii rozwinęła się z metod radarowych stosowanych w elektronice wysokich częstotliwości.
• W nowoczesnych systemach światłowodowych możliwe jest wykrywanie mikro zagięć niewidocznych podczas oględzin wizualnych.
• W niektórych zastosowaniach przemysłowych reflektometrii umożliwia ciągłe monitorowanie instalacji w czasie rzeczywistym.
Zobacz też światłowód kabel koncentryczny, skrętka ekranowana mufa światłowodowa, spawarka światłowodowa
Przypisy
Kategoria:Sprzęt sieciowy Kategoria:Technika światłowodowa