Оптическое волокно: прокладка, особенности изготовления и технические характеристики

Российские коммуникационные корпорации все более активно внедряют оптоволоконные решения. Это касается, в частности, сегмента B2C, в котором услуги доступа в интернет предоставляются для частных лиц. Граждане, подключившиеся к «оптоволокну», получают возможность выходить в интернет на самых высоких скоростях — в десятки мегабит. Ранее подобная скорость считалась совершенно невероятной. Внедрение оптоволоконных технологий позволяет значительно ускорить также и бизнес-процессы, и потому активными пользователями соответствующих решений становятся коммерческие предприятия. Какова специфика оптоволоконных кабелей как коммуникационного решения? Сколько стоит выстраивание соответствующей инфраструктуры?

Основные преимущества оптоволокна

Оптическое волокно как технология имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционными типами кабелей. В числе таковых:

- устойчивость к помехам, электромагнитным полям;

- более высокая пропускная способность;

- небольшая масса и легкость в транспортировке;

- нет необходимости заземлять передатчик сингала и приемник;

- нет коротких замыканий.

Рассматриваемый тип кабелей способен передавать сигнал на очень большие расстояния. Оптическое волокно как ресурс для организации проводных коммуникаций активно стал внедряться в развитых странах в 70-е годы. Сейчас уровень проникновения соответствующих технологий в России — один из самых динамичных в Европе.

Изучим теперь то, какими основными типами представлены оптоволоконные решения.

Классификация оптоволоконных кабелей

Оптическое волокно может применяться для выстраивания инфраструктуры связи:

- в рамках телефонных сетей;

- как часть внутризоновых коммуникаций;

- в рамках магистральных сетей.

В последнее время оптоволокно также задействуется как инструмент передачи данных на конечных участках абонентских линий. Соответствующие типы кабелей некоторые специалисты выделяют в отдельную категорию. Ранее на таких участках, как правило, задействовались DSL-решения, Ethernet-кабель типа «витая пара». Для современного рынка предоставления доступа в интернет наличие у абонента оптоволоконного модема — обычная практика.

Можно отметить, что на рынке коммуникационных решений также присутствуют гибридные типы кабелей, сочетающие в себе оптоволокно и традиционные материалы.

Особенности практического внедрения оптоволоконных решений

Магистральные кабели используются для передачи данных на большие расстояния. Рассчитаны на одновременное подключение большого количества абонента. Чаще всего при выстраивании подобной инфраструктуры задействуется одномодовое оптическое волокно.

Внутризоновые кабели используются главным образом для обеспечения многоканальной связи на расстояниях в пределах 250 км. В их структура задействуются чаще всего волокна, классифицируемые как градиентные.

Городские кабели используются с целью обеспечения связи между АТС и различными узлами связи. Рассчитаны на передачу данных в пределах 10 км и организацию трансляции при большом количестве каналов. В городских оптоволоконных системах также задействуются, как правило, градиентные волокна.

Выше мы отметили, что в инфраструктуре магистральных кабелей используется чаще всего одномодовое волокно. В чем его специфика и отличие от другого — многомодового?

Одномодовые и многомодовые кабели

Термин «мода» в данном случае — технический. Он обозначает совокупность световых лучей, которые формируют ту или иную интерференционную структуру. Моды самого низкого порядка характеризуются направленностью на поверхность распределения под большим углом. Таковые в единичном количестве пропускают одномодовые кабели. В свою очередь, многомодовое оптическое волокно характеризуется большей величиной световодного канала. Это делает возможным пропускание большого количества мод.

Преимущества одномодовых кабелей

Основное преимущество одномодовых кабелей — уровень сигнала в них, как правило, устойчивее, а скорость передачи данных при одних и тех же объемах ресурса — выше. Есть у соответствующих решений также и недостатки. В частности, одномодовые кабели требуют значительно более мощных, а значит, и дорогих источников излучения, чем те, что применяются с многомодовыми волокнами.

Преимущества многомодового оптоволокна

В свою очередь, кабели второго типа, что рассчитаны на пропускание большого количества мод, характеризуются прежде всего меньшей трудоемкостью монтажа, поскольку размер светопроводящего канала в них больше. Касательно излучателей выше мы отметили, что для многомодовых проводов они, как правило, дешевле. Вместе с тем оптоволоконные решения рассматриваемого типа слабо приспособлены для задействования в магистральных сетях в силу недостаточно высокой пропускной способности.

Структура кабеля

Оптические кабели связи устроены просто. Основа соответствующих элементов — волокна, изготовленные из светопроводящего кварцевого стекла. Данные компоненты заключены в защитную оболочку. В случае необходимости кабель может дополняться иными элементами — с целью придания конструкции большей прочности. Оптическое волокно имеет цилиндрическую форму. Оно рассчитано для передачи сигналов, обладающих длиной волны 0,85-1,6 мкм.

Оптоволокно имеет двухслойную конструкцию. В нем присутствует сердцевина, а также оболочка, имеющие разные характеристики преломления. Первый компонент задействуется для трансляции электромагнитных сигналов. Оболочка призвана защищать канал от внешних помех, а также обеспечивать оптимальные условия отражения светового потока. Сердцевина кабеля изготавливается чаще всего из кварца. Оболочка в ряде случаев может быть полимерной.

Как изготавливается оптоволокно?

Рассмотрим то, каким образом осуществляется промышленный выпуск оптоволокна.

В числе самых распространенных методов производства соответствующего материала — осаждение из газовой фазы посредством химической реакции. Данная процедура реализуется в несколько этапов. На первом изготавливается кварцевая заготовка, на втором — из нее формируется волокно. Данный процесс предполагает использование следующих веществ: хлорированный кварц, кислород, чистый кварц. Рассматриваемый способ производства оптоволокна характеризуется, прежде всего, возможностью обеспечивать высокую химическую чистоту материала. В некоторых случаях на заводе-изготовителе формируются также градиентные волокна с целевыми характеристиками преломления. Их возможно обеспечить за счет использования в ходе изготовления оптоволокна различных присадок — титана, фосфора, германия, бора.

Конструкции кабелей

Итак, мы изучили основные характеристики, которыми обладают оптические волокна, и особенности их изготовления. Рассмотрим теперь варианты конструкционной реализации соответствующих кабелей.

Параметры, определяющие особенности соответствующих конфигураций, зависят от конкретной области применения оптоволокна. При всем многообразии конструкционных подходов выделяют 3 основные категории кабелей:

- концентрической скрутки;

- с сердечником фигурной формы;

- плоские ленточного типа.

Оптоволоконные кабели первого типа имеют структуру, в целом схожую с таковой, что свойственна для электрических кабелей. Число волокон в таких решениях чаще всего — 7, 12 или 19. Кабели второго типа имеют, таким образом, сердечник — обычно пластмассовый, в котором размещаются светопроводящие каналы. Содержит данного типа кабель оптический 8 волокон, в ряде случаев - 4, 6 либо 10. Ленточные кабели имеют в своей структуре, соответственно, ленты, которые содержат определенное количество светопроводящих каналов. Как правило — 12, в ряде случаев — 6 или 8. Можно отметить, что в некоторых случаях рассматриваемый показатель, что характеризует кабель оптический — 16 волокон. Данная характеристика может предопределяться стандартами, принятыми в стране, в которой выпущено оптоволокно.

Специфика прокладки оптоволоконных кабелей

Изучим теперь основные особенности, которыми характеризуется прокладка оптического волокна. Специалисты рекомендуют придерживаться следующих основных правил при решении соответствующей задачи:

- необходимо убедиться, что радиус кабеля больше, чем требуемый минимальный, что установлен для изгиба;

- следует избегать использования каналов либо лотков с острыми краями;

- укладывать кабели следует на плоскую поверхность;

- по возможности не следует соединять кабели под углом 90 градусов;

- нужно избегать скручивания провода.

Минимальный радиус изгиба обычно фиксируется в технических характеристиках кабеля, предоставляемых его фирмой-изготовителем. Специалисты в ходе монтажа рекомендуют придерживаться правила: оптоволокно с диаметром не более 2 см не должно выходить за минимальный радиус, если он не будет превышать 30 см.

Инструменты для прокладки кабелей

Для прокладки кабелей, о которых идет речь, потребуются различные инструменты. В числе таковых — скалыватель оптического волокна. Предназначен он для подготовки соответствующих материалов к сварке. Ее сущность в соединении светопроводящих элементов двух разных проводов за счет высокотемпературной обработки. Сварка оптического волокна также требует задействования специального аппарата.

Сколько стоит внедрение оптоволокна?

Ранее была популярна точка зрения, что монтаж оптоволоконных кабелей — дело не слишком рентабельное в силу высокой стоимости самих светопроводящих носителей, а также работ по их монтажу. Подобный тезис, вероятно, был актуален на тот период развития рынка, когда не предполагалось в достаточной мере высокого спроса на соответствующие коммуникации. Сейчас, как мы отметили выше — оптическое волокно уже не редкость для рядовых абонентов городских сетей.

Но сколько же стоит внедрение решений, о которых идет речь? Очень многое зависит от конкретных типов проводов. Более того, установленная производителем на то или иное волокно (оптический кабель) цена — весьма поверхностный критерий издержек, связанных с внедрением соответствующей инфраструктуры. Очень важно рассматривать ее в сочетании с трудовыми затратами и потребностями в иных ресурсах, что необходимы для прокладки оптоволоконной сети. Таким образом, мы попробуем оценить то, сколько будет внедрить соответствующие решения с учетом совокупных затрат — не только на оптическое волокно, цена которого, как мы отметили выше, может значительно варьироваться, но также на привлечение специалистов для монтажа кабелей и закупку иных необходимых компонентов инфраструктуры, о которой идет речь.

Выше мы классифицировали оптоволоконные решения, исходя из такого критерия как масштабы сетей. Так, если говорить о магистральных линиях, то прокладка 1 км оптоволокна обойдется примерно в 100-150 тыс. рублей. Что касается обеспечения функционирования городского узла связи — затраты на решение данной задачи составят порядка 100 тыс. руб. Выстраивание распределительной инфраструктуры на базе оптоволокна для отдельно взятого района обойдется примерно в 150 тыс. руб. Один узел связи, рассчитанный на подключение абонентов, обойдется примерно в 30 тыс. руб. В свою очередь, монтаж оборудования и кабелей для 100 абонентских линий обойдется примерно в 30 тыс. руб.

Если провайдер решит бесплатно предоставлять оборудование для своих клиентов — в частности, оптоволоконные модемы, то каждый из соответствующих девайсов обойдется примерно в 1000 руб. Отметим, что, в силу сохраняющейся зависимости коммуникационного рынка РФ от импорта оптоволокна, соответствующие цены могут меняться в корреляции с курсом рубля.

Таким образом, оптическое волокно в ряде случаев, действительно, может потребовать значительных инвестиций. Однако, по мере увеличения количества абонентов — соответствующие вложения будут окупаться. Многие современные российские провайдеры рассчитывают на это, модернизируя традиционные линии связи и внедряя высокотехнологичные оптоволоконные решения.