ידע

כיצד פועל כבל סיב אופטי חיצוני 2 סיבים?

כבל חיצוני פנימי בעל 2 סיבים מעביר נתונים דרך שני סיבי זכוכית או פלסטיק בודדים הנושאים אותות אור באמצעות השתקפות פנימית מוחלטת. כל סיב מורכב מליבה, חיפוי ושכבות הגנה שנועדו לתפקד באופן אמין בסביבות פנימיות וחיצוניות כאחד.

מנגנון שידור הליבה

הפעולה הבסיסית מסתמכת על פיזיקת האור. סיב אופטי מעביר אור לאורך צירו באמצעות השתקפות פנימית מוחלטת, כאשר ליבה מוקפת בשכבת חיפוי העשויה מחומרים דיאלקטריים. כאשר האור חודר לליבת הסיבים בזווית הנכונה, הוא קופץ ברציפות מהגבול בין הליבה לחיפוי במקום לברוח.

זה קורה מכיוון שמקדם השבירה של הליבה חייב להיות גדול מזה של החיפוי כדי להגביל את האות האופטי. תחשוב על זה כמו מסדרון עם מראות על הקירות-אותות האור נעים לאורך על ידי החזרה מהגבולות הפנימיים האלה אלפי פעמים למטר.

כיצד פועלים שני הסיבים

בתצורת 2 סיבים, כל גדיל פועל באופן עצמאי. סיב אחד מטפל בדרך כלל באותות שידור בעוד שהשני מטפל בקליטת אותות, ויוצר נתיב תקשורת דו-כיווני. כבלים אלו מורכבים מ-2 סיבים יחידים עם ליבה של 9 מיקרון בתוך חוט ארמיד חוסם מים עטוף במעיל חיצוני PVC שחור.

הכינוי "2 סיבים" אומר שיש שני מסלולים אופטיים נפרדים בתוך מכלול כבל יחיד. זה מאפשר תקשורת דו-כיוונית בו-זמנית ללא הפרעות אות, מכיוון שכל סיב מבודד אופטית מהאחר.

שכבות בנייה פיזיות

כבלי סיבים אופטיים פנימיים/חיצוניים משלבים יתרונות של כבלים חיצוניים, כגון עמידות בפני לחות, עמידות בפני מים וביצועים מכניים טובים, עם מאפיינים של כבלים פנימיים, כולל עיכוב בעירה ואי-מוליכות חשמלית.

שכבת ליבה: החלק הפנימי ביותר שבו נע האור. סיבים במצב יחיד- משתמשים בליבה של 9 מיקרון המותאמת לאורכי גל אור של 1310nm או 1550nm.

חיפוי: החיפוי כרוך סביב הליבה ועשוי מסוג אחר של זכוכית עם מקדם שבירה נמוך יותר בהשוואה לליבה, עוזר לשמור את אותות האור בפנים. גבול אופטי זה הוא המקום בו מתרחשת השתקפות פנימית מוחלטת.

ציפוי חוצץ: כבלים פנימיים משתמשים בסיבים צפופים-הדוקים בקוטר של 900 מיקרומטר, בעוד שבכבלים חיצוניים משתמשים בדרך כלל בסיבים צבעוניים בקוטר של 250 מיקרומטר או 200 מיקרומטר. כבלים פנימיים/חיצוניים מגשרים על פער זה בגישת ביניים.

חברי כוח: סיבי ארמיד (כגון Kevlar) משמשים כחברי חוזק גמישים צרורים עם הסיב. אלו מונעים מסיבי הזכוכית העדינים להישבר כאשר הכבל נמשך או מכופף במהלך ההתקנה.

ז'קט חיצוני: הנדן משתמש בחומרים מעכבי בעירה-כגון פוליאתילן, פוליוויניל כלוריד או פוליאולפין מעכב-עשן אפס הלוגן-נמוך. המעיל החיצוני עמיד בפני רטיבות-, עמיד לפטריות- ועמיד בפני קרינת UV, מתאים לצינור תת קרקעי, אוויר או חללים פנימיים/חיצוניים.

דרישות ביצועים מקורה לעומת חיצונית

העיצוב הדו--דירוג נותן מענה לאתגרים סביבתיים מובהקים.

לשימוש פנימי, הכבל חייב לעמוד בקודי בטיחות אש. כבל בדרגת Riser Rated (CMR) תואם ל-UL-1666, כלומר הוא נכבה מעצמו ומונע מהלהבות לעבור במעלה הכבל במבחן צריבה אנכית. זה משנה בבניינים שבהם כבלים עוברים אנכית בין הקומות דרך עולים או פירי מעליות.

לשימוש חיצוני, העמידות הופכת קריטית. לכבלים סיבים אופטיים חיצוניים יש חוזק מתיחה גדול יותר וציפוי מגן עבה יותר בהשוואה לכבלים פנימיים, מה שהופך אותם לעמידים יותר בסביבות חיצוניות קשות. הם חייבים לעמוד בפני קרינת UV, טמפרטורה קיצונית, לחות ומתח פיזי.

כבלים פנימיים/חיצוניים מיישמים אמצעי איטום יבשים למניעת דליפת שומן כאשר הכבל נפרס אנכית, ומשתמשים בהיעדר רכיבים מתכתיים במבנה או רכיבי חיזוק מתכתיים הניתנים בקלות חשמלית.. זה מבטל את הסיכון של הולכת חשמל לתוך מבנים תוך שמירה על חוזק מכני חיצוני.

תהליך העברת אותות

כאשר יש צורך לשלוח נתונים, ציוד אלקטרוני ממיר אותות חשמליים לפולסי אור באמצעות לייזרים או נוריות. פעימות האור הללו נכנסות לליבת הסיבים בקצה אחד.

האור עובר במורד כבל-סיב אופטי על ידי הקפצה חוזרת ונשנית מהקירות-כל פוטון קופץ שוב ושוב במורד הצינור. הזווית הקריטית קובעת אם האור משתקף או בורח. כדי שהאור ישתקף לחלוטין, זווית הפגיעה צריכה להיות גדולה מהזווית הקריטית כך שהשתקפויות מתמשכות קורות על דופן החיפוי בתוך הסיב.

בקצה המקבל, גלאי צילום ממירים את פעימות האור בחזרה לאותות חשמליים שציוד הרשת יכול לעבד. השידור כולו מתרחש במהירות האור בזכוכית-בערך 200,000 קילומטרים לשנייה.

אובדן אות ומרחק

שום שידור אינו מושלם. עבור סיבים- במצב יחיד, הנחתה טיפוסית ב-1550 ננומטר היא בסביבות 0.2 dB/km, בעוד שב-1310 ננומטר היא בסביבות 0.5 dB/km. המשמעות היא שכבל של 10 קילומטר עשוי להפחית את עוצמת האות ב-2-5 דציבלים בהתאם לאורך הגל.

עם סיבים SMF28, ההפסד הוא פחות מ-0.15dB לקילומטר בעיקר בגלל פיזור, ולכן אתה מאבד פחות אור דרך קילומטר שלם של סיבים מאשר מהקפצת פעם אחת ממראה מתכתית. יעילות יוצאת דופן זו היא הסיבה שסיבים אופטיים שולטים בתקשורת למרחקים ארוכים.-

הפסדים נוספים מתרחשים בנקודות חיבור. למחברי מצב יחיד שהורכבו במפעל יש הפסדים בטווח של 0.1-0.2 dB, ולמחברים שהסתיימו בשטח עשויים להיות הפסדים של עד 0.2-1.0dB. כל חיבור מוסיף עוד 0.1-0.3 dB של אובדן.

גמישות בהתקנה

הדירוג הפנימי/חיצוני פירושו שהמתקנים אינם זקוקים לקופסאות מעבר שבהן כבלים עוברים דרך קירות או בין בניינים.

כבלים פנימיים-בחוץ מגשרים על הפער עבור יישומים שבהם ניתובי רשת כוללים מסלולים חיצוניים תוך שהם מספקים את דרישות בטיחות הלהבה למעברים לבנייני קמפוס. כבל רציף יחיד יכול לעבור מתעלה חיצונית ישירות לתוך חללי מליאה פנימיים מבלי להפר קודי חשמל.

זה מפשט רשתות קמפוס, סיבים-ל-פריסות-ביתיות ובניית-ל-חיבורים. סיבים מאוגרים הדוקים כוללים רדיוסי כיפוף מינימליים קטנים יותר, התומכים בהתקנה במגשים, מתלים, לוחות תיקון ואזורים עם שינויים מרובים בכיוון.

עם זאת, יש עדיין מגבלות רדיוס עיקול. לכבל יש רדיוס כיפוף מינימלי של 7.50 מ"מ למתחמים הדוקים ולפניות חדות. חריגה מכך על ידי כפיה חדה יכולה לשבור את סיבי הזכוכית בפנים או לגרום לאובדן אות באמצעות מיקרו-כיפוף.

למה שני סיבים במקום אחד

יישומים רבים יכולים באופן תיאורטי לעבוד עם סיב בודד באמצעות מקלטי משדר דו-כיווני, אבל שני-עיצובי סיבים שולטים מסיבות מעשיות.

נתיבי שידור וקבלה נפרדים מבטלים את הצורך בציוד ריבוי חלוקת אורך גל בשני הקצוות. זה מפחית את העלות והמורכבות עבור רוב ההתקנות. האופטיקה פשוטה יותר-אורך גל אחד בכיוון אחד בכל סיב במקום שני אורכי גל החולקים סיב בודד.

פתרון הבעיות הופך לקל יותר כאשר לכל כיוון יש את הנתיב הפיזי שלו. אם סיב אחד נכשל, הביצועים של השני חושפים מיד אם הבעיה היא בסיב עצמו או בציוד המשדר. במערכת-סיבים בודדים, האבחון הופך למורכב יותר.

גם גמישות השדרוג משתפרת. אתה יכול להחליף מקלטי משדר בקצה אחד מבלי לשדרג בהכרח את שני הצדדים בו זמנית, כל עוד שני הסיבים נשארים פונקציונליים.

מקורות אור וסוגי סיבים

סיב יחיד מותאם לעבודה עם ציוד סיבים אופטיים באמצעות אורכי גל אור של 1310nm או 1550nm. אורכי גל ספציפיים אלו נבחרו מכיוון שהם ממזערים את הנחתה בסיבי זכוכית-הם נופלים ב"חלונות שידור" שבהם זכוכית סיליקה היא הכי שקופה.

סיבים במצב יחיד- מכילים ליבה דקה מאוד, ומכיוון שהחלק המרכזי כל כך קטן, האור לא ממש קופץ מסביב; כל האותות עוברים ישר דרך האמצע מבלי להקפיץ את הקצוות. שידור-שביל ישר זה מונע פיזור, ומאפשר לאותות לשמור על צורתם למרחקים ארוכים.

האלטרנטיבה היא סיבים מולטי-מודים עם ליבה גדולה יותר המאפשרת לאור לעבור מספר נתיבים. סיבים מרובי מצב משמשים לקישורי תקשורת למרחקים קצרים-וליישומים שבהם יש להעביר כוח אופטי גבוה. כבלים פנימיים/חיצוניים זמינים הן בגרסאות יחיד- והן בגרסאות מרובות מצב בהתאם לדרישות היישום.

טכנולוגיית חסימת מים

אחד האתגרים הקשים ביותר הוא מניעת נזקי מים מבלי להשתמש בג'ל.

סיבי צינור -רופפים משתמשים בצינורות מלאים בג'ל- שחוסמים מים ומרפדים סיבים, בעוד שאפשרויות חסומות במים יבשים- מספקות שחבור נקי וקל יותר. כבלים רבים פנימיים/חיצוניים משתמשים בטכנולוגיית חסימת מים יבשים- עם חוטים מיוחדים שמתנפחים כאשר הם מגעים עם לחות.

כבלי סיבים אופטיים חסומים במים ועוברים על דרישות חדירת המים של ICEA S-104-696 ו-GR-20-CORE, ומסייעים להבטיח שכל נזק לכבל וחדירת מים לאחר מכן מוגבל לאורך בר תיקון של מספר מטרים.

זה חשוב כי מים יכולים להגביר את הנחתה על ידי שינוי מאפייני אינדקס השבירה בגבול -החיפוי. אפילו כמויות קטנות של לחות עלולות לפגוע באיכות האות לאורך זמן.

שאלות נפוצות

האם כבל פנימי/חיצוני באמת יכול להתמודד עם שתי הסביבות?

כן, אבל עם פשרות. כבלים אלה עומדים בדרישות המינימום עבור שני ההקשרים במקום להיות אופטימליים עבור אף אחד מהם. הם חזקים יותר מכבל פנימי טהור אך פחות מחוספס מכבל שריון חיצוני מיוחד. עבור רוב הקמפוס והיישומים המסחריים, הם מספקים איזון מצוין בין ביצועים, עלות וגמישות בהתקנה.

מה המרחק המקסימלי לכבל 2 סיבים?

הנחתה בכבלים אופטיים מודרניים היא הרבה פחות מאשר בכבלי נחושת חשמליים, מה שמוביל לחיבורי סיבים-ארוכים עם מרחקי חזרות של 70-150 קילומטרים. עבור התקנות מעשיות, המרחק תלוי בתקציב הספק של מקלט המשדר ובאובדן הקישור הכולל מאורך הסיבים, המחברים והחבורים. חישוב טיפוסי מוסיף הנחתה (0.3-0.5 dB/km) בתוספת הפסדי מחבר (0.5-0.75 dB כל אחד) בתוספת הפסדי חיבור (0.1 dB כל אחד) בתוספת מרווח בטיחות של 3 dB.

איך מחברים את שני הסיבים לציוד?

כל סיב מסתיים במחבר-בדרך כלל מסוגי LC, SC או ST. הסיב מגיע עם מחברי LC קרמיים לחללים שקשה להגיע אליהם, ולכל פריצת סיבים יש 18 אינץ' של 2.0 מיליליטר מתפתלים סביבו לעמידות נוספת. המחברים מתחברים למודולי משדר במתגים, נתבים או ממירי מדיה. יישור מחברים נכון הוא קריטי מכיוון שליבות הסיבים ברוחב 9 מיקרון בלבד.

האם כיפוף יפגע בכבל?

עיקולים חדים עלולים לגרום לאובדן אות מיידי או לשבירת סיבים בסופו של דבר. שני סוגים של כיפוף משפיעים על כבלי סיבים אופטיים-כיפוף מאקרו מתייחס לכיפוף גדול בכבל, בעוד כיפוף מיקרו מתייחס לכיפוף קטן. שמור תמיד על רדיוס הכיפוף המינימלי שצוין על ידי היצרן, בדרך כלל פי 10-15 מקוטר הכבל. סיבים מודרניים שאינם רגישים לכיפוף סובלים עיקולים הדוקים יותר אך עדיין יש להם גבולות.

שיקולי בחירת כבלים

כאשר בוחרים בין כבל פנימי טהור, חיצוני טהור, או כבל פנימי/חיצוני, חשבו על כל נתיב ההתקנה.

אם הכבל לעולם לא יוצא מהבניין, כבל{0}}מדורג בתוך הבית עולה פחות ומציע גמישות טובה יותר עבור חללים צרים. אם הוא נשאר כולו בחוץ בצינור או במסלולי אוויר, כבל חיצוני משוריין בכבדות מספק הגנה מקסימלית.

כבל פנימי/חיצוני הגיוני כאשר אתה זקוק להמשכיות על פני גבולות סביבתיים. זה כולל פריסות סיבים-ל-ל-שולחן העבודה שבו עוברים כבלים ממסופים חיצוניים למשרדים, רשתות קמפוס המקשרות בניינים, וכל תרחיש שבו שבירת הריצה תדרוש חיבור היתוך בקופסת צומת.

הליבה והחיפוי של כבל סיבים אופטיים פנימיים/חיצוניים בנויים באמצעות סיבים חד-מצביים באיכות גבוהה התואמים ל-ITU-T G.652.D ותואמים לאחור עם סיבים אחרים במצב יחיד. תאימות לתקן זה מבטיחה יכולת פעולה הדדית עם תשתית קיימת ושדרוגים עתידיים.

זכור כי בעוד ש-2 כבלי סיבים מטפלים ברוב הצרכים, ספירת סיבים גבוהה יותר (4, 6, 12 או יותר) קיימות עבור יישומים הדורשים ריבוי מעגלים או יתירות. עקרון העבודה נשאר זהה-יותר סיבים פשוט פירושם יותר נתיבי תקשורת מקבילים במעטפת כבל יחיד.

היופי בסיבים אופטיים הוא שהעקרונות הפיזיקליים של העברת אור דרך זכוכית נשארים קבועים בין אם אתה שולח נתונים על פני חדר או על פני אוקיינוס. אריזת המגן מתאימה את עצמה לסביבה, אך בפנים, שני חוטי הזכוכית הללו מבצעים את אותו טריק אלגנטי של לכידה והנחיית פוטונים מקצה לקצה.