Общие технические характеристики оптоволоконных кабелей, виды оптических волокон.

Общие технические характеристики оптоволоконных кабелей, виды оптических волокон

Оптоволоконный кабель предназначен для передачи информации с помощью световых импульсов по оптическому волокну.

В промышленной автоматизации он применяется для:

• Ethernet-сетей;

• связи между ПЛК;

• соединения удалённых шкафов автоматики;

• передачи данных на большие расстояния;

• работы в условиях сильных электромагнитных помех.

Основные технические характеристики оптоволоконных кабелей

1. Тип волокна

Главная характеристика — вид оптического волокна:

• одномодовое;

• многомодовое.

От этого зависят дальность, скорость передачи и используемое оборудование.

2. Диаметр сердцевины и оболочки

Типичные обозначения:

• одномодовое — примерно 9/125 мкм;

• многомодовое — 50/125 мкм или 62,5/125 мкм.

Первое число — диаметр сердцевины, второе — диаметр оптической оболочки.

Например:

означает:

• сердцевина — 50 мкм;

• оболочка — 125 мкм.

3. Рабочая длина волны

Для передачи используются определённые длины волн света.

Наиболее распространённые диапазоны:

• около 850 нм;

• около 1310 нм;

• около 1550 нм.

Выбор длины волны зависит от типа волокна и оборудования.

4. Затухание

Затухание показывает, насколько уменьшается мощность оптического сигнала при прохождении по кабелю.

Обычно выражается в:

дБ/кмдБ/км

Чем меньше затухание, тем на большее расстояние можно передавать сигнал без повторителя.

5. Полоса пропускания

Характеризует способность кабеля передавать высокоскоростные сигналы.

Оптоволокно имеет очень большую пропускную способность, поэтому через него можно передавать данные на скоростях:

• сотни Мбит/с;

• 1 Гбит/с;

• 10 Гбит/с и выше.

6. Максимальная длина линии

Зависит от:

• типа волокна;

• длины волны;

• мощности передатчика;

• чувствительности приёмника;

• количества соединений;

• затухания кабеля.

Многомодовое волокно обычно применяется на меньших расстояниях, а одномодовое — на значительно больших.

7. Минимальный радиус изгиба

Оптический кабель нельзя сильно перегибать.

При чрезмерном изгибе:

• увеличивается затухание;

• возможна потеря сигнала;

• может повредиться само волокно.

Поэтому производитель указывает допустимый минимальный радиус изгиба.

8. Механическая прочность

Для промышленного кабеля важны:

• прочность на растяжение;

• стойкость к раздавливанию;

• вибростойкость;

• устойчивость к ударам;

• стойкость к влаге;

• диапазон рабочих температур.

Для наружной прокладки может применяться бронированный оптоволоконный кабель.

1. Одномодовое волокно

Одномодовое волокно — Single Mode, SM — имеет сердцевину малого диаметра.

Типичное обозначение:

По волокну распространяется в основном одна световая мода.

Преимущества

• большая дальность передачи;

• небольшое затухание;

• высокая пропускная способность;

• подходит для магистральных линий.

Недостатки

• более высокие требования к источнику света и соединениям;

• оборудование обычно сложнее, чем для коротких многомодовых линий.

Применяется:

• между зданиями;

• на больших промышленных объектах;

• в магистральных линиях;

• при связи на километры.

2. Многомодовое волокно

Многомодовое волокно — Multi Mode, MM имеет более широкую сердцевину.

Типичные варианты:

Внутри одновременно распространяется несколько световых мод.

Преимущества

• проще вводить свет в волокно;

• удобно применять на небольших расстояниях;

• часто используется внутри зданий и цехов.

Недостатки

• меньшая дальность;

• больше модовая дисперсия;

• при большой длине линии снижается полоса пропускания.

Многомодовые волокна также различаются по распределению показателя преломления.

Ступенчатое

Показатель преломления сердцевины меняется резко на границе оболочки.

Световые лучи проходят различными путями, поэтому появляется большая разница во времени их прихода.

Градиентное

Показатель преломления изменяется постепенно от центра сердцевины к краям.

Это уменьшает временной разброс световых импульсов и улучшает характеристики линии.

Сравнение одномодового и многомодового волокна

Преимущества оптоволоконных кабелей

• невосприимчивость к электромагнитным помехам;

• отсутствие гальванической связи;

• высокая скорость передачи;

• большая дальность;

• малая масса;

• высокая информационная ёмкость;

• отсутствие электрического тока в линии.

Недостатки

• необходимость специального монтажного оборудования;

• чувствительность к перегибам;

• более сложный ремонт;

• необходимость применения оптических трансиверов и медиаконвертеров.

Кратко для ответа по билету

Основные характеристики оптоволоконного кабеля — тип волокна, диаметр сердцевины и оболочки, рабочая длина волны, затухание, полоса пропускания, допустимая длина линии, радиус изгиба и механическая прочность.

Основные виды оптических волокон — одномодовые и многомодовые. Одномодовое волокно обычно имеет размер около 9/125 мкм, обладает малым затуханием и применяется на больших расстояниях. Многомодовое волокно имеет размеры 50/125 или 62,5/125 мкм и чаще используется на меньших расстояниях внутри зданий и промышленных объектов.