Was ist ein Glasfaserkabel

Was ist ein Glasfaserkabel

Definition von Glasfaserkabel

Glasfaserkabel werden hergestellt, um optische zu erfüllen, mechanische oder Umweltleistungsspezifikationen, Es ist eine Kommunikation, die eine oder mehrere Glasfasern verwendet, die in einem Mantel als Übertragungsmedium angeordnet sind und einzeln oder in Gruppen verwendet werden können.

Optische Kabel bestehen hauptsächlich aus optischen Fasern (Glasfäden so dünn wie Haare), Schutzhüllen aus Kunststoff und Außenhäute aus Kunststoff. Es gibt keine Metalle wie Gold, Silber-, Kupfer und Aluminium in den optischen Kabeln, und haben in der Regel keinen Recyclingwert.

Optisches Kabel ist eine Art Kommunikationsleitung, bei der eine bestimmte Anzahl optischer Fasern nach einem bestimmten Verfahren eine Kabelseele bilden, die mit einer Scheide bedeckt ist, und einige sind auch mit einem Außenmantel bedeckt, um eine optische Signalübertragung zu realisieren. Das ist: ein Kabel, das durch eine optische Faser gebildet wird (optischer Übertragungsträger) durch einen bestimmten Prozess. Die Grundstruktur eines optischen Kabels besteht im Allgemeinen aus einem Kabelkern, verstärkender Stahldraht, Füller und Hülle, etc. Und dazu, Es gibt wasserdichte Schicht, Pufferschicht, isolierter Metalldraht und andere Komponenten nach Bedarf.

Die Geschichte der Glasfaserkabel

Im 1976, Das Bell Institute der Vereinigten Staaten baute in Atlanta das erste experimentelle System zur Glasfaserkommunikation, mit dem optischen Kabel enthalten 144 optische Fasern, hergestellt von der Western Electric Company. Im 1980, Kommerzielle optische Kabel aus optischen Multimode-Fasern wurden auf Amtsleitungen zwischen Städten und einigen Fernleitungen verwendet. Kommerzielle Glasfaserkabel aus Singlemode-Fasern wurden erstmals auf Fernleitungen verwendet 1983. Im 1988, Das erste transatlantische Unterwasserkabel, das die Vereinigten Staaten mit Großbritannien und Frankreich verbindet, wurde erfolgreich verlegt, und bald wurde das erste transpazifische Unterwasserkabel gebaut. China entwickelte sein eigenes optisches Kommunikationskabel in 1978, unter Verwendung von Multimode-Glasfaser, und die Kabelkernstruktur ist geschichtet. Feldversuche wurden in Shanghai durchgeführt, Peking, Wuhan und andere Orte nacheinander. Bald darauf, Es wurde als Amtsleitung im örtlichen Telefonnetz verwendet. Nach dem 1984, es wurde allmählich für Fernlinien verwendet, und Singlemode-Faser wurde verwendet. Optische Kommunikationskabel haben eine größere Übertragungskapazität als Kupferkabel, lange Staffelstrecke, kleine Größe, Leicht, und keine elektromagnetischen Störungen. Seit 1976, Sie haben sich zu Fernleitungen entwickelt, städtische Relais, Offshore- und transozeanische U-Boot-Kommunikation , sowie das Rückgrat von drahtgebundenen Übertragungsleitungen für lokale Netzwerke, private Netzwerke, usw., und begann sich in den Bereich der Benutzer-Loop-Verteilungsnetze in der Stadt zu entwickeln, Bereitstellung von Übertragungsleitungen für Glasfaser-to-the-Home- und Breitband-Digitalnetze mit integrierten Diensten.

Optische Kabel sind das Hauptübertragungswerkzeug verschiedener Informationsnetzwerke in der heutigen Informationsgesellschaft. Wenn die "Internet" heißt die "Datenautobahn", dann ist das optische Kabelnetz der Eckpfeiler der Datenautobahn – das optische Kabelnetz ist der physische Weg des Internets. Sobald ein bestimmtes optisches Kabel beschädigt und blockiert ist, der "Datenautobahn" in dieser Richtung zerstört werden. Neben den üblichen Telefonen, Telegramme, und Faxe, Die über das optische Kabel übertragenen Informationen werden jetzt in großen Mengen übertragen, einschließlich Fernsehsignalen, Banküberweisungen, Börsenkurse, und andere Informationen, die nicht für einen Moment unterbrochen werden können.

Derzeit, Der Übertragungsmodus des optischen Fernkommunikationskabels wurde von PDH zu SDH entwickelt, und die Übertragungsrate hat sich von ursprünglich 140MB/S auf 2,5GB/S entwickelt, 4×2,5 GB/s, 16×2,5 GB/s oder sogar noch höher, Das heißt, es wird gesagt, dass sich ein Paar Faserkerne öffnen kann 30,000, 120,000, 480,000 oder noch mehr Kanäle. Mit einer so großen Übertragungskapazität, sobald das optische Kabel blockiert ist, sie wird nicht nur dem Telekommunikationssektor enorme Verluste zufügen, aber auch viele Unannehmlichkeiten für die breite Öffentlichkeit aufgrund schlechter Kommunikation verursachen, wie Computerbenutzer, die nicht auf das Internet zugreifen können, die Börse nicht kennen, Banküberweisungen, und entfernte Einlagen. Nehmen Sie es in eine Blase, und alle Arten von Informationen können nicht übertragen werden. In abgelegenen Bergregionen, sobald das optische Kabel unterbrochen ist, Der gesamte Landkreis und sogar mehrere Landkreise entlang des Glasfaserkabels werden in der Kommunikation von der Welt isoliert und zu isolierten Inseln werden.

Optische Kabelstruktur

Überblick

Optisches Kabel besteht aus einem Kabelkern, verstärkender Stahldraht, Füller und Hülle, etc. Und dazu, Es gibt wasserdichte Schicht, Pufferschicht, isolierter Metalldraht und andere Komponenten nach Bedarf.

Glasfaser

Der wichtigste Teil des Glasfaserkabelkerns ist die Glasfaser. Werfen wir einen Blick auf die Glasfasertheorie und die Glasfaserstruktur.

Licht und seine Eigenschaften

1. Licht ist eine elektromagnetische Welle

Der Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts ist: 390~760nm (Nanometer). Der Teil, der größer als 760 nm ist, ist Infrarotlicht, und der Teil kleiner als 390 nm ist ultraviolettes Licht. Derzeit, die am häufigsten verwendeten optischen Fasern sind: 850, 1310, und 1550.

2. Brechung, Reflexion und Totalreflexion von Licht.

Denn Licht breitet sich in unterschiedlichen Stoffen unterschiedlich schnell aus, wenn Licht von einem Stoff zum anderen emittiert wird, Brechung und Reflexion treten an der Grenzfläche zwischen den beiden Stoffen auf. Ebenfalls, der Winkel des gebrochenen Lichts variiert mit dem Winkel des einfallenden Lichts. Wenn der Winkel des einfallenden Lichts einen bestimmten Winkel erreicht oder überschreitet, das gebrochene Licht verschwindet, und das gesamte einfallende Licht wird zurückreflektiert, das ist die Totalreflexion des Lichts. Unterschiedliche Substanzen haben unterschiedliche Brechungswinkel für Licht gleicher Wellenlänge (dh, Unterschiedliche Substanzen haben unterschiedliche Lichtbrechungsindizes), und die gleiche Substanz hat unterschiedliche Brechungswinkel für Licht unterschiedlicher Wellenlängen. Die optische Faserkommunikation wird basierend auf den obigen Prinzipien gebildet.

Optische Faserstruktur und -typ:

1. Optische Faserstruktur:

Die blanke Faser ist im Allgemeinen in drei Schichten unterteilt: der zentrale Glaskern mit hohem Brechungsindex (der Kerndurchmesser ist im Allgemeinen 50 oder 62,5 μm), in der Mitte befindet sich der Mantel aus Quarzglas mit niedrigem Brechungsindex (der Durchmesser beträgt im Allgemeinen 125 μm), und die äußerste ist die Harzbeschichtung zur Verstärkung. Boden.

2. Numerische Apertur:

Das auf die Endfläche der Faser einfallende Licht kann nicht vollständig von der Faser übertragen werden, nur das einfallende Licht innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs kann. Dieser Winkel wird als numerische Apertur der Faser bezeichnet. Für das Stoßfügen des Lichtwellenleiters ist eine größere numerische Apertur des Lichtwellenleiters vorteilhaft. Von verschiedenen Herstellern hergestellte optische Fasern haben unterschiedliche numerische Aperturen.

3. Arten von Glasfasern:

EIN. Entsprechend dem Übertragungsmodus des Lichts in der Faser, es kann unterteilt werden in: Singlemode-Faser und Multimode-Faser.

Multimode-Faser: Der zentrale Glaskern ist dicker (50 oder 62,5 μm) und kann Licht in mehreren Modi übertragen. Aber seine intermodale Streuung ist groß, die die Frequenz der Übertragung digitaler Signale begrenzt, und mit zunehmender Entfernung wird es ernster. Zum Beispiel: 600MB/KM-Glasfaser hat nur 300 MB Bandbreite bei 2 km. Deswegen, Die Entfernung der Multimode-Glasfaserübertragung ist relativ kurz, meist nur wenige Kilometer.
Singlemode-Faser: Der zentrale Glaskern ist relativ dünn (der Kerndurchmesser ist im Allgemeinen 9 oder 10 μm), und nur eine Lichtart kann übertragen werden. Deswegen, seine intermodale Streuung ist sehr gering, die für Fernkommunikation geeignet ist, aber seine chromatische Dispersion spielt eine große Rolle, Daher stellt die Singlemode-Faser höhere Anforderungen an die spektrale Breite und Stabilität der Lichtquelle, das ist, die spektrale Breite ist schmaler und die Stabilität besser. .

B. Entsprechend dem optimalen Übertragungsfrequenzfenster: herkömmliche Singlemode-Faser und dispersionsverschobene Singlemode-Faser.

Konventioneller Typ: Der Lichtwellenleiter-Hersteller optimiert die Lichtwellenleiter-Übertragungsfrequenz auf einer einzigen Lichtwellenlänge, wie 1310nm.

Dispersionsverschobener Typ: Lichtwellenleiter-Hersteller optimieren die Lichtwellenleiter-Übertragungsfrequenz bei zwei Lichtwellenlängen, wie zum Beispiel: 1310nm und 1550nm.

C. Entsprechend der Verteilung des Brechungsindex, es ist unterteilt in: abrupte und abgestufte Fasern.

Abrupter Typ: Der Brechungsindex vom zentralen Kern der Faser zum Glasmantel ist abrupt. Es hat niedrige Kosten und eine hohe intermodale Dispersion. Es ist für die Kommunikation über kurze Distanzen mit niedriger Geschwindigkeit geeignet, wie industrielle Steuerung. aber, aufgrund der geringen intermodalen Dispersion von Singlemode-Fasern, Die Singlemode-Faser nimmt den abrupten Typ an.

Abgestufte Faser: Der Brechungsindex vom Mittelkern der Faser zum Glasmantel wird allmählich reduziert, so dass sich das High-Mode-Licht sinusförmig ausbreiten kann, wodurch die Streuung zwischen den Moden reduziert werden kann, die Bandbreite der Faser verbessern, und erhöhen Sie die Übertragungsreichweite, aber die Kosten sind hoch. Modenfasern sind meist gradierte Fasern.

4. Gemeinsame Faserspezifikationen:

Einspielermodus: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimode: 50/125μm, europäischer Standard
62.5/125μm, Amerikanischer Standard
Industriell, Medizinische und langsame Netzwerke: 100/140μm, 200/230μm
Kunststoff: 98/1000μm für die Automobilsteuerung

Herstellung und Dämpfung von Glasfasern:

1. Herstellung von Glasfasern:

Derzeit, Herstellungsverfahren für optische Fasern umfassen hauptsächlich: In-Tube-CVD (chemische Gasphasenabscheidung) Methode, In-Rod-CVD-Verfahren, PCVD (chemische Plasmadampfabscheidung) Methode und VAD (axiales Aufdampfen) Methode.

2. Lichtwellenleiter-Dämpfung:

Die Hauptfaktoren, die eine Faserdämpfung verursachen, sind: intrinsisch, biegen, Extrusion, Verunreinigungen, Ungleichmäßigkeit und Stoßfuge.

Intrinsisch: Es ist der inhärente Verlust der Faser, einschließlich: Rayleigh-Streuung, intrinsische Absorption, etc.
Biegen: Wenn die Faser gebogen wird, ein Teil des Lichts in der Faser geht durch Streuung verloren, was zu Verlust führt.
Quetschen: Verlust, der durch winzige Biegungen in einer optischen Faser verursacht wird, wenn sie gequetscht wird.
Verunreinigungen: Verluste, die durch Verunreinigungen in der Faser verursacht werden, die Licht absorbieren und streuen, das sich in der Faser ausbreitet.
Ungleichmäßigkeit: Verlust durch ungleichmäßigen Brechungsindex des Fasermaterials.
Docking: Der Verlust, der entsteht, wenn die Glasfaser angedockt wird, wie zum Beispiel: verschiedene Achsen (Die Koaxialität von Singlemode-Fasern muss weniger als 0,8 μm betragen), die Stirnfläche steht nicht senkrecht zur Achse, die Stirnfläche ist nicht eben, der Stoßkerndurchmesser passt nicht und die Schweißqualität ist schlecht.

Vorteile der Glasfaser:

1. Das Durchlassband der optischen Faser ist sehr breit. Theoretisch, es erreichen kann 3 Milliarden Megahertz.
2. Keine Sprunglänge. Dutzende bis mehr als 100 Kilometer, nur ein paar hundert Meter Kupferdraht.
3. Unbeeinflusst von elektromagnetischen Feldern und elektromagnetischer Strahlung.
4. Geringes Gewicht und geringe Größe. Zum Beispiel: 900 Paare von Twisted-Pair-Kabeln mit 21,000 Sprachkanäle, der Durchmesser ist 3 Zoll, und das Gewicht ist 8 Tonnen/KM. Das Glasfaserkabel mit der zehnfachen Kommunikationskapazität hat einen Durchmesser von 0.5 Zoll und einem Gewicht von 450P/KM.
5. Die Glasfaserkommunikation ist nicht elektrifiziert, und kann sicher an brennbaren und gewalttätigen Orten verwendet werden.
6. Verwenden Sie einen weiten Bereich von Umgebungstemperaturen.
7. Chemische Korrosion, lange Lebensdauer.

Klassifizierung von optischen Kabeln

1. Je nach Verlegeart, es gibt: selbsttragendes optisches Freileitungskabel, Pipeline optisches Kabel, gepanzerte erdverlegte optische Kabel und unterseeische optische Kabel.
2. Entsprechend der optischen Kabelstruktur, es ist unterteilt in: gebündeltes optisches Kabel, geschichtetes optisches Kabel, fest umarmt optisches Kabel, optisches Bandkabel, optische Kabel, nicht aus Metall, und verzweigbare optische Kabel.
3. Je nach Verwendung, es gibt: optisches Kabel für Fernkommunikation, optisches Kurzstreckenkabel für den Außenbereich, optische Hybridkabel und optische Kabel für Gebäude.

Herstellung optischer Kabel

Der Herstellungsprozess von optischen Kabeln wird im Allgemeinen in die folgenden Prozesse unterteilt:

1. Abschirmung von Lichtwellenleitern: Wählen Sie optische Fasern mit hervorragenden Übertragungseigenschaften und qualifizierter Spannung.
2. Färben von optischen Fasern: Verwenden Sie zur Identifizierung ein Standard-Vollchromatogramm, erfordert kein Ausbleichen und keine Migration bei hoher Temperatur.
3. Sekundärextrusion: Verwenden Sie Kunststoff mit hohem Elastizitätsmodul und niedrigem linearen Ausdehnungskoeffizienten, um ihn zu einem Rohr einer bestimmten Größe zu extrudieren, Integrieren Sie die optische Faser und füllen Sie sie mit feuchtigkeitsbeständigem und wasserfestem Gel, und einige Tage aufbewahren (nicht weniger als zwei Tage) .
4. Verdrehen von Glasfaserkabeln: mehrere extrudierte optische Fasern und Verstärkungseinheiten miteinander verdrillen.
5. Drücken Sie den äußeren Mantel des optischen Kabels zusammen: Fügen Sie dem verseilten optischen Kabel eine Mantelschicht hinzu.

Optische Kabelinstallation

Über die Jahre, Die menschliche Gesellschaft hat eine Reihe ausgereifter Methoden und Erfahrungen für den Bau optischer Kabel entwickelt. Zum Beispiel, Outdoor-Konstruktion von optischen Kabeln: Das Wichtigste bei der Verlegung von optischen Langstreckenkabeln ist die Wahl eines geeigneten Trassenverlaufs. Der kürzeste Weg ist nicht unbedingt der beste, aber achten Sie auch auf das Recht, das Land zu nutzen, die Möglichkeit der Errichtung oder Beerdigung, etc.

Es müssen sehr vollständige Konstruktions- und Konstruktionszeichnungen für eine bequeme und zuverlässige Konstruktion und zukünftige Inspektionen vorhanden sein. Während der Konstruktion, Achten Sie darauf, das optische Kabel keinem starken Druck auszusetzen oder von harten Gegenständen durchstochen zu werden.

Wenn sich das optische Kabel dreht, sein Wenderadius ist 20 mal größer als der Durchmesser des optischen Kabels selbst.

Bau eines optischen Außenluftkabels:

EIN. Die Überkopfmethode zum Aufhängen von Drahtklammern ist einfach und billig, und ist in meinem Land am weitesten verbreitet, Es ist jedoch zeitaufwändig, Haken hinzuzufügen und anzuordnen.
B. Überkopf-Wicklungsverfahren mit hängendem Draht, Diese Methode ist stabiler und erfordert weniger Wartungsaufwand. Es wird jedoch eine spezielle Verpackungsmaschine benötigt.
C. Das selbsttragende Freileitungsverfahren stellt hohe Anforderungen an die Stammleitung, schwierige Konstruktion und Wartung, und hohe Kosten. Es wird derzeit in China kaum verwendet.
D. Wenn über Kopf, An der Stelle, an der das optische Kabel zum Stamm führt, muss eine Führungsvorrichtung installiert werden, und das optische Kabel sollte nicht auf den Boden gezogen werden. Achten Sie beim Ziehen des optischen Kabels auf eine Verringerung der Reibung. Auf jedem Stamm sollte ein Stück Glasfaserkabel zum Ausdehnen und Zusammenziehen verbleiben.
E. Achten Sie auf die zuverlässige Erdung metallischer Gegenstände im Lichtwellenleiter. Vor allem in Bergregionen, Hochspannungsnetzbereiche und viele Bereiche, es gibt im Allgemeinen 3 Erdungspunkte pro Kilometer, und sogar nichtmetallische optische Kabel werden verwendet.

Bau eines optischen Kabels für Pipelines im Freien:

EIN. Vor dem Bau, die Belegung der Rohrleitung sollte überprüft werden, Die Kunststoff-Teilrohre sollten gereinigt und platziert werden, und die Traktionslinie sollten gleichzeitig platziert werden.
B. Berechnen Sie die Einsatzlänge, und es muss genügend reservierte Länge vorhanden sein.
C. Die Länge einer Verlegung sollte nicht zu lang sein (in der Regel 2 km). Beim Verkabeln, es sollte von der Mitte zu beiden Seiten gezogen werden.
D. Die Zugkraft des Kabels beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 120 kg, und der verstärkende Kernteil des optischen Kabels sollte gezogen werden, und die wasserdichte und verstärkende Behandlung des Kopfes des optischen Kabels sollte durchgeführt werden.
E. Die Zuführung und Abführung des Lichtwellenleiters muss mit einem Nachlaufgerät ausgestattet sein, und der Boden kann nicht direkt gewischt werden.
F. Auch beim Pipeline-Lichtwellenleiter sollte auf eine zuverlässige Erdung geachtet werden.

Verlegung von direkt erdverlegten optischen Kabeln:

EIN. Die Tiefe des direkt vergrabenen optischen Kabelgrabens sollte gemäß der Norm ausgehoben werden. Der Standard ist in der folgenden Tabelle dargestellt:
B. Wo Gräben nicht ausgehoben werden können, Die Rohrleitungen können über Kopf verlegt oder gebohrt werden.
C. Der Boden des Grabens sollte flach und fest sein, und ein Teil Sand, Zement oder Stütze können bei Bedarf vorgefüllt werden.
D. Beim Verlegen kann ein manueller oder mechanischer Zug verwendet werden, es sollte jedoch auf Führung und Schmierung geachtet werden.
E. Nachdem die Verlegung abgeschlossen ist, Der Boden sollte so schnell wie möglich abgedeckt und verdichtet werden.

Verlegung von optischen Kabeln in Gebäuden:

EIN. Bei senkrechter Verlegung, Besonderes Augenmerk sollte auf die Tragfähigkeit des optischen Kabels gelegt werden. Allgemein, Das optische Kabel sollte alle zwei Schichten einmal fixiert werden.
B. Wenn das optische Kabel durch die Wand oder den Boden geführt wird, ein schützendes Kunststoffrohr mit Mundschutz sollte hinzugefügt werden, und das Rohr sollte mit flammhemmendem Füllstoff gefüllt werden.
C. Eine gewisse Menge an Kunststoffrohren kann auch vorab im Gebäude verlegt werden, und wann das optische Kabel zukünftig verlegt werden soll, das optische Kabel kann im Zug- oder Vakuumverfahren verlegt werden.

Auswahl optischer Kabel

Die Auswahl von Lichtwellenleitern richtet sich nicht nur nach der Anzahl der Lichtwellenleiter und der Art der Lichtwellenleiter, sondern auch die Außenhülle des optischen Kabels entsprechend der Einsatzumgebung des optischen Kabels.

1. Wenn das optische Außenkabel direkt vergraben ist, das gepanzerte optische Kabel sollte ausgewählt werden. Wenn über Kopf, es kann ein optisches Kabel mit einem schwarzen Kunststoff-Außenmantel mit zwei oder mehr Verstärkungsrippen verwendet werden.
2. Bei der Auswahl von optischen Kabeln, die in Gebäuden verwendet werden, auf deren Flammschutz ist zu achten, toxische und Raucheigenschaften. Allgemein, der schwer entflammbare, aber rauchfreie Typ (Plenum) kann in der Rohrleitung oder Zwangsbelüftung eingesetzt werden, und das Flammschutzmittel, ungiftiger und rauchfreier Typ (Steigleitung) sollte in exponierter Umgebung verwendet werden.
3. Bei vertikaler Verkabelung im Gebäude, Verteilerkabel verwendet werden; bei horizontaler Verdrahtung, Breakout-Kabel können verwendet werden.
4. Wenn die Übertragungsentfernung weniger als 2 km beträgt, Sie können ein optisches Multimode-Kabel wählen. Wenn es 2 km überschreitet, Sie können einen Repeater verwenden oder ein optisches Singlemode-Kabel wählen.