Alt du trenger å vite om fiberoptiske kabler

Hva gjør fiberoptisk kabel?
Fiberoptisk kabel er et kommunikasjonsmedium som bruker lysbølger til å overføre informasjon i optiske fibre og er mye brukt i moderne kommunikasjonssystemer. Den har ikke bare betydelige tekniske fordeler, men viser også stor verdi i praktiske applikasjoner. Det følgende vil utdype rollen til fiberoptiske kabler fra flere aspekter.

1. Høyhastighets dataoverføring
En av kjernefordelene med fiberoptiske kabler er den ekstremt høye overføringshastigheten. Sammenlignet med tradisjonelle kobberkabler bruker fiberoptiske kabler optiske signaler i stedet for elektriske signaler for dataoverføring, slik at de kan oppnå båndbredde på GHz-nivå, som langt overskrider begrensningene til kobberkabler. Dette betyr at en stor mengde data kan overføres samtidig på fiberoptiske kabler, for eksempel høybåndbreddeapplikasjoner som HD-video, 4K/8K videostreaming, virtuell virkelighet (VR), utvidet virkelighet (AR), etc.

I tillegg er overføringshastigheten til fiberoptiske kabler nær lyshastigheten (ca. 3×10⁸ m/s), noe som gjør dataoverføringen nesten upåvirket av forsinkelser, noe som er svært egnet for applikasjonsscenarier med ekstremt høye sanntidskrav, som nettspill, telemedisin, økonomiske transaksjoner, etc.

2. Langdistanseoverføring
Et annet bemerkelsesverdig trekk ved fiberoptiske kabler er deres lave tapsegenskaper. Siden utbredelsestapet av optiske signaler i optiske fibre er svært lavt, kan de overføres over lengre avstander uten hyppig signalforsterkning. Dette gjør optiske fiberkabler svært godt egnet for langdistansekommunikasjon, som for eksempel nettverksforbindelser på tvers av byer og på tvers av land.

I motsetning til dette kan kobberkabler vanligvis bare overføres effektivt innenfor en rekkevidde på titalls kilometer på grunn av den raske signaldempingen, mens optiske fibre lett kan oppnå overføringsavstander på hundrevis av kilometer eller til og med tusenvis av kilometer, noe som i stor grad forbedrer kommunikasjonseffektiviteten og nettverksdekningen.

3. Anti-elektromagnetisk interferens
Et viktig trekk ved optiske fiberkabler er deres evne til å motstå elektromagnetisk interferens. Siden optiske fibre i seg selv er laget av glass og ikke er ledende, påvirkes de ikke av elektromagnetiske felt som kobberkabler. Dette gjør optiske fiberkabler mer stabile og pålitelige i miljøer med sterk elektromagnetisk interferens (som i nærheten av høyspentkraftanlegg, industrielle kontrollmiljøer, sykehus, etc.).

Denne funksjonen er spesielt viktig for kommunikasjonssystemer som krever høy pålitelighet (som militær kommunikasjon, medisinsk bildeoverføring, industriell automatisering, etc.), som sikrer kontinuitet og nøyaktighet av dataoverføring.

4. Høy sikkerhet
De fysiske egenskapene til optiske fiberkabler gir dem også en naturlig fordel innen informasjonssikkerhet. Siden optisk fiber er ikke-ledende og optiske signaler ikke lett avlyttes av eksterne enheter, er optiske fiberkabler vanskeligere å bli ulovlig avlyttet eller overvåket enn kobberkabler. Dette gjør optiske fiberkabler mye brukt i sensitive felt som regjering, finans og militær for å sikre sikkerheten til dataoverføring.

I tillegg er signalene til optiske fiberkabler usynlige, så selv om noen prøver å observere innsiden av den optiske fiberen med det blotte øye, kan de ikke få tak i overføringsinnholdet, noe som øker sikkerheten ytterligere.

5. Bredt spekter av applikasjoner
Bruksområdet for optiske fiberkabler er svært bredt, og dekker nesten alle moderne kommunikasjons- og informasjonsteknologifelt. Spesielt inkludert:

Teleoperatørnettverk: brukes til å bygge et nasjonalt eller regionalt ryggradsnettverk for å gi høyhastighets Internett-tilgang.
Internett-leverandør (ISP): Tilby fiber-til-hjemmet (FTTH)-tjenester for hjem og bedrifter.
Kabel-TV (CATV): Brukes til å overføre høyoppløselige videosignaler.
Datasenter: Brukes til å koble til servere, svitsjer og lagringsenheter for å oppnå høyhastighets datautveksling.
Medisinsk industri: Brukes til fjerndiagnose, kirurgisk veiledning og medisinsk bildeoverføring.
Industriell automatisering: Brukes for høyhastighets dataoverføring og kontroll på fabrikken.
Militær og forsvar: Brukes til konfidensiell kommunikasjon og kommandosystemer.
Transport og energi: Brukes til kommunikasjon i smarte nett, trafikkovervåking og energistyringssystemer.

6. Støtte for flere kommunikasjonsteknologier
Med den kontinuerlige utviklingen av kommunikasjonsteknologi har fiberoptiske kabler blitt en viktig infrastruktur for neste generasjon kommunikasjonsteknologi (som 5G, 6G, IoT, kvantekommunikasjon, etc.). For eksempel:

5G-nettverk: Selv om 5G hovedsakelig er avhengig av trådløs kommunikasjon, bruker backhaul- og fronthaul-nettverk mellom basestasjoner fortsatt mye fiberoptiske kabler.

Internet of Things (IoT): Fiberoptisk kabels gir en garanti for høyhastighets kommunikasjon med lav latens mellom massive enheter.

Kvantekommunikasjon: Fiberoptiske kabler er grunnlaget for å realisere kvantenøkkeldistribusjon (QKD), og legger grunnlaget for utviklingen av fremtidig kvanteinternett.

Fleksibiliteten og skalerbarheten til fiberoptiske kabler gjør dem i stand til å tilpasse seg den kontinuerlige utviklingen av fremtidige kommunikasjonsteknologier.

7. Miljøvern og energisparing
Fiberoptisk kabels har også visse miljøfordeler under produksjon og bruk. For det første er råvarene til fiberoptiske kabler hovedsakelig kvartsglass og plastkapper, og produksjonsprosessen deres har mindre innvirkning på miljøet enn kobberkabler. For det andre betyr de lave tapsegenskapene til fiberoptiske kabler at det kreves mindre energi under overføring, og dermed reduseres energiforbruket og karbonutslippene.

I tillegg reduserer den lengre levetiden til fiberoptiske kabler utskiftningsfrekvensen, noe som også bidrar til å spare ressurser og beskytte miljøet i det lange løp.

Hvilke deler omfatter strukturen til fiberoptiske kabler? Hvordan påvirker disse delene ytelsen?
Strukturen til fiberoptiske kabler omfatter i hovedsak følgende deler: kabelkjerne, armeringselementer og kappe. Disse delene har hver sin funksjon i fiberoptiske kabler og har en viktig innvirkning på ytelsen til fiberoptiske kabler.

1. Kabelkjerne
Kabelkjernen er kjernedelen av den fiberoptiske kabelen og består av en eller flere optiske fibre. Selve den optiske fiberen består av en kjerne, en kledning og et belegg.

Fiberkjerne: Det er kanalen for lyssignaloverføring, vanligvis laget av glass eller plast med høy brytningsindeks. Dens diameter bestemmer typen optisk fiber (enkeltmodus eller multimodus). Kjernediameteren til enkeltmodus optisk fiber er liten (omtrent 8,3 til 10 mikron) og er egnet for langdistanseoverføring; Kjernen i multimodus optisk fiber er større (omtrent 50 til 62,5 mikron) og er egnet for kortdistanse høybåndbreddeapplikasjoner.

Kledning: Materiale med lav brytningsindeks som omgir kjernen, brukes til å begrense det optiske signalet i kjernen gjennom prinsippet om total intern refleksjon, som sikrer effektiv overføring av det optiske signalet.

Belegg: Gir mekanisk beskyttelse for å hindre at kjernen og kledningen påvirkes av ytre påkjenninger eller slitasje.

Den strukturelle utformingen av kabelkjernen påvirker direkte overføringsytelsen til den optiske fiberen. For eksempel vil arrangementet av optiske fibre i kabelkjernen (som lagvridning, skjelett, buntrør eller bånd) påvirke bøyeytelsen og sidetrykkmotstanden til den optiske fiberen.

2. Forsterkningselementer
Forsterkningselementer brukes for å øke den mekaniske styrken til optiske fiberkabler slik at de tåler ytre krefter som strekk og sidetrykk under installasjon og legging. Vanlige armeringsmaterialer inkluderer ståltråd, aramidgarn (Kevlar) og glassfiberarmert plast (FRP).

Sentralt forsterkningselement: Vanligvis plassert i midten av kabelkjernen for å tåle spenning.

Perifert forsterkningselement: Plassert nær kappen for å forbedre kompresjons- og bøyemotstanden.

Valget og arrangementet av forsterkningselementer påvirker direkte de mekaniske egenskapene til optiske fiberkabler. For eksempel, i et miljø med sterk elektromagnetisk interferens, kan ikke-metalliske forsterkningselementer (som aramidgarn) unngå elektromagnetisk interferens og forbedre stabiliteten til signaloverføring.

3. Slire
Kappen er det ytterste laget av den optiske fiberkabelen, som brukes til å beskytte den indre strukturen mot det ytre miljøet. Sliren er vanligvis sammensatt av en indre slire og en ytre slire.

Innerkappe: Vanligvis laget av polyetylen (PE) eller polyvinylklorid (PVC), brukes det for å forhindre fuktighet og gi foreløpig mekanisk beskyttelse.

Ytre slire: Ulike materialer kan velges i henhold til leggemiljøet. For eksempel er LAP ytre kappe laget av aluminiumstape og polyetylen egnet for direkte nedgravning, mens ståltrådsrustning brukes i scener som krever høyere trykkmotstand.

Materialet og den strukturelle utformingen av kappen har en viktig innflytelse på den optiske fiberkabelens korrosjonsmotstand, temperaturmotstand, flammehemming og UV-motstand. For eksempel har noen kappematerialer gode flammehemmende egenskaper og egner seg for steder med høye krav til brannbeskyttelse.

Påvirkningen av hver del på ytelsen til optisk fiberkabel
Overføringsytelse: Strukturen og materialet til kabelkjernen påvirker direkte overføringseffektiviteten til det optiske signalet. Enkeltmodusfiber har for eksempel en mindre kjerne og er egnet for langdistanseoverføring, mens multimodusfiber har en større kjerne og er egnet for kortdistanse høybåndbreddeapplikasjoner.

Mekaniske egenskaper: Utformingen av forsterkningselementene og kappen bestemmer de mekaniske egenskapene til den fiberoptiske kabelen, slik som strekkstyrke, kompresjonsmotstand og bøyemotstand. For eksempel vil valg av armeringselementer påvirke anvendeligheten av den fiberoptiske kabelen ved overhead, direkte nedgraving eller rørlegging.

Miljøtilpasningsevne: Materialet og strukturen til kappen bestemmer holdbarheten til den fiberoptiske kabelen i forskjellige miljøer. For eksempel har noen kappematerialer god korrosjonsbestandighet og UV-motstand, som er egnet for utendørs eller tøffe miljøer.

Installasjonskomfort: Den strukturelle utformingen av kabelkjernen (som lag vridd type, skjeletttype) og arrangementet av forsterkningselementene vil påvirke installasjonsvanskeligheten og fleksibiliteten til den fiberoptiske kabelen. For eksempel er den vridde lagstrukturen lett å bøye og wire, mens skjelettstrukturen er mer egnet for ledninger med høy tetthet.

Den strukturelle utformingen av den fiberoptiske kabelen er nøkkelen til ytelsen. Kabelkjernen, forsterkningselementene og kappen har forskjellige funksjoner og bestemmer sammen overføringsytelsen, mekaniske egenskaper og miljøtilpasningsevnen til den fiberoptiske kabelen. Ved riktig valg og utforming av disse delene er det mulig å sikre at optiske fiberkabler kan oppnå effektiv og stabil dataoverføring i ulike applikasjonsscenarier.

Hvordan velge en fiberoptisk kabel for et bestemt miljø? Hvilken type bør for eksempel brukes for overhead, underjordisk eller innendørs installasjon?
Valg av fiberoptisk kabel for et spesifikt miljø må bestemmes basert på installasjonsmiljøet, applikasjonsscenarioet og spesifikke behov. Følgende er anbefalinger for valg av fiberoptiske kabler for forskjellige installasjonsmiljøer (som overhead, underjordisk eller innendørs):

1. Overhead installasjon
Overhead installasjon brukes vanligvis utendørs, spesielt i scenarier der eksisterende stolper eller tårn må utnyttes. Denne installasjonsmetoden er egnet for langdistansekommunikasjon mellom landlige områder og byer, og scenarier som krever en høy installasjonsposisjon.

Anbefalt type: selvbærende optisk kabel (som ADSS, OPGW).

Funksjoner:
ADSS (All-Dielectric Self-Supporting Cable): Ikke-metallisk selvbærende optisk kabel, egnet for overliggende installasjon, med god vindmotstand, ismotstand og UV-motstand.

OPGW (Optical Fiber Composite Ground Wire): Optisk fiber kompositt jordledning, vanligvis brukt til kraftledninger, med både kraftoverførings- og kommunikasjonsfunksjoner.

Når du velger en fiberoptisk kabel for et spesifikt miljø, er det nødvendig å gjøre en fornuftig konfigurasjon basert på det faktiske applikasjonsscenarioet og behovene. For overliggende installasjon anbefales selvbærende optiske kabler (som ADSS eller OPGW). Fordelen er at de kan utnytte eksisterende kraftledninger eller kommunikasjonstårnressurser fullt ut uten behov for ekstra bærekonstruksjoner, og dermed spare byggekostnader og tid.

Slike optiske kabler har god vind-, is- og UV-motstand, og er egnet for langdistanse, høybåndbredde kommunikasjonsbehov, spesielt for rask utplassering i landlige områder eller mellom byer.

2. Underjordisk installasjon
Underjordisk installasjon er egnet for scenarier der skjulte ledninger er nødvendig, for eksempel bysentre, mellom bygninger eller miljøer som må unngå ekstern interferens. Underjordiske installasjonsmetoder inkluderer legging av rørledninger, direkte nedgraving og konstruksjon av mikrogrøfter.

Anbefalte typer:
Rørlegging: Bruk optiske kabler av typen GYTS eller GYTA, egnet for rørlegging.
Direkte nedgravning: Bruk GYTA53 type optiske kabler, egnet for direkte nedgraving i jord.
Legging av mikrogrøft: Egnet for grunne underjordiske installasjoner for å redusere påvirkningen på bakkekonstruksjonen.

Funksjoner:
Pansrede optiske kabler: Som GYTS, GYTA, etc., har et metallpanserlag for å gi ekstra mekanisk beskyttelse.
Vanntett ytelse: underjordiske optiske kabler har vanligvis en vanntett design for å forhindre fuktinntrengning.

I underjordiske installasjoner har pansrede optiske kabler (som GYTS, GYTA osv.) bedre fysisk beskyttelsesevne og kan effektivt motstå jordtrykk, fukterosjon og ytre fysiske skader. De er egnet for scenarier som krever høy pålitelighet og langsiktig stabilitet for å sikre kontinuiteten og sikkerheten til kommunikasjonstjenester.

3. Innendørs installasjon
Innendørs installasjon er egnet for kabling inne i bygninger, som datasentre, kontorer, boliger osv. Innendørs optiske kabler trenger vanligvis ikke tåle ekstreme miljøforhold, men må oppfylle sikkerhetskrav som brannforebygging og flammehemming.

Anbefalte typer:
Ikke-pansrede myke optiske kabler: som GJYXFCH, GJXFH, etc., egnet for innendørs vertikale og horisontale ledninger.
Spiralpansrede myke optiske kabler: slik som GJYXFA-50, egnet for innendørsmiljøer som er anti-rottebitt.

Funksjoner:
God fleksibilitet: lett å koble i trange rom.
Flammehemmende design: oppfyller innendørs sikkerhetsstandarder for å hindre spredning av brann.

Ved innendørs installasjon er ikke-pansrede eller lette myke optiske kabler (som GJYXFCH, GJXFH, etc.) enkle å installere og egnet for rask distribusjon. De er egnet for ledningsbehov på kort avstand, med høy tetthet, spesielt for kontormiljøer, datasentre og andre scenarier som krever høy ledningseffektivitet og fleksibilitet.

4. Velg type optisk fiber
Når du velger optiske fiberkabler , må du også vurdere typen optisk fiber (enkeltmodus eller multimodus):

Single-mode fiber (SMF): Egnet for langdistanse kommunikasjon med høy båndbredde, for eksempel FTTH, datasentersammenkobling, etc.

Multimodus fiber (MMF): Egnet for krav til kortdistanse, middels båndbredde, for eksempel lokalnettverk, interne ledninger, etc.

5. Andre hensyn
Miljøfaktorer: inkludert temperatur, fuktighet, ultrafiolett stråling, kjemisk korrosjon, etc., og optiske kabler med tilsvarende beskyttelsesnivåer må velges.

Installasjonsmetode: Ulike installasjonsmetoder (som overhead, rørledning, direkte nedgraving) vil påvirke valget av optiske kabler, og passende struktur må velges i henhold til faktiske forhold.

Kostnader og vedlikehold: Overheadinstallasjon har en lavere kostnad, men vedlikehold er relativt komplekst; underjordisk installasjon har en høyere kostnad, men vedlikehold er mer praktisk.

Hva bør man være oppmerksom på ved installasjon av fiberoptiske kabler?
Installasjonen av fiberoptiske kabler krever oppmerksomhet til flere aspekter for å sikre ytelse og sikkerhet. Følgende er detaljerte forholdsregler:

Unngå overdreven strekking og bøying: Kjernen i den fiberoptiske kabelen er laget av glass og er relativt skjør, så under installasjonsprosessen, unngå å trekke selve fiberen direkte, og trekk bare delene med styrke (som aramidgarn eller glassfiberstenger). Unngå samtidig å overskride kabelens minste bøyeradius for å unngå å knekke fiberen.

Håndter fiberenden riktig: Før installasjon bør fiberenden behandles med passende verktøy og teknikker for å sikre jevnhet og flathet for å unngå signaltap forårsaket av ujevne ender.

Bruk passende smøremidler: Når du installerer optiske kabler i rør, bør smøremidler som er kompatible med det beskyttende kappematerialet til den optiske kabelen brukes for å redusere strekkbelastninger og forhindre skade på den optiske fiberen på grunn av friksjon.

Unngå å vri og krysse: Under installasjonen bør vridning og kryssing av fiberoptisk kabel unngås, spesielt når den rulles bort fra spolen, og vridning av den optiske fiberen bør unngås på grunn av rotasjon.

Reservemargin: Etter at den optiske kabelen er lagt, bør det være en passende margin for å forhindre at den optiske kabelen blir for stram og for å gi tilstrekkelig betjeningsplass når skjøting er nødvendig.

Miljøforhold: Installasjonsmiljøet skal oppfylle arbeidskravene til det optiske fiberutstyret og unngå ekstrem temperatur eller fuktighet for å unngå å påvirke ytelsen og levetiden til den optiske fiberen.

Sikkerhetsregler: Når du installerer optiske kabler i et stort område, anbefales det å bruke briller med infrarød filtreringsfunksjon for å forhindre at direkte visning av laseren i den optiske fiberen forårsaker skade på øynene.

Testing og aksept: Etter at installasjonen er fullført, bør den optiske kabellengden, tapet, nodeforbindelsen og andre tester utføres ved bruk av utstyr som optiske kabeltestere og OTDR, og resultatene skal registreres og sammenlignes med designkravene.

Merking og identifikasjon: Optiske kabler og deres skjøter bør ha identifikasjonsmerker, og angi nummer, optisk kabelmodell og spesifikasjoner osv., for enkelt vedlikehold og administrasjon.

Profesjonell drift: Installasjonen av optiske fiberkabler bør utføres av erfarne teknikere for å sikre korrekt drift og optimal ytelse.

Ved å følge disse forholdsreglene kan du sikre effektiv og jevn drift av optiske fiberkabler, redusere vedlikeholdskostnadene og forlenge levetiden.

Hva er levetiden og vedlikeholdskravene til optiske fiberkabler?
Levetiden og vedlikeholdskravene til fiberoptiske kabler er nøkkelfaktorer for å sikre langsiktig stabil drift. Levetiden til fiberoptiske kabler er vanligvis mellom 20 og 30 år, eller enda lenger, avhengig av produksjonskvalitet, installasjonsmiljø og vedlikeholdspraksis. For å forlenge levetiden til fiberoptiske kabler, må følgende vedlikeholdskrav og forholdsregler følges:

Unngå overdreven strekking og bøying: Kjernen i den fiberoptiske kabelen er laget av glass og er relativt skjør, så under installasjonsprosessen, unngå å trekke selve fiberen direkte, og trekk bare delene med styrke (som aramidgarn eller glassfiberstenger). Unngå samtidig å overskride kabelens minste bøyeradius for å unngå å knekke fiberen.

Håndter fiberenden på riktig måte: Før installasjon bør fiberenden behandles med passende verktøy og teknikker for å sikre jevnhet og flathet for å unngå signaltap forårsaket av ujevne ender.

Bruk passende smøremidler: Når du installerer optiske kabler i rør, bør smøremidler som er kompatible med det beskyttende kappematerialet til den optiske kabelen brukes for å redusere strekkbelastninger og forhindre skade på den optiske fiberen på grunn av friksjon.

Unngå å vri og krysse: Under installasjonen bør vridning og kryssing av den fiberoptiske kabelen unngås, spesielt når den rulles av spolen, og rotasjon bør unngås for å forårsake vridning av den optiske fiberen.

Reservemargin: Etter at den optiske kabelen er lagt, bør det være en passende margin for å forhindre at den optiske kabelen blir for stram og for å gi tilstrekkelig betjeningsplass når skjøting er nødvendig.

Miljøforhold: Installasjonsmiljøet skal oppfylle arbeidskravene til det optiske fiberutstyret og unngå ekstrem temperatur eller fuktighet for å unngå å påvirke ytelsen og levetiden til den optiske fiberen.

Sikkerhetsregler: Når du installerer optiske kabler over et stort område, anbefales det å bruke briller med infrarød filtreringsfunksjon for å forhindre at direkte visning av laseren i den optiske fiberen forårsaker skade på øynene.

Testing og aksept: Etter at installasjonen er fullført, bør den optiske kabellengden, tapet, nodeforbindelsen og andre tester utføres ved bruk av utstyr som optiske kabeltestere og OTDR, og resultatene skal registreres og sammenlignes med designkravene.

Merking og identifikasjon: Optiske kabler og deres skjøter bør ha identifikasjonsmerker, og numrene, modellene og spesifikasjonene for optiske kabler bør angis for enkelt vedlikehold og administrasjon.

Drift av fagfolk: Installasjonen av optical fiber cables should be carried out by experienced technicians to ensure correct operation and optimal performance.

Ved å følge disse vedlikeholdskravene, effektiv og jevn drift av optiske fiberkabler kan sikres, vedlikeholdskostnader kan reduseres, og levetiden kan forlenges.