Alt du behøver at vide om fiberoptiske kabler

Hvad gør fiberoptisk kabel?
Fiberoptisk kabel er et kommunikationsmedium, der bruger lysbølger til at transmittere information i optiske fibre og er meget brugt i moderne kommunikationssystemer. Det har ikke kun betydelige tekniske fordele, men viser også stor værdi i praktiske anvendelser. Det følgende vil uddybe fiberoptiske kablers rolle fra flere aspekter.

1. Højhastigheds datatransmission
En af kernefordelene ved fiberoptiske kabler er dens ekstremt høje transmissionshastighed. Sammenlignet med traditionelle kobberkabler bruger fiberoptiske kabler optiske signaler i stedet for elektriske signaler til datatransmission, så de kan opnå båndbredde på GHz-niveau, der langt overstiger begrænsningerne for kobberkabler. Det betyder, at en stor mængde data kan transmitteres samtidigt på fiberoptiske kabler, såsom applikationer med høj båndbredde såsom HD-video, 4K/8K videostreaming, virtual reality (VR), augmented reality (AR) osv.

Derudover er transmissionshastigheden af fiberoptiske kabler tæt på lysets hastighed (ca. 3×10⁸ m/s), hvilket gør datatransmission næsten upåvirket af forsinkelser, hvilket er meget velegnet til applikationsscenarier med ekstremt høje realtidskrav, såsom onlinespil, telemedicin, finansielle transaktioner osv.

2. Langdistance transmission
Et andet bemærkelsesværdigt træk ved fiberoptiske kabler er deres lave tabsegenskaber. Da udbredelsestabet af optiske signaler i optiske fibre er meget lavt, kan de transmitteres over længere afstande uden hyppig signalforstærkning. Dette gør optiske fiberkabler meget velegnede til langdistancekommunikation, såsom cross-city og cross-country backbone netværksforbindelser.

I modsætning hertil kan kobberkabler normalt kun overføres effektivt inden for en rækkevidde af titusinder af kilometer på grund af den hurtige signaldæmpning, mens optiske fibre nemt kan opnå transmissionsafstande på hundreder af kilometer eller endda tusindvis af kilometer, hvilket i høj grad forbedrer kommunikationseffektiviteten og netværksdækningen.

3. Anti-elektromagnetisk interferens
Et vigtigt træk ved optiske fiberkabler er deres evne til at modstå elektromagnetisk interferens. Da optiske fibre selv er lavet af glas og er ikke-ledende, påvirkes de ikke af elektromagnetiske felter som kobberkabler. Dette gør optiske fiberkabler mere stabile og pålidelige i miljøer med stærk elektromagnetisk interferens (såsom nær højspændingsanlæg, industrielle kontrolmiljøer, hospitaler osv.).

Denne funktion er især vigtig for kommunikationssystemer, der kræver høj pålidelighed (såsom militær kommunikation, medicinsk billedtransmission, industriel automatisering osv.), der sikrer kontinuitet og nøjagtighed af datatransmission.

4. Høj sikkerhed
De fysiske egenskaber ved optiske fiberkabler giver dem også en naturlig fordel inden for informationssikkerhed. Da optisk fiber er ikke-ledende, og optiske signaler ikke let aflyttes af eksterne enheder, er optiske fiberkabler sværere at blive ulovligt opsnappet eller overvåget end kobberkabler. Dette gør optiske fiberkabler meget udbredt inden for følsomme områder som regering, finans og militær for at sikre datatransmissionssikkerheden.

Desuden er signalerne fra optiske fiberkabler usynlige, så selvom nogen forsøger at observere indersiden af ​​den optiske fiber med det blotte øje, kan de ikke opnå transmissionsindholdet, hvilket øger dens sikkerhed yderligere.

5. Bred vifte af applikationer
Anvendelsesområdet for optiske fiberkabler er meget bredt og dækker næsten alle moderne kommunikations- og informationsteknologiområder. Specifikt inklusive:

Teleoperatørnetværk: bruges til at bygge et nationalt eller regionalt backbone-netværk for at give højhastighedsinternetadgang.
Internetudbyder (ISP): Levere fiber-til-hjemmet-tjenester (FTTH) til hjem og virksomheder.
Kabel-tv (CATV): Bruges til at transmittere high-definition videosignaler.
Datacenter: Bruges til at forbinde servere, switche og lagerenheder for at opnå højhastighedsdataudveksling.
Medicinsk industri: Anvendes til fjerndiagnosticering, kirurgisk vejledning og medicinsk billedtransmission.
Industriel automation: Anvendes til højhastigheds datatransmission og kontrol på fabrikken.
Militær og forsvar: Anvendes til fortrolig kommunikation og kommandosystemer.
Transport og energi: Anvendes til kommunikation i smart grids, trafikovervågning og energistyringssystemer.

6. Understøttelse af flere kommunikationsteknologier
Med den fortsatte udvikling af kommunikationsteknologi er fiberoptiske kabler blevet en vigtig infrastruktur for den næste generation af kommunikationsteknologier (såsom 5G, 6G, IoT, kvantekommunikation osv.). For eksempel:

5G netværk: Selvom 5G hovedsageligt er afhængig af trådløs kommunikation, bruger dets backhaul- og fronthaul-netværk mellem basestationer stadig mange fiberoptiske kabler.

Internet of Things (IoT): Fiberoptisk kabels give en garanti for højhastighedskommunikation med lav latens mellem massive enheder.

Kvantekommunikation: Fiberoptiske kabler er grundlaget for at realisere kvantenøgledistribution (QKD), hvilket lægger grundlaget for udviklingen af fremtidens kvanteinternet.

Fleksibiliteten og skalerbarheden af ​​fiberoptiske kabler gør dem i stand til at tilpasse sig den fortsatte udvikling af fremtidige kommunikationsteknologier.

7. Miljøbeskyttelse og energibesparelse
Fiberoptisk kabels har også visse miljømæssige fordele under fremstilling og brug. For det første er råmaterialerne i fiberoptiske kabler hovedsageligt kvartsglas og plastikkapper, og deres produktionsproces har mindre indvirkning på miljøet end kobberkabler. For det andet betyder fiberoptiske kablers egenskaber med lavt tab, at der kræves mindre energi under transmissionen, hvilket reducerer energiforbruget og kulstofemissionerne.

Derudover reducerer fiberoptiske kablers længere levetid udskiftningshyppigheden, hvilket også hjælper med at spare ressourcer og beskytte miljøet i det lange løb.

Hvilke dele omfatter strukturen af ​​fiberoptiske kabler? Hvordan påvirker disse dele dens ydeevne?
Strukturen af fiberoptiske kabler omfatter hovedsageligt følgende dele: kabelkerne, forstærkningselementer og kappe. Disse dele har hver især forskellige funktioner i fiberoptiske kabler og har en vigtig indflydelse på fiberoptiske kablers ydeevne.

1. Kabelkerne
Kabelkernen er kernedelen af det fiberoptiske kabel og består af en eller flere optiske fibre. Selve den optiske fiber består af en kerne, en beklædning og en belægning.

Fiberkerne: Det er kanalen for lyssignaltransmission, normalt lavet af glas eller plast med et højt brydningsindeks. Dens diameter bestemmer typen af ​​optisk fiber (single mode eller multimode). Kernediameteren af ​​single-mode optisk fiber er lille (ca. 8,3 til 10 mikron) og er velegnet til langdistancetransmission; kernen i multimode optisk fiber er større (ca. 50 til 62,5 mikron) og er velegnet til korte afstande med høj båndbredde.

Beklædning: Materiale med lavt brydningsindeks, der omgiver kernen, bruges til at begrænse det optiske signal i kernen gennem princippet om total intern refleksion, hvilket sikrer effektiv transmission af det optiske signal.

Belægning: Giver mekanisk beskyttelse for at forhindre kerne og beklædning i at blive påvirket af ydre belastninger eller slid.

Det strukturelle design af kabelkernen påvirker direkte transmissionsydelsen af ​​den optiske fiber. For eksempel vil arrangementet af optiske fibre i kabelkernen (såsom lagsnoning, skelet, bundterør eller bånd) påvirke den optiske fibers bøjningsydelse og sidetryksmodstand.

2. Forstærkningselementer
Forstærkningselementer bruges til at øge den mekaniske styrke af optiske fiberkabler, så de kan modstå ydre kræfter som træk og sidetryk under installation og lægning. Almindelige forstærkningsmaterialer omfatter ståltråd, aramidgarn (Kevlar) og glasfiberforstærket plast (FRP).

Centralt forstærkningselement: Normalt placeret i midten af kabelkernen for at modstå spændinger.

Perifert forstærkningselement: Placeret nær kappen for at forbedre kompressions- og bøjningsmodstanden.

Udvælgelsen og arrangementet af forstærkningselementer påvirker direkte de mekaniske egenskaber af optiske fiberkabler. For eksempel, i et miljø med stærk elektromagnetisk interferens, kan ikke-metalliske forstærkningselementer (såsom aramidgarn) undgå elektromagnetisk interferens og forbedre stabiliteten af ​​signaltransmission.

3. Skede
Kappen er det yderste lag af det optiske fiberkabel, som bruges til at beskytte den indre struktur mod det ydre miljø. Skeden er normalt sammensat af en indre kappe og en ydre kappe.

Indvendig kappe: Normalt lavet af polyethylen (PE) eller polyvinylchlorid (PVC), bruges det til at forhindre fugt og give foreløbig mekanisk beskyttelse.

Ydre kappe: Forskellige materialer kan vælges alt efter lægningsmiljøet. For eksempel er LAP-yderkappen lavet af aluminiumstape og polyethylen velegnet til direkte nedgravning, mens ståltrådspanser bruges i scener, der kræver højere trykmodstand.

Materialet og konstruktionen af ​​kappen har en vigtig indflydelse på det optiske fiberkabels korrosionsbestandighed, temperaturbestandighed, flammehæmning og UV-bestandighed. For eksempel har nogle kappematerialer gode flammehæmmende egenskaber og er velegnede til steder med høje krav til brandbeskyttelse.

Hver dels indflydelse på udførelsen af optisk fiberkabel
Transmissionsydelse: Strukturen og materialet af kabelkernen påvirker direkte transmissionseffektiviteten af det optiske signal. For eksempel har single-mode fiber en mindre kerne og er velegnet til langdistancetransmission, mens multimode fiber har en større kerne og er velegnet til korte afstande med høj båndbredde.

Mekaniske egenskaber: Designet af forstærkningselementerne og kappen bestemmer de mekaniske egenskaber af det fiberoptiske kabel, såsom trækstyrke, kompressionsmodstand og bøjningsmodstand. Eksempelvis vil valget af forstærkningselementer påvirke anvendeligheden af ​​det fiberoptiske kabel ved overhead, direkte nedgravning eller rørlægning.

Miljøtilpasningsevne: Materialet og strukturen af kappen bestemmer holdbarheden af det fiberoptiske kabel i forskellige miljøer. For eksempel har nogle kappematerialer god korrosionsbestandighed og UV-bestandighed, som er velegnet til udendørs eller barske miljøer.

Installationskomfort: Det strukturelle design af kabelkernen (såsom lagsnoet type, skelettype) og arrangementet af forstærkningselementerne vil påvirke installationsbesværet og fleksibiliteten af det fiberoptiske kabel. For eksempel er den lagsnoede struktur let at bøje og wire, mens skeletstrukturen er mere velegnet til ledninger med høj tæthed.

Det strukturelle design af det fiberoptiske kabel er nøglen til dets ydeevne. Kabelkernen, forstærkningselementerne og kappen har hver forskellige funktioner og bestemmer tilsammen transmissionsydelsen, mekaniske egenskaber og miljøtilpasningsevnen af ​​det fiberoptiske kabel. Ved korrekt udvælgelse og design af disse dele er det muligt at sikre, at optiske fiberkabler kan opnå effektiv og stabil datatransmission i forskellige applikationsscenarier.

Sådan vælger du en fiberoptisk kabel til et bestemt miljø? Hvilken type skal f.eks. bruges til overhead, underjordisk eller indendørs installation?
Valg af et fiberoptisk kabel til et specifikt miljø skal bestemmes ud fra installationsmiljøet, applikationsscenariet og specifikke behov. Følgende er anbefalinger til valg af fiberoptiske kabler til forskellige installationsmiljøer (såsom overhead, under jorden eller indendørs):

1. Overhead installation
Overhead installation bruges normalt udendørs, især i scenarier, hvor eksisterende pæle eller tårne ​​skal udnyttes. Denne installationsmetode er velegnet til langdistancekommunikation mellem landdistrikter og byer og scenarier, der kræver en høj installationsposition.

Anbefalet type: selvbærende optisk kabel (såsom ADSS, OPGW).

Funktioner:
ADSS (All-Dielectric Self-Supporting Cable): Ikke-metallisk selvbærende optisk kabel, velegnet til overhead installation, med god vindmodstand, ismodstand og UV-modstand.

OPGW (Optical Fiber Composite Ground Wire): Optisk fiber komposit overjordisk ledning, normalt brugt til elledninger, med både strømtransmission og kommunikationsfunktioner.

Når man vælger et fiberoptisk kabel til et specifikt miljø, er det nødvendigt at lave en fornuftig konfiguration baseret på det aktuelle applikationsscenarie og behov. Til overheadinstallation anbefales selvbærende optiske kabler (såsom ADSS eller OPGW). Fordelen er, at de kan udnytte eksisterende elledninger eller kommunikationstårnressourcer fuldt ud uden behov for yderligere bærende strukturer, hvilket sparer byggeomkostninger og tid.

Sådanne optiske kabler har god vind-, is- og UV-modstand og er velegnede til kommunikationsbehov over lange afstande med høj båndbredde, især til hurtig udbredelse i landdistrikter eller mellem byer.

2. Underjordisk installation
Underjordisk installation er velegnet til scenarier, hvor der kræves skjulte ledninger, såsom bycentre, mellem bygninger eller miljøer, der skal undgå ekstern interferens. Underjordiske installationsmetoder omfatter rørledningslægning, direkte nedgravning og konstruktion af mikrograve.

Anbefalede typer:
Rørlægning: Brug optiske kabler af typen GYTS eller GYTA, velegnet til rørlægning.
Direkte nedgravning: Brug optiske kabler af typen GYTA53, velegnet til direkte nedgravning i jorden.
Udlægning af mikrograve: Velegnet til lavvandet underjordisk installation for at reducere påvirkningen af ​​jordstrukturen.

Funktioner:
Pansrede optiske kabler: Såsom GYTS, GYTA osv. har et metalpanserlag for at give yderligere mekanisk beskyttelse.
Vandtæt ydeevne: Underjordiske optiske kabler har normalt et vandtæt design for at forhindre fugtindtrængning.

I underjordiske installationer har pansrede optiske kabler (såsom GYTS, GYTA osv.) bedre fysiske beskyttelsesevner og kan effektivt modstå jordtryk, fugterosion og ekstern fysisk skade. De er velegnede til scenarier, der kræver høj pålidelighed og langsigtet stabilitet for at sikre kommunikationstjenesternes kontinuitet og sikkerhed.

3. Indendørs installation
Indendørs installation er velegnet til ledninger inde i bygninger, såsom datacentre, kontorer, boliger osv. Indendørs optiske kabler behøver normalt ikke at modstå ekstreme miljøforhold, men skal opfylde sikkerhedskrav såsom brandforebyggelse og flammehæmning.

Anbefalede typer:
Ikke-pansrede bløde optiske kabler: såsom GJYXFCH, GJXFH osv., velegnet til indendørs vertikale og vandrette ledninger.
Spiralpansrede bløde optiske kabler: såsom GJYXFA-50, velegnet til indendørs miljøer, der er anti-rottebid.

Funktioner:
God fleksibilitet: let at tilslutte i snævre rum.
Flammehæmmende design: opfylder indendørs sikkerhedsstandarder for at forhindre spredning af brand.

Ved indendørs installation er ikke-pansrede eller lette bløde optiske kabler (såsom GJYXFCH, GJXFH osv.) lette at installere og egnede til hurtig implementering. De er velegnede til ledningsbehov med korte afstande med høj tæthed, især til kontormiljøer, datacentre og andre scenarier, der kræver høj ledningseffektivitet og fleksibilitet.

4. Vælg typen af optisk fiber
Når du vælger optiske fiberkabler , skal du også overveje typen af optisk fiber (single mode eller multimode):

Single-mode fiber (SMF): Velegnet til langdistancekommunikation med høj båndbredde, såsom FTTH, datacenterforbindelse osv.

Multimode fiber (MMF): Velegnet til krav til korte afstande, mellem båndbredde, såsom lokale netværk, bygning af interne ledninger osv.

5. Andre overvejelser
Miljøfaktorer: herunder temperatur, fugtighed, ultraviolet stråling, kemisk korrosion osv., og optiske kabler med tilsvarende beskyttelsesniveauer skal vælges.

Installationsmetode: Forskellige installationsmetoder (såsom overhead, rørledning, direkte nedgravning) vil påvirke valget af optiske kabler, og den passende struktur skal vælges i henhold til de faktiske forhold.

Omkostninger og vedligeholdelse: Overhead installation har en lavere pris, men vedligeholdelse er relativt kompleks; underjordisk installation har en højere pris, men vedligeholdelse er mere bekvemt.

Hvad skal man være opmærksom på ved installation af fiberoptiske kabler?
Installationen af ​​fiberoptiske kabler kræver opmærksomhed på flere aspekter for at sikre deres ydeevne og sikkerhed. Følgende er detaljerede forholdsregler:

Undgå overdreven strækning og bøjning: Kernen i det fiberoptiske kabel er lavet af glas og er relativt skrøbelig, så under installationsprocessen skal du undgå at trække selve fiberen direkte, og kun trække delene med styrke (såsom aramidgarn eller glasfiberstænger). Undgå samtidig at overskride kablets minimum bøjningsradius for at undgå at bryde fiberen.

Håndter fiberenden korrekt: Før installationen skal fiberenden behandles med passende værktøjer og teknikker for at sikre dens glathed og fladhed for at undgå signaltab forårsaget af ujævne ender.

Brug passende smøremidler: Ved installation af optiske kabler i ledninger skal der anvendes smøremidler, der er kompatible med det optiske kabels beskyttende kappemateriale for at reducere trækbelastninger og forhindre skade på den optiske fiber på grund af friktion.

Undgå at sno og krydse: Under installationen bør vridning og krydsning af det fiberoptiske kabel undgås, især når det rulles væk fra spolen, og vridning af den optiske fiber bør undgås på grund af rotation.

Reservemargin: Efter at det optiske kabel er lagt, skal der efterlades en passende margin for at forhindre det optiske kabel i at blive for stramt og for at give tilstrækkelig betjeningsplads, når splejsning er påkrævet.

Miljøforhold: Installationsmiljøet skal opfylde arbejdskravene for det optiske fiberudstyr og undgå ekstrem temperatur eller fugtighed for at undgå at påvirke ydeevnen og levetiden af den optiske fiber.

Sikkerhedsforanstaltninger: Ved installation af optiske kabler i et stort område anbefales det at bære briller med infrarød filtreringsfunktion for at forhindre direkte visning af laseren i den optiske fiber i at forårsage skade på øjnene.

Test og accept: Efter installationen er afsluttet, skal den optiske kabellængde, tab, nodeforbindelse og andre test udføres ved hjælp af udstyr som optiske kabeltestere og OTDR, og resultaterne skal registreres og sammenlignes med designkravene.

Mærkning og identifikation: Optiske kabler og deres splejsninger skal have identifikationsmærker og angive nummer, optisk kabelmodel og specifikationer osv. for nem vedligeholdelse og styring.

Professionel drift: Installationen af optiske fiberkabler bør udføres af erfarne teknikere for at sikre korrekt drift og optimal ydeevne.

Ved at følge disse forholdsregler kan du sikre en effektiv og jævn drift af optiske fiberkabler, reducere vedligeholdelsesomkostningerne og forlænge deres levetid.

Hvad er levetiden og vedligeholdelseskravene for optiske fiberkabler?
Levetiden og vedligeholdelseskravene for fiberoptiske kabler er nøglefaktorer for at sikre deres langsigtede stabile drift. Levetiden for fiberoptiske kabler er generelt mellem 20 og 30 år, eller endda længere, afhængigt af fremstillingskvaliteten, installationsmiljøet og vedligeholdelsespraksis. For at forlænge levetiden af fiberoptiske kabler skal følgende vedligeholdelseskrav og forholdsregler følges:

Undgå overdreven strækning og bøjning: Kernen i det fiberoptiske kabel er lavet af glas og er relativt skrøbeligt, så under installationsprocessen skal du undgå at trække selve fiberen direkte, og kun trække delene med styrke (såsom aramidgarn eller glasfiberstænger). Undgå samtidig at overskride kablets minimum bøjningsradius for at undgå at bryde fiberen.

Håndter fiberenden korrekt: Før installationen skal fiberenden behandles med passende værktøjer og teknikker for at sikre dens glathed og fladhed for at undgå signaltab forårsaget af ujævne ender.

Brug passende smøremidler: Ved installation af optiske kabler i ledninger skal der anvendes smøremidler, der er kompatible med det optiske kabels beskyttende kappemateriale for at reducere trækbelastninger og forhindre skade på den optiske fiber på grund af friktion.

Undgå at sno og krydse: Under installationen bør vridning og krydsning af det fiberoptiske kabel undgås, især når den rulles af spolen, og rotation bør undgås for at forårsage vridning af den optiske fiber.

Reservemargin: Efter at det optiske kabel er lagt, skal der efterlades en passende margin for at forhindre det optiske kabel i at blive for stramt og for at give tilstrækkelig betjeningsplads, når splejsning er påkrævet.

Miljøforhold: Installationsmiljøet skal opfylde arbejdskravene for det optiske fiberudstyr og undgå ekstrem temperatur eller fugtighed for at undgå at påvirke ydeevnen og levetiden af den optiske fiber.

Sikkerhedsforanstaltninger: Ved installation af optiske kabler over et stort område anbefales det at bære briller med infrarød filtreringsfunktion for at forhindre direkte visning af laseren i den optiske fiber i at forårsage skade på øjnene.

Test og accept: Efter installationen er afsluttet, skal den optiske kabellængde, tab, nodeforbindelse og andre test udføres ved hjælp af udstyr som optiske kabeltestere og OTDR, og resultaterne skal registreres og sammenlignes med designkravene.

Mærkning og identifikation: Optiske kabler og deres splejsninger skal have identifikationsmærker, og numrene, optiske kabelmodeller og specifikationer bør angives for nem vedligeholdelse og styring.

Betjening af fagfolk: Installationen af optical fiber cables should be carried out by experienced technicians to ensure correct operation and optimal performance.

Ved at følge disse vedligeholdelseskrav kan den effektive og smidige drift af optiske fiberkabler kan sikres, vedligeholdelsesomkostninger kan reduceres, og levetiden kan forlænges.