Современный рынок предлагает тысячи модификаций оптических кабелей с различными характеристиками. Правильный выбор конструкции магистрального оптического кабеля — ключевой фактор в обеспечении долговременной, надежной и экономически эффективной эксплуатации волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). В этой статье мы рассмотрим основные принципы подбора магистральных оптических кабелей для различных условий эксплуатации.
Что такое магистральный оптический кабель?
Термин "магистральный" применительно к оптическим кабелям имеет несколько иное значение, чем для традиционных медножильных линий связи. В случае с ВОЛС более логично разделение кабелей по функциональному назначению:
- Линейные (магистральные) — для прокладки и эксплуатации вне зданий
- Внутриобъектовые — для прокладки и эксплуатации внутри помещений
Магистральный оптический кабель — это технологическое решение для защиты оптического волокна от негативного воздействия окружающей среды с учетом способа прокладки, условий эксплуатации и особых требований к линии (пожаробезопасность, диэлектрические свойства и др.).
Пошаговый подход к выбору оптического кабеля
1. Определение условий прокладки
Базовое разделение оптических кабелей происходит по условиям прокладки:
Условия прокладки обычно определяются на этапе разработки технического задания исходя из экономической и технической целесообразности.
2. Определение конструктивных особенностей для разных типов прокладки
Кабели для задувки в трубы
Задувка волоконно-оптического кабеля в защитные полиэтиленовые трубы (ЗПТ) — современный метод прокладки магистралей. ЗПТ прокладываются в грунт и выполняют функцию междугородной кабельной канализации, обеспечивая надежную защиту кабеля от механических повреждений и грызунов.
Особенности конструкции:
- Минимальное количество защитных элементов
- Отсутствие бронирования
- Внешняя оболочка накладывается непосредственно на скрученный сердечник из модулей
Варианты исполнения:
- Стандартные кабели для задувки в обычные пластиковые трубы
- Микрокабели для задувки в микротрубки (меньший вес, диаметр, выше гибкость)
Важно:
- Отношение площади сечения кабеля к площади сечения трубы должно быть не более 2/3, иначе возможны трудности при задувке
- При монтаже необходимо соблюдать минимальный радиус изгиба кабеля (обычно 20 диаметров кабеля)
- Для задувки в микротрубки кабель должен иметь специальную оболочку с пониженным коэффициентом трения
Кабели для монтажа в кабельной канализации
Кабельная канализация представляет собой систему подземных сооружений из трубопроводов, колодцев и коробок, обеспечивающую защиту от механических повреждений и электрохимической коррозии.
Основные риски:
- Повреждение грызунами
- Затопление и замерзание
- Повреждение оболочки при протяжке
Конструктивные решения против грызунов:
- Гофрированная стальная лента (наиболее распространенное решение)
- Стальные проволоки (редко применяется)
- Для диэлектрических конструкций: стеклонити или специальные репелленты в оболочке
Типы конструкций:
- Одномодульные (до 24 волокон) — экономичный вариант
- Многомодульные со скрученным сердечником — без ограничений по числу волокон
- С промежуточной оболочкой — более габаритные и дорогие, но надежные
Практические рекомендации:
- При протяжке кабеля в канализации используйте чулок с вертлюгом для равномерного распределения нагрузки
- Не превышайте допустимое тяжение кабеля при протяжке (контролируйте динамометром)
- В колодцах обеспечивайте технологический запас кабеля не менее 10-15 метров
Кабели для укладки в грунт
Прокладка в грунт — распространенный способ строительства межгородских ВОЛС при отсутствии кабельной канализации. Такие линии превосходят подвесные по надежности и срокам эксплуатации, но требуют более высоких затрат и сложнее в реализации.
Ключевые технические характеристики:
- Стойкость к раздавливающим нагрузкам (не менее 0,3-0,7 кН/см для стандартных грунтов)
- Максимально допустимая растягивающая нагрузка (от 7 кН)
Типы брони:
- Металлическая — стальные оцинкованные проволоки (классическое и наиболее распространенное решение)
- Диэлектрическая — стеклопластиковые прутки (дороже, но необходимы для монтажа на подстанциях, в охранной зоне ЛЭП)
Особенности конструкции:
- Для простых грунтов — один слой брони
- Для сложных грунтов (скальных, мерзлотных) — двойной повив силовых элементов
- Для прокладки в водонасыщенных грунтах — алюмополимерная лента для дополнительной защиты от влаги
Варианты модульной системы:
- Центральный оптический модуль (до 24 волокон) — экономичное решение
- Скрученный сердечник — для многоволоконных магистралей
Технологические нюансы:
- Глубина прокладки: не менее 1,2 м под пахотными землями, не менее 0,7 м в остальных случаях
- Необходима укладка защитной ленты на расстоянии 0,3-0,4 м от кабеля
- При пересечении дорог и коммуникаций используйте защитные трубы или каналы
Подвесные оптические кабели
Подвесные кабели применяются для организации связи между опорами ЛЭП (0,4-220 кВ), опорами освещения, между зданиями. Этот метод обеспечивает высокую скорость строительства и не требует специальной техники, но подвергает кабель постоянному воздействию атмосферных факторов.
Основные типы подвесных кабелей:
- С вынесенным силовым элементом типа "8"
- Варианты: с металлическим силовым элементом (стальной трос) или диэлектрическим (стеклопластиковый пруток)
- Недостатки: запрет использования стального троса на ЛЭП, риск повреждения от молнии, проблемы с арматурой, высокая парусность
- Постепенный отказ от использования, особенно среди крупных операторов
- Круглые самонесущие кабели
- Силовые элементы: арамидные нити или стеклонити
- Сравнение арамидных нитей со стеклонитями:
- Арамид: меньший диаметр и вес, больший запас прочности, лучшие механические свойства, устойчивость к температурам, разрешены для ЛЭП 35 кВ и выше, но дороже
- Стеклонити: дешевле, но меньше запас прочности, ограничения по применению на высоковольтных ЛЭП
- Типы конструкции: с промежуточной оболочкой ("стандартные") и без нее ("легкие")
- "Микро" самонесущие кабели
- Для изношенных опор и коротких пролетов
- Малый вес и диаметр
- Минимальные растягивающие нагрузки (до 3 кН)
Критически важные аспекты монтажа:
- Правильный расчет стрел провеса с учетом климатических факторов региона
- Соответствие арматуры типу кабеля (для кабеля "8" — клиновые зажимы, для круглого самонесущего — спиральные зажимы)
- Организация двусторонних запасов кабеля на опорах для обслуживания муфт
- Контроль тяжения при монтаже (обычно 60-70% от максимально допустимого)
3. Выбор типа оболочки кабеля
Оболочка из полиэтилена
- Наиболее распространенный и универсальный материал
- Варианты плотности: высокая (HDPE), средняя (MDPE), низкая (LDPE)
- Применение: для всех типов линейных кабелей наружной прокладки
- Срок службы в нормальных условиях: до 25-30 лет
Оболочки, не распространяющие горение
- Маркировка: нг(А)-HF, нг(А)-LS
- Применение: внутри зданий, в местах массового скопления людей, на опасных производствах
- Свойства: пониженное выделение дыма, не содержат галогенов
- Обязательное требование: соответствие сертификатам пожарной безопасности
Огнестойкие оболочки
- Маркировка: нг(А)-FRHFLTx
- Способны сохранять работоспособность при пожаре определенное время (от 30 минут до 3 часов)
- Необходимы для систем пожарной сигнализации, аварийного освещения, систем оповещения
- Требуют специальных огнестойких муфт и креплений для обеспечения целостности системы
Трекингостойкие оболочки
- Для подвесных кабелей, устанавливаемых на высоковольтных линиях
- Защищают от электрического пробоя при загрязнении и увлажнении
- Повышенная устойчивость к УФ-излучению и воздействию озона
4. Выбор числа оптических волокон
Количество волокон определяется техническим заданием и должно учитывать перспективу развития сети на весь срок эксплуатации кабеля (около 25 лет). Важно предусмотреть запас для будущих подключений.
Практические рекомендации:
- Для магистральных линий рекомендуется закладывать минимум 40-50% запас по количеству волокон
- Учитывайте возможность сдачи "темных волокон" в аренду
- При распределении волокон в муфтах соблюдайте цветовую маркировку модулей и волокон согласно стандартам
5. Выбор типа оптического волокна
Основные типы по стандартам ITU-T:
- 652D — стандартное одномодовое волокно, наиболее распространено, универсально для большинства применений
- 657A1 — одномодовое волокно с улучшенной стойкостью к изгибам, удобно при прокладке в стесненных условиях
- 655 — волокно со смещенной ненулевой дисперсией, для систем DWDM и дальних высокоскоростных линий
- 651 — многомодовое волокно (редко применяется в магистралях)
Затухание и производительность:
- 652D: типичное затухание 0,36 дБ/км на длине волны 1310 нм и 0,22 дБ/км на 1550 нм
- 657A1: сохраняет характеристики G.652D, но с минимальным радиусом изгиба 10 мм
- 655: оптимизировано для длины волны 1550 нм, снижена хроматическая дисперсия
6. Выбор требуемой стойкости к растяжению
Стойкость к растяжению зависит от способа прокладки:
- Для кабелей в трубы и канализацию: 1,5-2,7 кН
- Для кабелей в грунт: от 7 кН
- Для подвесных кабелей: определяется расчетом с учетом длины пролета, климатических условий и веса кабеля
Формула для расчета нагрузки подвесного кабеля:
P = P₀ + P₁ + P₂ + P₃
где:
- P₀ — вес кабеля (Н/м)
- P₁ — ветровая нагрузка (Н/м)
- P₂ — гололедная нагрузка (Н/м)
- P₃ — дополнительный запас прочности (обычно 20-25%)
Типичные ошибки при проектировании ВОЛС
- Недостаточный учет климатических факторов — выбор кабеля без учета минимальных температур региона и гололедно-ветровых нагрузок
- Неправильный подбор арматуры — использование несоответствующих крепежных элементов для конкретного типа кабеля
- Игнорирование перспективы расширения — заниженное количество волокон без учета развития сети
- Экономия на конструкции кабеля — выбор более дешевых решений, не соответствующих условиям эксплуатации
- Применение кабеля не по назначению — например, использование подвесного кабеля для прокладки в грунт без дополнительной защиты
Заключение
Правильный подбор магистрального оптического кабеля — важный этап проектирования ВОЛС, влияющий на надежность, долговечность и экономическую эффективность сети. Описанные выше принципы позволяют в несколько шагов определить оптимальную конструкцию кабеля для конкретных условий прокладки и эксплуатации.
При проектировании ВОЛС важно учитывать не только текущие потребности, но и перспективы развития сети, возможные риски и особенности эксплуатации. Современные производители предлагают широкий выбор конструкций оптических кабелей, способных удовлетворить практически любые требования заказчика.
Соблюдение принципов выбора магистральных оптических кабелей поможет избежать типичных ошибок проектирования и обеспечит стабильную работу волоконно-оптической линии связи на протяжении всего срока эксплуатации.