Zusammensetzung und Klassifizierung von Glasfaserkabeln

Fibermart
Freitag 29 Mai, 2015
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Um optische, mechanische und umwelttechnische Anforderungen zu erfüllen, wurde das Glasfaserkabel entwickelt. Es nutzt eine oder mehrere Fasern, die in einem Mantel als Übertragungsmedium dienen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Netzwerktechnologie werden Glasfaserkabel kontinuierlich beim Aufbau von Telekommunikationsnetzen, dem Ausbau nationaler Datenautobahnen, Fiber To The Home (FTTH) und anderen großflächigen Anwendungen eingesetzt. Obwohl Glasfaserkabel immer noch teurer sind als andere Kabeltypen, werden sie für die heutige Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation bevorzugt, da sie die Probleme von Twisted-Pair-Kabeln vermeiden und daher nach wie vor eine gute Wahl sind. Um jedoch wirklich leistungsstarke und hochmoderne Produkte zu erhalten, müssen wir einige Grundlagen verstehen, um die verschiedenen Glasfaserkabeltypen zu unterscheiden.

Zusammensetzung

Ein Glasfaserkabel besteht aus dem Kern, dem Mantel und der Beschichtung. Der Kern ist ein zylindrischer Stab aus dielektrischem Material. Dielektrisches Material leitet keinen Strom. Licht breitet sich hauptsächlich entlang des Kerns der Faser aus. Der Kern besteht in der Regel aus Glas. Der Kern hat einen Radius von (a) und einen Brechungsindex von n1. Der Kern ist von einer Materialschicht umgeben, die als Mantel bezeichnet wird. Obwohl sich Licht auch ohne Mantelschicht entlang des Faserkerns ausbreitet, erfüllt der Mantel einige notwendige Funktionen. (Die Grundstruktur einer Glasfaser ist in der folgenden Abbildung dargestellt.)

Aufbau : Kern : Dieser zentrale Abschnitt aus Siliziumdioxid ist der lichtdurchlässige Bereich der Faser. Mantel : Dies ist die erste Schicht um den Kern. Er besteht ebenfalls aus Siliziumdioxid, hat aber nicht die gleiche Zusammensetzung wie der Kern. Dadurch entsteht ein optischer Wellenleiter, der das Licht durch Totalreflexion an der Kern-Mantel-Grenzfläche im Kern einschließt. Beschichtung : Dies ist die erste nicht-optische Schicht um den Mantel. Die Beschichtung besteht normalerweise aus einer oder mehreren Polymerschichten, die die Siliziumdioxidstruktur vor physischen oder umweltbedingten Schäden schützen. Verstärkende Fasern : Diese Komponenten helfen, den Kern während der Installation vor Quetschkräften und übermäßiger Spannung zu schützen. Die Materialien können von Kevlar über Litzen bis hin zu gelgefüllten Hüllen reichen. Kabelmantel : Dies ist die äußere Schicht jedes Kabels. Die meisten Glasfaserkabel haben einen orangefarbenen Mantel, manche können jedoch auch schwarz oder gelb sein. Das Mantelmaterial ist anwendungsspezifisch. Das Material des Kabelmantels bestimmt die mechanische Robustheit, Alterung durch UV-Strahlung, Ölbeständigkeit usw.

Mantelmaterial : Polyethylen (PE) : PE (schwarz) ist das Standardmantelmaterial für Glasfaserkabel im Außenbereich. PE ist hervorragend feuchtigkeits- und witterungsbeständig. Seine dielektrischen Eigenschaften sind über einen weiten Temperaturbereich sehr stabil. Außerdem ist es abriebfest. Polyvinylchlorid (PVC) : PVC ist das am häufigsten verwendete Material für Innenkabel, kann jedoch auch für Außenkabel verwendet werden. Es ist flexibel und feuerhemmend. PVC ist teurer als PE. Polyvinyldifluorid (PVDF) : PVDF wird für Plenumkabel verwendet, da es bessere feuerhemmende Eigenschaften als PE hat und wenig Rauch erzeugt. Raucharme und halogenfreie Kunststoffe (LSZH) : LSZH-Kunststoffe werden für eine spezielle Art von Kabeln namens LSZH-Kabel verwendet. Sie erzeugen wenig Rauch und keine giftigen Halogenverbindungen. Sie sind jedoch das teuerste Mantelmaterial. Weitere Informationen zu LSZH-Kabeln finden Sie im Tutorial zu LSZH-Kabeln .

Fasergröße

Die Größe einer Glasfaser wird üblicherweise durch den Außendurchmesser ihres Kerns, Mantels und ihrer Beschichtung angegeben. Beispiel: 50/125/250 bezeichnet eine Faser mit einem Kern von 50 Mikrometern, einem Mantel von 125 Mikrometern und einer Beschichtung von 250 Mikrometern. Die Beschichtung wird beim Verbinden oder Anschließen von Fasern immer entfernt. Ein Mikrometer (µm) entspricht einem Millionstel Meter. 25 Mikrometer entsprechen 0,0025 cm. (Ein Blatt Papier ist etwa 25 Mikrometer dick.)

Einstufung

Neben den Grundlagen können Glasfaserkabel auch auf andere Weise klassifiziert werden.

Übertragungsmodus :

Multimode-Glasfaserkabel (MMF) : Der zentrale Glaskern ist grob (50 oder 62,5 µm). Es kann eine Vielzahl von Lichtmustern übertragen. Die hohe Dispersion begrenzt jedoch die Frequenz des übertragenen digitalen Signals, und mit zunehmender Entfernung wird die Situation gravierender. Beispielsweise bieten 600 Mbit/km einer 2 km langen Glasfaser nur eine Bandbreite von 300 Mbit/s. Daher ist die Übertragungsdistanz von MMF-Kabeln relativ kurz, in der Regel nur wenige Kilometer. MMF-Patchkabel sind üblicherweise orange, manche auch grau, Verbindungen und Schutz sind beige oder schwarz. Weitere Informationen zu MMF-Kabeln finden Sie imTutorial zu Multimode-Glasfaserkabeln.
Singlemode-Glasfaserkabel (SMF) : Der Glaskern ist relativ fein (Kerndurchmesser üblicherweise 9 oder 10 µm) und überträgt nur einen Modus Licht. Daher ist die Dispersion sehr gering und eignet sich für die Fernkommunikation. Sie spielt jedoch eine wichtige Rolle bei der chromatischen Dispersion, sodass SMF-Kabel höhere Stabilitätsanforderungen an die spektrale Breite der Lichtquelle stellen. Je schmaler das Spektrum, desto stabiler ist es. SMF-Patchkabel sind üblicherweise gelb, die Anschlüsse und Gehäuse blau.

Übertragungsweg :

Simplex-Kabel : Ein einzelner Glasfaserstrang, umgeben von einem 900 µm dicken Puffer, einer Kevlarschicht und schließlich dem Außenmantel. Erhältlich in 2 mm oder 3 mm Stärke und mit Plenum- oder Riser-Mantel. Das Plenum ist robuster und feuerbeständig, während das Riser-Kabel im Feuer schmilzt. Das Riser-Kabel ist flexibler.
Duplexkabel : Zwei einzelne Glasfaserkabelstränge, die in der Mitte verbunden sind. Umgeben von einem 900 µm dicken Puffer, einer Kevlarschicht und schließlich dem Außenmantel. In der Datenkommunikation wird der gleichzeitige Betrieb einer Leitung in beide Richtungen als Vollduplex bezeichnet; kann jeweils nur ein Sender senden, spricht man von Halbduplex.

Kabelkernstruktur :

Zentralrohrkabel : Glasfaser, Glasfaserbündel oder Glasfaserkabel ohne Verseilung direkt in der Mittelposition.
Litzenrohrkabel : Einige Dutzend oder mehr Wurzelfasern oder Faserbandeinheiten, die spiralförmig um das zentrale Festigkeitselement (S-Drehung oder SZ-Drehung) zu einer oder mehreren Lagen Glasfaserkabel verseilt sind.
Skelett-nach-Rohr-Kabel : Faser oder Faser nach Spiralverdrehung, die in den Kunststoff-Skelett-Kabelschlitz eingesetzt wird.

Glasfaser-Straßenverlegung :

Freileitungskabel : Freileitungskabel werden im Freien an Masten installiert. Sie können an einem Tragseil oder einem anderen Kabel befestigt werden (üblich bei Kabelfernsehen) oder mit Metall- oder Aramid-Verstärkungselementen ausgestattet sein, um selbsttragend zu sein. Das abgebildete Kabel hat ein Tragseil aus Stahl zur Unterstützung. Es muss ordnungsgemäß geerdet werden. Ein weit verbreitetes Freileitungskabel ist die optische Erdungsleitung, ein Hochspannungsverteilungskabel mit Glasfaser in der Mitte. Die Glasfaser wird nicht von elektrischen Feldern beeinflusst, und das Versorgungsunternehmen, das sie installiert, erhält Glasfasern für Netzmanagement und Kommunikation. Dieses Kabel wird normalerweise auf Hochspannungsmasten installiert, aber zum Spleißen oder Abschließen auf Bodenniveau gebracht. Weitere Informationen zu Freileitungskabeln finden Sie im Tutorial zu Glasfaser-Freileitungskabeln .
Direkt vergrabene Kabel :
- Panzerkabel : Panzerkabel werden in direkt vergrabenen Außenanlagen eingesetzt, wo ein robustes Kabel und/oder Nagetierschutz benötigt wird. Panzerkabel halten Druckbelastungen gut stand, was für die direkte Verlegung erforderlich ist. In Bereichen mit Nagetierproblemen haben direkt vergrabene Kabel in der Regel eine Metallarmierung zwischen zwei Mänteln, um das Eindringen von Nagetieren zu verhindern. Eine weitere Anwendung für Panzerkabel sind Rechenzentren, wo Kabel unter dem Boden verlegt werden und man befürchtet, dass das Glasfaserkabel gequetscht wird. Panzerkabel sind leitfähig und müssen daher ordnungsgemäß geerdet werden. Weitere Informationen zu Panzerkabeln finden Sie im Tutorial zu gepanzerten Glasfaserkabeln .
- Breakoutkabel : Breakoutkabel werden häufig verwendet, wenn robuste Kabel gewünscht sind oder ein direkter Anschluss ohne Anschlussdosen, Patchpanels oder andere Hardware erforderlich ist. Sie bestehen aus mehreren Simplex-Kabeln, die in einem gemeinsamen Mantel gebündelt sind. Sie sind robust und widerstandsfähig, jedoch größer und teurer als Verteilerkabel. Sie eignen sich für Rohrleitungen, Steigleitungen und Plenum-Anwendungen. Sie sind ideal für industrielle Anwendungen, bei denen Robustheit gefragt ist. Da jede Faser einzeln verstärkt ist, ermöglicht diese Konstruktion einen schnellen Anschluss an Steckverbinder und erfordert keine Patchpanels oder -dosen. Breakoutkabel können wirtschaftlicher sein, wenn die Faserzahl nicht zu hoch und die Entfernungen nicht zu lang sind, da der Arbeitsaufwand für die Anschlussarbeiten deutlich geringer ist. Weitere Informationen zu Breakoutkabeln finden Sie im Tutorial „Glasfaser-Breakoutkabel“ .
Unterseekabel : Ein Unterseekabel ist ein mit Isoliermaterial umwickeltes Kabel, das auf dem Meeresboden verlegt wird, um eine Telekommunikationsübertragung zwischen Ländern zu ermöglichen.

Kabelstatus . Basierend auf 900 µm Tight Buffer Fiber und 250 µm Coated Fiber gibt es zwei grundlegende Arten von Glasfaserkabelkonstruktionen:

Volladerkabel : Mehrere farbcodierte 900-µm-Volladerfasern können dicht aneinander gepackt werden, um eine kompakte Kabelstruktur zu erhalten. Diese Methode wird häufig im Innenbereich verwendet. Volladerkabel werden verwendet, um Außenkabel mit Endgeräten zu verbinden und verschiedene Geräte in einem Gebäudenetzwerk zu verknüpfen. Mehrfaser-Volladerkabel werden häufig für Anwendungen innerhalb von Gebäuden, Steigleitungen, allgemeine Gebäude- und Plenum-Anwendungen eingesetzt. Volladerkabel werden hauptsächlich für den Innenbereich verwendet, obwohl es auch Volladerkabel für den Außenbereich gibt.
Bündeladerkabel : Andererseits können mehrere (bis zu 12) 250 µm dicke beschichtete Fasern (blanke Fasern) in einen farbkodierten, flexiblen Kunststoffschlauch gelegt werden, der normalerweise mit einer Gelverbindung gefüllt ist, die das Eindringen von Feuchtigkeit in den Hohlschlauch verhindert. Pufferschläuche sind um ein Dielektrikum oder ein zentrales Element aus Stahl verseilt. Aramidgarn wird als primäres Festigkeitselement verwendet. Über den Kern wird dann ein äußerer Polyethylenmantel extrudiert. Diese Kabel werden Bündeladerkabel genannt. Die Bündeladerstruktur isoliert die Fasern von der Kabelstruktur. Dies ist ein großer Vorteil bei der Bewältigung von thermischen und anderen Belastungen im Außenbereich, weshalb die meisten Bündelader-Glasfaserkabel für den Außenbereich gebaut werden. Bündeladerkabel werden typischerweise für die Außeninstallation in Luft-, Kanal- und direkt erdverlegten Anwendungen verwendet. Für weitere Informationen zu Bündeladerkabeln klicken Sie bitte auf das Tutorial zu Bündeladerkabeln .

Umgebung & Lage :

Innenkabel : Wie z. B. Verteilerkabel. Verteilerkabel sind die beliebtesten Innenkabel, da sie klein und leicht sind. Sie enthalten mehrere dicht gepufferte Fasern, die unter einem gemeinsamen Mantel mit Kevlar-Verstärkungselementen und manchmal Glasfaserstäben gebündelt sind, um das Kabel zu versteifen und Knicken zu verhindern. Diese Kabel sind klein und werden für kurze, trockene Leitungsführungen, Steigleitungen und Plenum-Anwendungen verwendet. Die Fasern sind doppelt gepuffert und können direkt angeschlossen werden. Da ihre Fasern jedoch nicht einzeln verstärkt sind, müssen diese Kabel mit einer „Breakout-Box“ herausgeführt oder in einem Patchpanel oder einer Anschlussdose angeschlossen werden, um die einzelnen Fasern zu schützen.
Außenkabel : Glasfaserkabel für den Außenbereich bieten hervorragende Audio-, Video-, Telefon- und Datensignalleistung für Anwendungen im Bildungs-, Unternehmens- und Regierungsbereich. Dank des geringen Biegeradius und des geringen Gewichts eignen sich diese Kabel sowohl für den Innen- als auch für den Außenbereich. Sie sind in verschiedenen Konfigurationen und Manteltypen erhältlich, um die Anforderungen an Steigleitungen und Hohlräume für Innenkabel zu erfüllen und die Verlegung in Kanälen, direkt vergraben oder freitragend/angebunden im Außenbereich zu ermöglichen.