Wie funktioniert ein 2-Faser-Glasfaserkabel für den Innen- und Außenbereich?
Ein 2-Faser-Kabel für den Innen- und Außenbereich überträgt Daten über zwei einzelne Glas- oder Kunststofffasern, die Lichtsignale mittels Totalreflexion übertragen. Jede Faser besteht aus einem Kern, einer Umhüllung und Schutzschichten, die so konzipiert sind, dass sie sowohl im Innen- als auch im Außenbereich zuverlässig funktionieren.
Der Kernübertragungsmechanismus
Die grundlegende Operation beruht auf der Lichtphysik. Eine optische Faser überträgt Licht entlang ihrer Achse durch Totalreflexion, wobei ein Kern von einer Mantelschicht aus dielektrischen Materialien umgeben ist. Wenn Licht im richtigen Winkel in den Faserkern eindringt, wird es kontinuierlich von der Grenze zwischen Kern und Mantel reflektiert, anstatt nach außen zu entweichen.
Dies liegt daran, dass der Brechungsindex des Kerns größer sein muss als der des Mantels, um das optische Signal einzudämmen. Stellen Sie es sich wie einen Flur mit Spiegeln an den Wänden vor.-Lichtsignale breiten sich über die gesamte Länge aus, indem sie tausende Male pro Meter an diesen inneren Grenzen reflektiert werden.
Wie die beiden Fasern funktionieren
In einer 2-Faser-Konfiguration arbeitet jeder Strang unabhängig. Normalerweise verarbeitet eine Faser die Sendesignale, während die andere die Empfangssignale verarbeitet, wodurch ein bidirektionaler Kommunikationspfad entsteht. Diese Kabel bestehen aus 2 Singlemode-Fasern mit einem 9-Mikron-Kern im Inneren, wasserabweisendem Aramidgarn, umhüllt von einem schwarzen PVC-Außenmantel.
Die Bezeichnung „2 Fasern“ bedeutet, dass innerhalb einer einzigen Kabelbaugruppe zwei separate optische Pfade vorhanden sind. Dies ermöglicht eine gleichzeitige bidirektionale Kommunikation ohne Signalstörungen, da jede Faser optisch von der anderen isoliert ist.
Physikalische Konstruktionsschichten
Glasfaserkabel für den Innen-/Außenbereich vereinen die Vorteile von Außenkabeln wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, Wasserbeständigkeit und gute mechanische Leistung mit den Eigenschaften von Innenkabeln wie Flammwidrigkeit und elektrische Nichtleitfähigkeit.
Kernschicht: Der innerste Teil, durch den sich das Licht bewegt. Single--Fasern verwenden einen 9-Mikron-Kern, der für Lichtwellenlängen von 1310 nm oder 1550 nm optimiert ist.
Verkleidung: Die Umhüllung ist um den Kern gewickelt und besteht aus einer anderen Glasart mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Kern, wodurch die Lichtsignale im Inneren gehalten werden. An dieser optischen Grenze tritt die Totalreflexion auf.
Pufferbeschichtung: Innenkabel verwenden dicht-gepufferte Fasern mit einem Durchmesser von 900 μm, während Außenkabel typischerweise farbige Fasern mit Durchmessern von 250 μm oder 200 μm verwenden. Innen-/Außenkabel schließen diese Lücke mit einem Zwischenansatz.
Stärke-Mitglieder: Aramidfasern (z. B. Kevlar) dienen als flexible, mit der Faser gebündelte Festigkeitsträger. Diese verhindern, dass die empfindlichen Glasfasern brechen, wenn das Kabel bei der Installation gezogen oder gebogen wird.
Außenjacke: Für die Hülle werden flammhemmende Materialien wie Polyethylen, Polyvinylchlorid oder raucharmes, halogenfreies, flammhemmendes Polyolefin verwendet. Der Außenmantel ist feuchtigkeits-, pilz- und UV-beständig und eignet sich für unterirdische Leitungen, Luftleitungen oder Innen-/Außenräume.
Leistungsanforderungen im Innen- und Außenbereich
Das doppelt-bewertete Design geht auf unterschiedliche Umweltherausforderungen ein.
Für die Verwendung in Innenräumen muss das Kabel den Brandschutzvorschriften entsprechen. Das Riser Rated (CMR)-Kabel entspricht UL-1666, d. h. es verlöscht selbst und verhindert, dass Flammen bei einem vertikalen Brenntest das Kabel hinauf wandern. Dies ist in Gebäuden wichtig, in denen Kabel vertikal zwischen Stockwerken durch Steigleitungen oder Aufzugsschächte verlaufen.
Bei der Verwendung im Freien ist die Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung. Glasfaserkabel für den Außenbereich verfügen im Vergleich zu Kabeln für den Innenbereich über eine höhere Zugfestigkeit und eine dickere Schutzbeschichtung, was sie in rauen Außenumgebungen langlebiger macht. Sie müssen UV-Strahlung, extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und körperlicher Belastung standhalten.
Innen-/Außenkabel verfügen über Trockenabdichtungsmaßnahmen, um ein Austreten von Fett zu verhindern, wenn das Kabel vertikal verlegt wird, und nutzen das Fehlen metallischer Komponenten in der Struktur oder metallischer Verstärkungskomponenten, die leicht elektrisch getrennt werden können. Dadurch wird das Risiko der Stromleitung in Gebäude eliminiert, während die mechanische Festigkeit im Freien erhalten bleibt.
Signalübertragungsprozess
Wenn Daten gesendet werden müssen, wandeln elektronische Geräte mithilfe von Lasern oder LEDs elektrische Signale in Lichtimpulse um. Diese Lichtimpulse treten an einem Ende in den Faserkern ein.
Licht wandert durch ein Glasfaserkabel,{0}}indem es wiederholt von den Wänden reflektiert wird.-Jedes Photon prallt wiederholt durch das Rohr. Der kritische Winkel bestimmt, ob Licht reflektiert wird oder austritt. Damit das Licht vollständig reflektiert wird, muss der Einfallswinkel größer als der kritische Winkel sein, damit kontinuierliche Reflexionen an der Wand des Mantels im Inneren der Faser auftreten.
Auf der Empfangsseite wandeln Fotodetektoren die Lichtimpulse wieder in elektrische Signale um, die Netzwerkgeräte verarbeiten können. Die gesamte Übertragung erfolgt in Glas mit Lichtgeschwindigkeit-ungefähr 200.000 Kilometer pro Sekunde.
Signalverlust und Entfernung
Keine Übertragung ist perfekt. Bei Singlemode-Fasern beträgt die typische Dämpfung bei 1550 nm etwa 0,2 dB/km, während sie bei 1310 nm etwa 0,5 dB/km beträgt. Das bedeutet, dass ein 10 Kilometer langes Kabel die Signalstärke je nach Wellenlänge um 2–5 Dezibel reduzieren kann.
Bei der SMF28-Faser beträgt der Verlust weniger als 0,15 dB pro Kilometer, hauptsächlich aufgrund der Streuung, sodass Sie über einen ganzen Kilometer Glasfaser weniger Licht verlieren, als wenn es nur einmal von einem Metallspiegel reflektiert wird. Diese außergewöhnliche Effizienz ist der Grund, warum Glasfaser die Fernkommunikation dominiert.
An Anschlussstellen entstehen zusätzliche Verluste. Werkseitig konfektionierte Singlemode-Steckverbinder weisen Verluste im Bereich von 0,1–0,2 dB auf, und vor Ort konfektionierte Steckverbinder können Verluste von bis zu 0,2–1,0 dB aufweisen. Jeder Spleiß fügt weitere 0,1–0,3 dB Verlust hinzu.
Flexibilität bei der Installation
Dank der Innen-/Außeneinstufung benötigen Installateure keine Übergangskästen, bei denen Kabel durch Wände oder zwischen Gebäuden verlaufen.
Die Innen--Außenverkabelung schließt die Lücke für Anwendungen, bei denen die Netzwerkführung externe Wege umfasst, und erfüllt gleichzeitig die Flammensicherheitsanforderungen für Übergänge in Campus-Gebäude. Ein einziges durchgehendes Kabel kann von Außenleitungen direkt in Innenräume verlaufen, ohne gegen elektrische Vorschriften zu verstoßen.
Dies vereinfacht Campus-Netzwerke, Fiber-{0}}to-the-Home-Bereitstellungen und Building{3}}to-Building-Verbindungen. Eng gepufferte Fasern zeichnen sich durch kleinere Mindestbiegeradien aus und unterstützen die Installation in Tabletts, Racks, Patchpanels und Bereichen mit mehreren Richtungsänderungen.
Allerdings gibt es immer noch Grenzen für den Biegeradius. Das Kabel hat einen minimalen Biegeradius von 7,50 mm für enge Gehäuse und scharfe Kurven. Wird dieser Wert durch starke Biegungen überschritten, kann dies zu einem Bruch der Glasfasern im Inneren oder zu Signalverlusten durch Mikrokrümmung führen.
Warum zwei Fasern statt einer
Viele Anwendungen könnten theoretisch mit einer einzigen Faser unter Verwendung bidirektionaler Transceiver funktionieren, aus praktischen Gründen dominieren jedoch zwei -Faserdesigns.
Separate Sende- und Empfangspfade machen Wellenlängenmultiplexgeräte an beiden Enden überflüssig. Dies reduziert die Kosten und die Komplexität bei den meisten Installationen. Die Optik ist einfacher: -Eine Wellenlänge in eine Richtung auf jeder Faser statt zwei Wellenlängen, die sich eine einzelne Faser teilen.
Die Fehlerbehebung wird einfacher, wenn jede Richtung ihren eigenen physischen Pfad hat. Wenn eine Faser ausfällt, zeigt die Leistung der anderen sofort, ob das Problem an der Faser selbst oder an der Transceiver-Ausrüstung liegt. In einem Einzelfasersystem wird die Diagnose komplexer.
Auch die Upgrade-Flexibilität verbessert sich. Sie können Transceiver an einem Ende austauschen, ohne unbedingt beide Seiten gleichzeitig aufzurüsten, solange beide Fasern funktionsfähig bleiben.
Lichtquellen und Fasertypen
Singlemode-Fasern sind für den Einsatz mit Glasfasergeräten optimiert, die Lichtwellenlängen von 1310 nm oder 1550 nm verwenden. Diese spezifischen Wellenlängen wurden ausgewählt, weil sie die Dämpfung in Glasfasern minimieren -sie in „Transmissionsfenster“ fallen, in denen Quarzglas am transparentesten ist.
Single--Fasern enthalten einen sehr dünnen Kern, und da das Mittelstück so klein ist, wird das Licht nicht wirklich reflektiert; Alle Signale laufen direkt durch die Mitte, ohne an den Rändern abzuprallen. Diese geradlinige Übertragung verhindert eine Streuung und ermöglicht, dass Signale über große Entfernungen ihre Form behalten.
Die Alternative sind Multimode-Fasern mit einem größeren Kern, die es dem Licht ermöglichen, mehrere Wege zu durchlaufen. Multimode-Fasern werden für Kommunikationsverbindungen über kurze Entfernungen und für Anwendungen verwendet, bei denen hohe optische Leistungen übertragen werden müssen. Innen-/Außenkabel sind je nach Anwendungsanforderungen sowohl in Single--Mode- als auch in Multimode-Versionen erhältlich.
Wasserblockierende Technologie
Eine der schwierigsten Herausforderungen besteht darin, Wasserschäden ohne den Einsatz von Gel zu verhindern.
Lose-Röhrenfasern verwenden mit Gel-gefüllte Röhren, die Wasser blockieren und Fasern abfedern, während trockene, wasser-blockierte Optionen für saubereres und einfacheres Spleißen sorgen. Viele Innen-/Außenkabel verwenden eine Trockenwasserblockierungstechnologie mit Spezialgarnen, die bei Kontakt mit Feuchtigkeit aufquellen.
Glasfaserkabel sind wasserabweisend und übertreffen die Wasserdurchdringungsanforderungen von ICEA S-104-696 und GR-20-CORE. Dadurch wird sichergestellt, dass Schäden am Kabel und nachfolgendes Eindringen von Wasser auf eine reparierbare Länge von mehreren Metern beschränkt werden.
Dies ist wichtig, da Wasser die Dämpfung erhöhen kann, indem es die Brechungsindexeigenschaften an der Kernmantelgrenze ändert. Schon kleine Mengen Feuchtigkeit können mit der Zeit die Signalqualität beeinträchtigen.
Häufig gestellte Fragen
Kann ein Innen-/Außenkabel wirklich beide Umgebungen bewältigen?
Ja, aber mit Kompromissen. Diese Kabel erfüllen die Mindestanforderungen für beide Kontexte und sind für keinen der beiden Kontexte optimal. Sie sind robuster als reine Innenkabel, aber weniger robust als spezielle Panzerkabel für den Außenbereich. Für die meisten Campus- und Gewerbeanwendungen bieten sie ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Leistung, Kosten und Installationsflexibilität.
Was ist die maximale Entfernung für 2 Glasfaserkabel?
Die Dämpfung in modernen optischen Kabeln ist weitaus geringer als in elektrischen Kupferkabeln, was zu Langstrecken-Glasfaserverbindungen mit Repeater-Entfernungen von 70–150 Kilometern führt. Bei praktischen Installationen hängt die Entfernung vom Leistungsbudget des Transceivers und dem gesamten Verbindungsverlust durch Faserlänge, Anschlüsse und Spleiße ab. Eine typische Berechnung addiert die Dämpfung (0,3–0,5 dB/km) plus Steckerverluste (jeweils 0,5–0,75 dB) plus Spleißverluste (jeweils 0,1 dB) plus eine Sicherheitsmarge von 3 dB.
Wie verbindet man die beiden Fasern mit Geräten?
Jede Faser endet in einem Stecker-normalerweise vom Typ LC, SC oder ST. Die Glasfaser ist mit keramischen Ferrulen-LC-Steckern für schwer zugängliche Stellen ausgestattet, und jeder Faser-Breakout ist für zusätzliche Haltbarkeit mit 18" 2,0-mil-Furkationsrohren ummantelt. Die Stecker werden in Transceiver-Module an Switches, Routern oder Medienkonvertern eingesteckt. Die richtige Steckerausrichtung ist von entscheidender Bedeutung, da die Faserkerne nur 9 Mikrometer breit sind.
Wird das Kabel durch Biegen beschädigt?
Scharfe Biegungen können zu einem sofortigen Signalverlust oder schließlich zum Bruch der Faser führen. Zwei Arten von Biegungen wirken sich auf Glasfaserkabel aus. -Makrobiegung bezieht sich auf große Biegung im Kabel, während Mikrobiegung sich auf kleine Biegung bezieht. Halten Sie immer den vom Hersteller angegebenen Mindestbiegeradius ein, normalerweise das 10-{5}-fache des Kabeldurchmessers. Moderne biegeunempfindliche Fasern tolerieren engere Biegungen, haben aber dennoch Grenzen.
Überlegungen zur Kabelauswahl
Denken Sie bei der Wahl zwischen reinem Innen-, reinem Außen- oder Innen-/Außenkabel an den gesamten Installationsweg.
Wenn das Kabel das Gebäude nie verlässt, sind für den Innenbereich-geeignete Kabel kostengünstiger und bieten eine bessere Flexibilität für enge Räume. Wenn es in Kabelkanälen oder Luftleitungen vollständig draußen bleibt, bieten stark armierte Außenkabel maximalen Schutz.
Innen-/Außenkabel sind sinnvoll, wenn Sie Kontinuität über Umgebungsgrenzen hinweg benötigen. Dazu gehören Glasfaser--to-the--Einsätze, bei denen Kabel von Außenterminals in Büros verlaufen, Campus-Netzwerke, die Gebäude verbinden, und alle Szenarien, in denen eine Unterbrechung der Leitung ein Fusionsspleißen in einer Anschlussdose erfordern würde.
Der Kern und die Ummantelung von Glasfaserkabeln für den Innen- und Außenbereich bestehen aus hochwertigen Singlemode-Fasern, die ITU-T G.652.D-konform und abwärtskompatibel mit anderen älteren Singlemode-Fasern sind. Diese Standardkonformität gewährleistet die Interoperabilität mit der vorhandenen Infrastruktur und zukünftigen Upgrades.
Bedenken Sie, dass 2 Glasfaserkabel zwar die meisten Anforderungen erfüllen, für Anwendungen, die mehrere Schaltkreise oder Redundanz erfordern, jedoch höhere Glasfaserzahlen (4, 6, 12 oder mehr) verfügbar sind. Das Funktionsprinzip bleibt identisch-Mehr Fasern bedeuten einfach mehr parallele Kommunikationspfade in einem einzigen Kabelmantel.
Das Schöne an Glasfasern ist, dass die physikalischen Prinzipien der Lichtübertragung durch Glas konstant bleiben, unabhängig davon, ob Sie Daten durch einen Raum oder über einen Ozean senden. Die Schutzverpackung passt sich der Umgebung an, aber im Inneren vollführen diese beiden Glasfäden den gleichen eleganten Trick, Photonen einzufangen und von einem Ende zum anderen zu leiten.