Это первая статья из цикла публикаций, посвященного инструментарию (измерительное оборудование, приборы и инструмент) для работы с медными и волоконно-оптическими кабелями, обслуживания абонентских линий и цифровых систем передачи информации.
Часть 1
Современный этап развития телекоммуникаций предъявляет новые требования к сетям связи. В настоящее время сети связи должны обладать такими свойствами, как мультисервисность, широкополосность, мультимедийность, интеллектуальность, инвариантность доступа, мультиоператорность, масштабируемость.
А это, в свою очередь, предъявляет особые требования к транспортным сетям передачи информации. Они должны иметь большую пропускную способность и быть устойчивыми к отказам, гибкими, управляемыми и масштабируемыми, обеспечивать гарантированную доставку информации, поддерживать передачу данных, видео и голоса с обеспечением всех требований к параметрам QoS (время задержки, пропускная способность и т. д). Все эти свойства определяются используемыми технологиями и сетевым оборудованием.
Волоконно-оптический кабель (ВОК) сегодня считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.
Волоконно-оптические кабели за относительно непродолжительный период своего развития позволили многократно увеличить пропускную способность систем связи, они имеют небольшие размеры и вес (в сравнении с другими типами кабелей) и, более того, не подвержены влиянию электромагнитных и электрических полей. В настоящее время ВОЛС успешно используются для организации транспортных сетей связи, кабельного телевидения, локальных вычислительных сетей.
Характеристики и большой ассортимент ВОК позволяют прокладывать их в местах, где прокладка медных или коаксиальных кабелей проблематична или чаще всего невозможна - в тоннелях и коллекторах, в канализационных и водопроводных трубах, по руслу рек и дну озер, вдоль автомобильных дорог и т. п. Нечувствительность к электромагнитным помехам и отсутствие электромагнитного излучения делают оптические кабели идеальными для подвески на линиях электропередач и по опорам контактных сетей железных дорог, в силовых кабелях.
Строительство ВОЛС включает несколько этапов: проектирование и обследование трассы, прокладка кабеля, разделка кабеля, сварочные работы, монтаж пассивных компонентов сети, монтаж и инсталляция активного оборудования. Каждый этап важный и ответственный, имеет свои особенности, и требует квалифицированных специально обученных исполнителей и качественного монтажного и измерительного оборудования и инструментов.
Достаточно трудоемким и ответственным этапом является прокладка кабеля – от качества которой зависит многое. При прокладке обязательно следует учитывать особенности ВОК – малая стойкость к растягивающим и сдавливающим усилиям, поэтому усилие протяжки не должно превышать допустимого значения, а также не допускается кручение кабеля.
Хотя способов прокладки кабеля на сегодняшний день существует достаточно много, но, как бы там ни было, пока самым распространенным способом остается их втягивание. Втягивание применяется в случае каналов в виде труб прямоугольного или круглого сечения. Иногда подобным способом кабель укладывается и на кабельные лотки, в полости стен или за фальш-потолком.
Перед втягиванием производится заготовка канала. Смысл этой предварительной операции заключается в проходке канала специальным инструментом (устройством для заготовки канала, УЗК). Используемый инструмент представляет собой пруток с наконечником-лидером, с помощью которого он проталкивается через канал. На другой стороне канала наконечник-лидер меняется на тяговое ухо, и к нему крепится трос или конец укладываемого кабеля, после чего УЗК вытягивается из канала обратно. Непосредственное втягивание кабеля с помощью УЗК возможно лишь в тех случаях, когда для этого требуются незначительные усилия (т. е. когда кабель или пучок достаточно легок, а заготавливаемый участок канала короткий.
Выбор УЗК достаточно широк и определяется характеристиками заготавливаемого канала (сечение, материал и качество внутренней поверхности, несоосность отдельных участков, вид загрязнений и т. п.), а также длиной заготавливаемого участка, удобством доступа к горловине канала и наличием в нем других кабелей. Основные характеристики УЗК зависят от использованного в нем прутка (материала, сечения, длины, защитного покрытия).
Жесткие УЗК представляют собой набор отдельных достаточно толстых (диаметр 10—20 мм) металлических (обычно дюралюминиевых) или стеклопластиковых прутков небольшой длины (1—2 м), сочленение которых производится с помощью резьбового или быстроразборного байонетного соединения. Прутки поставляются в пеналах или чехлах, используемых для их транспортировки и хранения. Такие УЗК не очень удобны в эксплуатации и обычно применяются для тяжелых работ, когда необходимо прикладывать большие усилия в обе стороны (толкать-тянуть).
Гибкие УЗК гораздо удобнее, так как облегчают работу и позволяют заготавливать не только прямые каналы, но и каналы с изгибами. Однако гибкость имеет и отрицательные стороны — при вталкивании в канал пруток может изгибаться и свиваться с имеющимися в нем кабелями, да и прочность прутков ниже. В большинстве случаев гибкий пруток поставляется в катушках различной конструкции, обеспечивающих его удобную транспортировку, использование и хранение. Но некоторые модели гибких УЗК, так же как и жестких, выпускаются в виде отдельных соединяемых прутков.
УЗК из гибкого прутка позволяют применять наконечники-лидеры различных конструкций, упрощающие прохождение конца прутка мимо мелких неровностей, стыков и изгибов каналов. В числе других аксессуаров к гибким УЗК также часто прилагаются: захваты-толкатели (облегчающие приложение усилия к прутку при его вталкивании в канал), ремонтные комплекты (неразъемные соединения и эпоксидный компаунд для устранения задиров и сколов стеклопластиковых УЗК), разъемные соединители, наконечники-лидеры (ролик и сфера на гибком тросике), тяговые уши, ловители для удаления частей УЗК, сцепки для встречной проходки канала с двух сторон, совки для очистки каналов от небольших объемов загрязнений.
Для гибких УЗК применяется чрезвычайно широкий спектр материалов: обычная металлическая проволока (диаметр до 3 мм), лента (сечение 3—10 мм 2: например, 1/8`` х 3/64``, 1/8`` х 1/16``, 1/4`` х 1/16``) или трос специального плетения (диаметр 3—6 мм) и стеклопластиковый пруток (диаметр 4—15 мм).
Прокладка кабеля довольно непростая и ответственная работа, но вслед за прокладкой первое, с чем приходится сталкиваться, — резка кабеля. Рез считается качественным, если он не нарушает структуру кабеля, не деформирует (не расплющивает) его внешнее покрытие, не создает заусенцев на жилах. Такой рез можно выполнить только кабелерезом. Специально профилированные лезвия захватывают кабель и предотвращают его выдавливание при резке. Профиль лезвий и угол их заточки зависят от размера и типа кабеля.
Основные трудности, которые приходится преодолевать при резке волоконно-оптических кабелей, — броневой покров (стальная лента или стальная проволока) и внутренние силовые элементы (стальной трос). Поскольку оптическое волокно чувствительно к осевым и радиальным деформациям, то волоконно-оптические кабели имеют их в большем количестве, чем медножильные. Так или иначе, но для большинства волоконно-оптических кабелей недорогие кабелерезы для медных кабелей непригодны. Для них требуется более дорогой инструмент, лезвия которого рассчитаны на резку стали. Впрочем, такой же инструмент необходим и для резки бронированных медножильных.
Следует отметить, что резка оптического кабеля, особенно усиленного стальным тросом, и кабелей в металлической оболочке (например, в гофре) требует применения соответствующих кабелерезов. Как правило, они имеют отдельную сменную накладку на кончике одного из лезвий. При резке самонесущих кабелей с боковым расположением троса он должен выкусываться специальным инструментом до работы с остальной частью кабеля).
Следующая операция — разделка кабеля — заключается в снятии всех слоев изоляции в нужном порядке и на нужную длину. Чем больше слоев изоляции, тем сложнее разделывать кабель. Добавляют трудностей металлическая или полимерная броня, гидрофобное наполнение, несущие элементы (тросы или волокно). Поэтому, чтобы правильно выполнить работу, нужно четко представлять внутреннюю структуру и последовательность разделки данного кабеля. Поскольку слои разделываются снаружи внутрь, верхние необходимо разделывать на большую длину, чем нижние («елочкой»). Лучше всего воспользоваться шаблоном, рекомендованным производителем кабеля или соединителей, для которых такая разделка производится. Невыполнение этого требования может затруднить монтаж соединителя или снизить качество заделки в него кабеля, что вызовет проблемы в процессе эксплуатации, так как кабель будет «висеть» на одних жилах.
При выборе инструмента для разделки нужно обязательно учитывать направления резов, которые он может выполнять. Если при поперечном направлении возможный вариант один, то вдоль кабеля рез может быть прямым продольным или спиральным. Выбор зависит от наличия и расположения металлической брони, а также типа изоляции. Если жесткую и плотную полимерную изоляцию легко резать в любом направлении, то мягкую и свободную (loose type) — только по прямой вдоль кабеля. В противном случае она проворачивается, и нож повреждает жилы. Поперечную обрезку свободной изоляции лучше всего выполнять после продольного реза и отделения ее от кабеля.
В случаях, когда требуется удалить изоляцию не на конце кабеля, а в промежуточной точке, технология разделки оказывается иной. Здесь надо быть особенно внимательным — если при обработке окончания кабеля испорченную часть можно отрезать и начать все сначала, то при разделке средней части такого шанса нет. Поэтому нужно помнить, что для этой работы годится не всякий инструмент.
Особую проблему создает разделка кабелей в жесткой полимерной изоляции с металлической гофрой или броней из проволоки. Для первого типа существуют специальные разновидности упомянутых выше ножей. Основное их отличие — упрочненная конструкция и лезвие из высококачественной стали. Плужковый нож имеет привод с храповиком и упор для регулировки глубины погружения лезвия. У ножа с поворотным лезвием имеются две мощные рукоятки и захват кабеля, фиксируемый рычагом. Такая конструкция позволяет резать гофру вместе с двумя слоями полимерной изоляции за один проход инструмента без риска повредить жилы кабеля. Разделка кабелей с броней из проволоки выполняется за несколько проходов. Верхнюю полимерную изоляцию удобнее снимать ножом с поворотным лезвием, выставив глубину реза так, чтобы нож не касался проволок брони. Затем кусачками для стали поочередно выкусывается вся проволока брони. Оставшаяся полимерная изоляция снимается любым удобным способом.
Первые этапы разделки волоконно-оптических кабелей (удаление верхнего слоя защитных и броневых покровов) выполняются теми же инструментами, что и разделка медножильных кабелей. Никаких особенностей здесь нет — полимерная изоляция и фольга вскрываются резаками, а стальная проволока выкусывается бокорезами. Однако без применения нескольких специальных инструментов не обойтись. Во-первых, это ножницы с керамическими лезвиями или кусачки для удаления нитей из кевлара, которые часто применяются для упрочнения кабеля. Обычные ножницы эти тонкие, гибкие и прочные волокна не режут, а выдавливают или гнут. Во-вторых, это приспособление для снятия полимерной изоляции с мини-кабелей. При выполнении работы не универсальным, а специализированным инструментом риск повреждения оптического волокна существенно снижается, так как его рабочие поверхности имеют фиксированную настройку.
Стоит отметить, что важно хорошо знать конструкцию разделываемого кабеля, так как последний слой защитного покрытия кабеля или изоляцию модулей (групповых элементов, содержащих несколько волокон) нужно удалять с особенной аккуратностью. После удаления всех защитных слоев открывается доступ к одиночным оптическим волокнам в буферном покрытии. На этом сходство заканчивается, и далее работать с волоконно-оптическими кабелями можно только специальным инструментом.
Итак, после разделки кабеля по шаблону до оптического волокна в буферном покрытии наступает наиболее ответственный момент. С помощью особого инструмента, рассчитанного на оптическое волокно определенного размера, с него удаляют буферное покрытие. Основная проблема — не повредить при этом само волокно, так как при небольшом задире или сколе всю работу придется выполнять еще раз. Поскольку внешне инструменты для этой операции выглядят абсолютно одинаково, производители используют для их маркировки различные цвета.
Для удобства работы с волоконно-оптическими кабелями компании-поставщики инструмента и измерительного оборудования предлагают профессиональные наборы для работы с оптоволокном. Наборы, как правило, включают все что необходимо для разделки оптического кабеля и установки разъемов и поставляются в удобном пластиковом чемодане.
Разделка кабеля может выполняться для оконцовки (монтажа разъемных соединителей) или сращивания (сварки или монтажа неразъемных соединителей).
Разъемные соединители монтируются на мини-кабели или на оптическое волокно в буферном покрытии; для оптического волокна их существует великое множество (ST, SC, SMA, FC, LC, FJ, MT и др.). Некоторые из них выпускаются еще и в нескольких разновидностях, предназначенных для оконцовки различного оптического волокна (многомодового, одномодового, разного диаметра, с различной толщиной оболочки) и отличающихся некоторыми деталями конструкции и технологии монтажа. Такое разнообразие не слишком осложняет работу монтажников. Грамотная техническая политика позволяет резко уменьшить число разновидностей кабелей и соединителей для волоконно-оптических линий связи. Иногда ограничения вытекают из особенностей применяемого оборудования, иногда — оформляются в виде внутреннего стандарта организации. Подобные ограничения и правила просто необходимы, если помнить, что существенная часть достаточно дорогого инструмента и приспособлений предназначена только для оптического волокна или соединителей определенного вида. А в силу высочайших требований к точности обработки и монтажа использование непредусмотренного технологией инструментария почти всегда заканчивается браком в работе. В значительной степени результат зависит и от качества расходных материалов: клеев, растворителей, безворсовых салфеток, шлифовальной и полировальной бумаги.
