Оптоволоконная соединительная коробка с лотком для сварки для разделки кабеля в сетях FTTH и ФТТБ
I. Параметры структурного проектирования
Конструктивная конструкция распределительной коробки для оптических волокон является основой её функциональности. Продуманные конструктивные параметры не только обеспечивают безопасное хранение и управление оптоволоконными кабелями, но и повышают удобство монтажа и обслуживания.
По размерам распредкоробки делятся на три категории: настольные, настенные и стоечные, в зависимости от различных вариантов установки. Настольные распредкоробки обычно имеют длину 150–300 мм, ширину 100–200 мм и высоту 50–100 мм. Эти распредкоробки компактны и подходят для прокладки оптоволоконных кабелей в домах или небольших офисах. Распределительные коробки для настенного монтажа относительно компактнее, что позволяет им адаптироваться к ограниченному пространству при настенном монтаже. Их длина обычно составляет 200–400 мм, ширина 150–250 мм и высота 80–150 мм. Некоторые изделия также оснащены складными панелями для дополнительной экономии места при установке. Распределительные коробки для монтажа в стойку в основном используются для установки в стандартные шкафы в центрах обработки данных или аппаратных. Их высота обычно соответствует стандарту U, наиболее распространенными являются 1U (44,45 мм), 2U (88,9 мм) и т. д. Ширина соответствует шкафу и составляет 19 дюймов (482,6 мм), а глубина варьируется от 200 до 400 мм в зависимости от емкости волокон.
Пропускная способность волоконно-оптического кабеля является одним из основных параметров структурного проектирования и отражает количество волоконно-оптических жил, которые может разместить распределительная коробка. В зависимости от требований различных приложений пропускная способность распределительных коробок варьируется от 4 до 288 и более жил. Небольшие распределительные коробки, такие как 4-, 8- и 12-жильные, в основном используются для домашнего широкополосного доступа или небольших локальных сетей; распределительные коробки среднего размера, такие как 24-, 48- и 72-жильные, подходят для сетей уровня зданий или предприятий; крупные распределительные коробки, такие как 96-, 144- и 288-жильные, в основном используются в узлах магистральных сетей или для высокоплотных волоконно-оптических соединений в центрах обработки данных. Стоит отметить, что пропускная способность волоконно-оптического кабеля обычно обозначается как "максимальное количество волоконно-оптических жил, которое может быть размещено ддддххх. При фактическом использовании следует учитывать способ прокладки волоконно-оптических кабелей и зарезервированное пространство. Как правило, рекомендуется, чтобы фактическое количество установленных жил не превышало 80% от максимальной емкости, чтобы обеспечить хороший отвод тепла и достаточное пространство для обслуживания оптических волокон.
Параметры внутренней компоновки структуры также имеют решающее значение. Распределительная коробка обычно содержит функциональные зоны, такие как зона сварки волокон, зона хранения волокон, зона установки адаптеров и зона ввода кабеля. Размер зоны сварки должен соответствовать требованиям к установке лотка для сварки. Каждый лоток для сварки может вместить от 12 до 48 точек сварки, а между лотками для сварки должно быть зазор не менее 5 мм для облегчения операций сварки и отвода тепла. Зона хранения используется для намотки излишков оптических волокон, и радиус намотки является ключевым параметром. В зависимости от типа оптического волокна минимальный радиус намотки для одномодового оптического волокна составляет не менее 30 мм, а для многомодового оптического волокна — не менее 25 мм, чтобы избежать увеличения потерь передачи, вызванных чрезмерным изгибом оптического волокна. Место установки адаптера должно быть спроектировано с соответствующими монтажными отверстиями в зависимости от типа адаптера (например, СК, ЛК, ФК, СТ и т.д.). Расстояние между отверстиями обычно составляет 12 или 16 мм для обеспечения надёжной установки адаптера и лёгкого подключения. Место ввода кабеля должно быть оснащено уплотнительным устройством, подходящим для ввода оптических кабелей с различными наружными диаметрами. Обычный диапазон наружных диаметров оптических кабелей составляет 5–20 мм. Степень герметизации места ввода должна быть не ниже IP65 для предотвращения проникновения пыли и водяного пара.
Параметры материала оболочки также напрямую влияют на структурную устойчивость и защитные свойства клеммной коробки. Корпус клеммной коробки обычно изготавливается из высококачественной холоднокатаной стальной пластины, инженерного пластика АБС или композитного материала СМЦ. Толщина оболочки из холоднокатаной стальной пластины обычно составляет 1,2-2 мм. После обработки поверхности, такой как травление, фосфатирование и электростатическое напыление, она обладает хорошей стойкостью к ржавчине и коррозии, а степень защиты может достигать IP66; толщина оболочки из инженерного пластика АБС составляет 2-3 мм, что обеспечивает малый вес, хорошие изоляционные характеристики и высокую ударную вязкость, с ударной вязкостью более 15 кДж/м², что подходит для использования в сухих помещениях; оболочка из композитного материала СМЦ обладает отличной атмосферостойкостью и огнестойкостью, с классом огнестойкости УЛ94 V-0, подходит для использования на открытом воздухе или во влажных условиях.
II. Оптические параметры производительности
Оптические характеристики оконечного устройства оптического волокна являются основой обеспечения качества оптоволоконной связи, а его параметры напрямую связаны с такими ключевыми показателями, как потери при передаче сигнала, стабильность и пропускная способность.
Вносимые потери – один из важнейших параметров оптических характеристик, характеризующий степень затухания мощности оптического сигнала после прохождения через распределительную коробку. Для распределительных коробок для одномодового волокна вносимые потери должны быть ≤0,3 дБ на двух распространённых длинах волн: 1310 нм и 1550 нм; для распределительных коробок для многомодового волокна вносимые потери должны быть ≤0,2 дБ на длинах волн 850 нм и 1300 нм. Величина вносимых потерь в основном зависит от качества адаптера, качества сварки оптического волокна и технологии внутренней прокладки волокон. Высококачественные распределительные коробки позволяют свести вносимые потери к минимуму благодаря точному позиционированию адаптера и оптимизированной конструкции волоконного тракта, обеспечивая эффективную передачу сигнала.
Возвратные потери (потери на отражение) отражают способность клеммной коробки подавлять отраженный свет. Избыточный отраженный свет вызовет помехи сигнала и повлияет на качество связи. Для одномодовых волоконно-оптических клеммных коробок возвратные потери должны быть ≥50 дБ на длине волны 1310 нм и ≥55 дБ на длине волны 1550 нм; для многомодовых волоконно-оптических клеммных коробок возвратные потери должны быть ≥40 дБ на длинах волн 850 нм и 1300 нм. Уровень возвратных потерь тесно связан с методом обработки торцевой поверхности адаптера. Адаптеры с торцевыми поверхностями БТР (Угловой Физический Контакт) могут обеспечивать более высокие возвратные потери, что подходит для высокоскоростных систем связи, чувствительных к отраженному свету, в то время как адаптеры с торцевыми поверхностями ПК (Физический Контакт) имеют относительно меньшие возвратные потери и в основном используются в общих сценариях связи.
Диапазон рабочих длин волн является важным параметром для адаптации распределительной коробки к различным системам оптоволоконной связи. В современных системах оптоволоконной связи широко используются следующие длины волн: 850 нм (многомодовый, короткие расстояния), 1310 нм (одномодовый, средние расстояния), 1550 нм (одномодовый, большие расстояния) и 1625 нм (тестовая длина волны) и т. д. Высококачественные распределительные коробки должны обеспечивать стабильные оптические характеристики во всем диапазоне длин волн 850–1625 нм, а разброс вносимых и обратных потерь не должен превышать 0,1 дБ для соответствия требованиям совместимости различных систем связи.
Параметр совместимости с типом волокна определяет, может ли клеммная коробка адаптироваться к различным типам оптических волокон. Клеммная коробка должна поддерживать подключение одномодовых волокон (G.652D, G.655, G.657A и т.д.) и многомодовых волокон (ОМ1, ОМ2, ОМ3, ОМ4). Для оптических волокон с различным внешним диаметром (например, волокон в оболочке 0,25 мм, волокон в плотном буфере 0,9 мм, волокон со свободной трубкой 2 мм/3 мм и т.д.) фиксирующие и направляющие конструкции внутри клеммной коробки должны обеспечивать хорошую адаптивность, чтобы исключить дополнительные нагрузки на оптические волокна в клеммной коробке и обеспечить стабильную передачу данных.
Тип и количество адаптеров зависят от требований к интерфейсу. Терминальная коробка может быть оснащена различными типами адаптеров, такими как СК, ЛК, ФК, СТ и т.д. Среди них широко используются адаптеры СК и ЛК благодаря удобству подключения и компактным размерам. Количество адаптеров соответствует пропускной способности волокна в терминальной коробке. Например, 24-жильная терминальная коробка может быть оснащена 24 адаптерами СК или 48 адаптерами ЛК (ЛК — дуплексный адаптер). Вносимые потери адаптера должны быть ≤0,2 дБ, повторяемость — ≥1000 подключений и отключений, а взаимозаменяемость должна соответствовать стандартам МЭК, чтобы гарантировать взаимозаменяемость адаптеров разных производителей.
III. Параметры механических характеристик
Распределительная коробка для оптоволокна подвергается воздействию различных механических сил во время установки, транспортировки и эксплуатации, а ее механические эксплуатационные параметры напрямую определяют структурную устойчивость и срок службы распределительной коробки.
Ударопрочность является важным показателем, определяющим способность клеммной коробки противостоять внешним воздействиям. Согласно стандарту МЭК 61300-2-2, клеммная коробка должна выдерживать испытание на удар при свободном падении с высоты 1 метра на цементный пол. После испытания корпус клеммной коробки не должен иметь трещин, деформаций и других повреждений, внутренние компоненты не должны быть ослаблены или отвалиться, а изменение оптических характеристик должно быть в пределах допустимого диапазона (изменение вносимого затухания ≤0,3 дБ). Клеммные коробки для монтажа в стойку также должны выдерживать ударную нагрузку при установке и обслуживании оборудования в шкафу, а ударная прочность их передней панели должна быть ≥50 Н.
Характеристики сжатия в основном характерны для стоечных распределительных коробок. При установке в стандартный шкаф на распределительную коробку может быть установлено другое оборудование, поэтому она должна обладать определённой прочностью на сжатие. Согласно отраслевым стандартам, стоечные распределительные коробки должны выдерживать статическое давление 500 Н сверху в течение 1 часа. После этого корпус не должен иметь видимых деформаций, внутренняя структура не должна быть повреждена, а оптические характеристики должны оставаться стабильными (изменение вносимого затухания ≤0,2 дБ). Настольные и настенные распределительные коробки предъявляют относительно более низкие требования к характеристикам сжатия, обычно способные выдерживать статическое давление 200 Н, что соответствует эксплуатационным требованиям.
Испытание на вибростойкость проводится для имитации воздействия вибрации на клеммную коробку при транспортировке или эксплуатации. Клеммная коробка должна выдерживать синусоидальную вибрацию частотой 10–500 Гц и амплитудой 0,35 мм. При вибрации (горизонтальной и вертикальной, по 1 часу в каждом направлении) внутренние компоненты клеммной коробки не должны быть ослаблены, оптоволоконное соединение не должно быть нарушено, а изменение вносимого затухания после испытания должно быть ≤0,3 дБ. К клеммным коробкам, устанавливаемым на транспортных средствах (например, в метрополитене, поездах), предъявляются более высокие требования к вибростойкости: они должны выдерживать широкополосную вибрацию с частотой 1–2000 Гц.
Испытания на растяжение в основном касаются входной части оптического кабеля, проверяя прочность соединения между клеммной коробкой и оптическим кабелем. В зависимости от типа оптического кабеля требования к прочности на растяжение оптического кабеля для клеммной коробки различаются: для наружных оптических кабелей клеммная коробка должна выдерживать усилие растяжения ≥1500 Н; для внутренних оптических кабелей требование к прочности на растяжение составляет ≥500 Н. Во время испытания на растяжение оптический кабель не должен вытягиваться из клеммной коробки, оболочка клеммной коробки и внутренняя крепёжная конструкция не должны быть повреждены, а изменение оптических характеристик должно быть ≤0,2 дБ. Кроме того, клеммная коробка также должна выдерживать определённое боковое усилие растяжения с боковым усилием растяжения ≥500 Н, чтобы предотвратить повреждение оптического кабеля боковым усилием.
Герметичность является ключевым параметром механической производительности, гарантирующим, что внутренняя часть клеммной коробки не подвержена воздействию внешней среды, что обычно выражается уровнем защиты (уровень ИС). Уровень защиты внутренних клеммных коробок, как правило, составляет IP54, что может предотвратить проникновение пыли и повлиять на нормальную работу оборудования, и может выдерживать распыление воды с любого направления без повреждения; уровень защиты наружных клеммных коробок должен достигать IP65 или выше. Уровень IP65 означает, что коробка полностью пыленепроницаема и может выдерживать распыление воды под низким давлением (распыление воды из сопла) без повреждения. Клеммные коробки, используемые в особых условиях (например, под водой или во влажной среде), могут достигать уровня защиты IP68, что позволяет погружать их в воду на длительную глубину без попадания воды. Эффективность уплотнения в основном достигается за счет уплотнительного кольца корпуса клеммной коробки и уплотнительного устройства в области кабельного ввода. Уплотнительное кольцо обычно изготавливается из стойкого к старению силиконового каучука с твердостью 60±5 по Шору А, а степень сжатия регулируется в пределах 20–30 % для обеспечения хорошего герметизирующего эффекта.
Параметры механической прочности отражают стабильность работы клеммной коробки после длительного использования. Подвижные части, такие как дверной замок и шарнир, должны выдерживать ≥1000 циклов открывания и закрывания, сохраняя при этом надлежащие функции блокировки и герметизации. Срок службы адаптера должен составлять ≥500 циклов подключения, а изменение вносимого затухания после 500 циклов подключения должно быть ≤0,3 дБ, что обеспечивает стабильность оптоволоконного соединения при длительном использовании.
IV. Параметры экологической адаптивности
Оптоволоконная распределительная коробка используется в различных сложных условиях: от сухих помещений с оборудованием до влажных открытых площадей. Параметры адаптации к окружающей среде определяют надежность работы распределительной коробки в различных условиях окружающей среды.
Диапазон рабочих температур является самым основным параметром адаптации к окружающей среде. Рабочая температура внутренних распределительных коробок обычно составляет от -5 ℃ до +40 ℃, что подходит для помещений с постоянной температурой оборудования или офисных помещений; наружные распределительные коробки должны иметь более широкий диапазон рабочих температур, как правило, от -40 ℃ до +65 ℃, чтобы выдерживать экстремально высокие и низкие температуры. В испытании на циклическую температуру распределительная коробка должна пройти 5 циклов в диапазоне от -40 ℃ до +65 ℃ (каждый цикл включает 2 часа удержания при низкой температуре, 2 часа удержания при высокой температуре и скорость изменения температуры ≤10 ℃ в минуту). После испытания изменение оптических характеристик распределительной коробки должно быть ≤0,5 дБ, корпус не должен иметь трещин, деформаций или других повреждений, а внутренние компоненты не должны иметь конденсата.
Параметр относительной влажности отражает способность клеммной коробки работать во влажной среде. Клеммная коробка должна нормально работать при относительной влажности от 5% до 95% (без конденсации). Наружные клеммные коробки также должны выдерживать воздействие конденсата от 95% до 100%. В ходе испытания на воздействие постоянного влажного тепла клеммная коробка помещается в среду с температурой 40°C и относительной влажностью 93% на 10 дней. После испытания внутри клеммной коробки не должно быть заметного конденсата водяного пара, изменение оптических характеристик должно быть ≤0,5 дБ, металлические детали не должны иметь следов ржавчины, а пластиковые детали не должны иметь деформаций или трещин.
Стойкость к солевому туману является важным параметром для распределительных коробок, используемых в прибрежных зонах или в условиях промышленного загрязнения. Согласно стандарту МЭК 60068-2-11, распределительная коробка должна пройти испытание на воздействие нейтрального солевого тумана при следующих условиях: температура 35 °C, концентрация солевого раствора 5%, рН 6,5–7,2, непрерывное воздействие в течение 48 часов. После испытания металлические детали распределительной коробки не должны иметь видимых следов ржавчины (степень ржавления не ниже 9), пластиковые детали не должны иметь следов изменения цвета или трещин, изменение оптических характеристик должно быть ≤0,5 дБ, а герметичность должна соответствовать уровню IP65 или выше.
Стойкость к УФ-излучению особенно важна для распределительных коробок, устанавливаемых на открытом воздухе. Длительное воздействие солнечного света приводит к старению материала оболочки. Корпус распределительной коробки должен выдерживать испытание на старение под воздействием УФ-излучения при следующих условиях: длина волны УФ-излучения 313–340 нм, освещённость 0,71 Вт/м², температура 60 °C, время испытания 168 часов. После испытания на корпусе не должно быть заметного изменения цвета, трещин или меления, показатель сохранения ударной вязкости должен быть ≥80%, а герметичность не должна снижаться.
Пылезащищённость гарантирует нормальную работу клеммной коробки в запылённой среде. Степень защиты IP6X означает, что клеммная коробка полностью пыленепроницаема и пыль внутри не скапливается. Для испытания на пылезащищённость клеммная коробка должна быть помещена в испытательную камеру с концентрацией пыли 2 кг/м³ на 8 часов. После испытания количество пыли на внутренних компонентах должно быть ≤0,1 г/м², а изменение оптических характеристик – ≤0,3 дБ. Это гарантирует отсутствие влияния пыли на характеристики передачи оптических волокон и механические характеристики клеммной коробки.
Коррозионная стойкость предъявляется в основном к металлическим деталям клеммной коробки, таким как корпус, кронштейн, винты и т. д. Обработка поверхности металлических деталей должна соответствовать действующим стандартам. Корпус из холоднокатаной листовой стали обычно подвергается гальванизации и электростатическому напылению с толщиной покрытия ≥8 мкм и ≥60 мкм. Коррозионная стойкость должна быть подтверждена 48-часовым испытанием в солевом тумане. Детали из нержавеющей стали (например, винты) должны быть изготовлены из нержавеющей стали марки 304 или 316. Нержавеющая сталь марки 304 подходит для использования в обычных коррозионных средах, а нержавеющая сталь марки 316 – в высококоррозионных средах (например, в прибрежных зонах) и обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем нержавеющая сталь марки 304.
Сейсмостойкость является важным параметром для распределительных коробок, используемых в сейсмоопасных районах. Распределительная коробка должна выдерживать определённую сейсмическую нагрузку. Согласно стандарту ГБ 50260-2013 дддххх «Сейсмическое проектирование электроэнергетических объектов», в районах с сейсмической интенсивностью 8 баллов распределительная коробка должна выдерживать сейсмические нагрузки с горизонтальным ускорением 0,2g и вертикальным ускорением 0,1g. После сейсмического испытания распределительная коробка не должна иметь структурных повреждений, изменение оптических характеристик должно быть ≤0,5 дБ, а соединения не должны быть ослаблены.
V. Сертификация безопасности и параметры охраны окружающей среды
Оптоволоконная распределительная коробка, являясь ключевым оборудованием в сетях связи, должна соответствовать соответствующим стандартам и требованиям сертификации с точки зрения показателей безопасности и защиты окружающей среды, чтобы гарантировать безопасность при использовании и бережное отношение к окружающей среде.
Сертификация электробезопасности является важной гарантией безопасности клеммной коробки. Металлический корпус клеммной коробки должен иметь хорошие характеристики заземления, а сопротивление заземления должно быть ≤1 Ом, чтобы предотвратить накопление статического электричества или утечку тока, которые могут причинить вред оборудованию и персоналу. Для клеммных коробок, установленных в огнеопасных и взрывоопасных средах, они должны пройти сертификацию взрывозащиты (такую как сертификация АТЕХ или сертификация IECEx), а класс взрывозащиты их корпуса должен быть не ниже Бывший d МИБ T6, чтобы гарантировать, что они не станут причиной взрывов в потенциально взрывоопасных средах. Кроме того, сопротивление изоляции клеммной коробки должно быть ≥1000 МОм (измерено при напряжении 500 В постоянного тока), а электрическая прочность должна выдерживать напряжение 1500 В переменного тока в течение 1 минуты без пробоя или перекрытия, обеспечивая хорошие характеристики электроизоляции.
Параметры огнестойкости используются для оценки огнестойкости распределительной коробки при пожаре. Класс огнестойкости материала оболочки распределительной коробки должен соответствовать стандарту УЛ94 V-0, то есть при испытании на вертикальное горение время горения материала не должно превышать 10 секунд за один раз, а суммарное время горения за два раза не должно превышать 30 секунд, при этом не должно быть расплавленных капель, способных воспламенить обезжиренную вату. Для распределительных коробок, устанавливаемых в высотных зданиях или местах массового скопления людей, огнестойкость особенно важна, поскольку она может эффективно замедлить распространение огня и выиграть время для эвакуации персонала и тушения пожара.
Параметры защиты окружающей среды в основном касаются экологичности материалов клеммной коробки, а соответствие требованиям директивы RoHS является основным стандартом. Содержание вредных веществ, таких как свинец (свинец), ртуть (рт. ст.), кадмий (компакт-диск), шестивалентный хром (Cr6+), полибромированные бифенилы (ПББ) и полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ), в пластике, металлах, электронных компонентах и других материалах, используемых в клеммной коробке, должно соответствовать предельным значениям RoHS (предельные значения для свинца, ртути, шестивалентного хрома, ПББ и ПБДЭ составляют 0,1%, а для кадмия – 0,01%). Кроме того, упаковочные материалы клеммной коробки должны быть изготовлены из перерабатываемых и разлагаемых материалов, защищающих окружающую среду, для снижения загрязнения.
Стойкость материалов к старению также является важным аспектом защиты окружающей среды и безопасности. Пластиковые материалы (такие как АБС, ПК), используемые в клеммной коробке, должны обладать хорошей атмосферостойкостью, не подвержены старению, изменению цвета и растрескиванию при длительном использовании, а их время индукции окисления (ОИТ) должно быть ≥20 минут (измерено при 200 °C). Стойкость резинового уплотнительного кольца к старению должна соответствовать стандарту ИСО 188. После старения при 100 °C в течение 70 часов изменение твердости не должно превышать ±15 по Шору А, скорость изменения предела прочности на разрыв не должна превышать ±30%, а скорость изменения относительного удлинения при разрыве не должна превышать ±50%, что обеспечивает надежную и долговременную герметичность.
Подводя итог, можно сказать, что параметрические характеристики оптоволоконной терминальной коробки охватывают множество аспектов, таких как структурная конструкция, оптические характеристики, механические характеристики, адаптивность к окружающей среде и сертификация безопасности. Эти параметры взаимосвязаны и взаимодействуют, совместно определяя общую производительность и применимые сценарии терминальной коробки. В процессе фактического выбора необходимо всесторонне рассматривать различные параметрические показатели в соответствии с конкретными условиями применения, типами волокон, требованиями к пропускной способности и другими факторами, и выбирать наиболее подходящие терминальные коробки для обеспечения стабильной и эффективной работы оптоволоконной сети связи. С непрерывным развитием технологий оптоволоконной связи параметрические характеристики оптоволоконной терминальной коробки также постоянно оптимизируются. В будущем она будет развиваться в направлении более высокой пропускной способности, снижения потерь, более сильной адаптивности к окружающей среде и большей защиты окружающей среды, обеспечивая более надежную гарантию интерфейса для сетей связи следующего поколения.
