Оптична свързваща кутия с фузионна тава за кабелно завършване в FTTH и FTTB мрежи
I. Параметри на структурния дизайн
Структурният дизайн на клемната кутия за оптични влакна е основата за нейната функционалност. Разумните структурни параметри могат не само да осигурят безопасно съхранение и управление на оптичните влакна, но и да подобрят удобството при монтаж и поддръжка.
По отношение на спецификациите на размерите, обичайните клемни кутии се разделят на три категории: настолни, стенни и за монтаж в шкаф, според различните сценарии на монтаж. Настолните клемни кутии обикновено имат дължина 150-300 мм, ширина 100-200 мм и височина 50-100 мм. Тези клемни кутии са компактни и подходящи за оптичен достъп в домове или малки офиси. Стенните клемни кутии са сравнително по-компактни по размер, за да се адаптират към пространствените ограничения на стенен монтаж, като дължината обикновено варира от 200-400 мм, ширината 150-250 мм и височината 80-150 мм. Някои продукти са проектирани и със сгъваеми панели, за да се спести допълнително място за монтаж. Клемните кутии за монтаж в шкаф се използват главно за монтаж в стандартни шкафове в центрове за данни или помещения за оборудване. Височината им обикновено следва U стандарта, като най-често срещаните са 1U (44,45 мм), 2U (88,9 мм) и др. Ширината съответства на шкафа с 19 инча (482,6 мм), а дълбочината варира от 200 до 400 мм в зависимост от капацитета на оптичните влакна.
Капацитетът на оптичните влакна е един от основните параметри в структурния дизайн, представляващ броя на оптичните жила, които клемната кутия може да побере. В зависимост от различните изисквания на приложението, капацитетът на оптичните влакна на клемните кутии варира от минимум 4 жила до максимум 288 жила или повече. Малките клемни кутии, като 4-ядрени, 8-ядрени и 12-ядрени, се използват най-вече за домашен широколентов достъп или малки локални мрежи; средните клемни кутии, като 24-ядрени, 48-ядрени и 72-ядрени, са подходящи за мрежи на сгради или корпоративно ниво; големите клемни кутии, като 96-ядрени, 144-ядрени и 288-ядрени, се използват главно в опорни мрежови възли или за оптични връзки с висока плътност в центрове за данни. Струва си да се отбележи, че капацитетът на оптичните влакна обикновено се обозначава като максималния брой оптични жила, които могат да бъдат поместени. При реална употреба трябва да се вземат предвид начинът на разполагане на влакната и резервираното пространство. Обикновено се препоръчва действителният инсталиран брой ядра да не надвишава 80% от максималния капацитет, за да се осигури добро разсейване на топлината и пространство за поддръжка на оптичните влакна.
Параметрите на вътрешната структура на разположението също са от решаващо значение. Клемната кутия обикновено съдържа функционални зони като зона за снаждане на влакна, зона за съхранение на влакна, зона за монтаж на адаптер и зона за въвеждане на кабели. Размерът на зоната за снаждане трябва да отговаря на изискванията за монтаж на тавата за снаждане. Всяка тава за снаждане може да побере от 12 до 48 точки на снаждане и трябва да се запази разстояние от най-малко 5 мм между тавите за снаждане, за да се улеснят операциите по снаждане и разсейване на топлината. Зоната за съхранение се използва за навиване на излишните оптични влакна и радиусът на навиване е ключов параметър. В зависимост от вида на оптичното влакно, минималният радиус на навиване на едномодовото оптично влакно е не по-малък от 30 мм, а на многомодовото оптично влакно е не по-малък от 25 мм, за да се избегнат увеличени загуби при предаване, причинени от прекомерно огъване на оптичното влакно. Зоната за монтаж на адаптера трябва да бъде проектирана със съответните монтажни отвори според вида на адаптера (като СК, ЛК, ФК, СТ и др.). Разстоянието между отворите обикновено е 12 мм или 16 мм, за да се гарантира, че адаптерът е монтиран здраво и може да се включи безпроблемно. Зоната за вход на кабела трябва да бъде оборудвана с уплътнително устройство, което може да се адаптира към въвеждането на оптични кабели с различни външни диаметри. Обичайният диапазон на външните диаметри на оптичните кабели е 5-20 мм. Степента на уплътнение на зоната за вход трябва да достигне IP65 или по-висока, за да се предотврати навлизането на прах и водни пари.
Параметрите на материала на корпуса също влияят пряко върху структурната стабилност и защитните характеристики на клемната кутия. Корпусът на клемната кутия обикновено е изработен от висококачествена студеновалцувана стоманена плоча, ABS инженерна пластмаса или СМК композитен материал. Дебелината на корпуса от студеновалцувана стоманена плоча обикновено е 1,2-2 мм. След повърхностна обработка, като ецване, фосфатиране и електростатично пръскане, той има добра устойчивост на ръжда и корозия, а степента на защита може да достигне IP66; дебелината на корпуса от ABS инженерна пластмаса е 2-3 мм, което го прави леко тегло, добра изолация и висока удароустойчивост, с удароустойчивост над 15 кДж/m², подходящ за вътрешни сухи среди; корпусът от СМК композитен материал има отлична устойчивост на атмосферни влияния и огнеустойчивост, със степен на огнеупорност UL94 V-0, подходящ за външни или влажни среди.
II. Оптични параметри на производителността
Оптичните характеристики на клемната кутия за оптични влакна са от основно значение за осигуряване на качеството на оптичната комуникация, а нейните параметри са пряко свързани с ключови показатели като загуба на сигнал при предаване, стабилност и честотна лента.
Загубата при вмъкване е един от най-важните параметри в оптичните характеристики, който се отнася до степента на затихване на мощността на оптичните сигнали след преминаване през клемната кутия. За едномодови оптични клемни кутии загубата при вмъкване трябва да бъде ≤0,3dB при двете често използвани дължини на вълните 1310nm и 1550nm; за многомодови оптични клемни кутии загубата при вмъкване трябва да бъде ≤0,2dB при дължини на вълните 850nm и 1300nm. Големината на загубата при вмъкване зависи главно от качеството на адаптера, качеството на сливане на оптичното влакно и технологията за вътрешно насочване на влакната. Висококачествените клемни кутии ще контролират загубата при вмъкване до минимално ниво чрез прецизни структури за позициониране на адаптера и оптимизиран дизайн на пътя на влакното, осигурявайки ефективно предаване на сигнала.
Загубата на отражение (отражение) отразява способността на клемната кутия да потиска отразената светлина. Прекомерната отразена светлина ще причини смущения на сигнала и ще повлияе на качеството на комуникацията. За едномодови оптични клемни кутии загубата на отражение трябва да бъде ≥50dB при дължина на вълната 1310nm и ≥55dB при дължина на вълната 1550nm; за многомодови оптични клемни кутии загубата на отражение трябва да бъде ≥40dB както при дължини на вълната 850nm, така и при 1300nm. Нивото на загуба на отражение е тясно свързано с метода на обработка на челните повърхности на адаптера. Адаптерите с АПК (ъглов физически контакт) челни повърхности могат да осигурят по-висока загуба на отражение, което е подходящо за високоскоростни комуникационни системи, чувствителни към отразена светлина, докато адаптерите с компютър (физически контакт) челни повърхности имат относително по-ниска загуба на отражение и се използват най-вече в общи комуникационни сценарии.
Работният диапазон на дължината на вълната е важен параметър, за да се адаптира клемната кутия към различни оптични комуникационни системи. Дължините на вълната, широко използвани в съвременните оптични комуникационни системи, включват 850nm (многомодова за къси разстояния), 1310nm (едномодова за средни разстояния), 1550nm (едномодова за дълги разстояния) и 1625nm (тестова дължина на вълната) и др. Висококачествените клемни кутии трябва да поддържат стабилни оптични характеристики в целия диапазон на дължините на вълните от 850-1625nm, а вариацията на загубите при вмъкване и загубите при отражение не трябва да надвишава 0,1dB, за да отговарят на изискванията за съвместимост на различните комуникационни системи.
Параметърът за съвместимост на типа влакно определя дали клемната кутия може да се адаптира към различни видове оптични влакна. Клемната кутия трябва да поддържа свързването на едномодови влакна (G.652D, G.655, G.657A и др.) и многомодови влакна (ОМ1, ОМ2, ОМ3, OM4). За оптични влакна с различни външни диаметри (като 0,25 мм покрити влакна, 0,9 мм плътно буферирани влакна, 2 мм/3 мм тръбни влакна и др.), фиксиращите и направляващите конструкции вътре в клемната кутия трябва да осигуряват добра адаптивност, за да се гарантира, че оптичните влакна не са подложени на допълнително напрежение в клемната кутия и се поддържа стабилна предавателна способност.
Параметрите на вида и количеството на адаптерите зависят от изискванията за интерфейс. Клемната кутия може да бъде конфигурирана с различни видове адаптери, като СК, ЛК, ФК, СТ и др. Сред тях, СК и ЛК адаптерите са широко използвани поради удобното им свързване и компактния размер. Броят на адаптерите съответства на капацитета на оптичните влакна на клемната кутия. Например, 24-жилна клемна кутия може да бъде конфигурирана с 24 СК адаптера или 48 ЛК адаптера (ЛК е дуплексен адаптер). Загубата при вмъкване на адаптера трябва да бъде ≤0,2dB, повторяемостта е ≥1000 вмъквания и извличания, а взаимозаменяемостта трябва да отговаря на стандартите на ИЕК, за да се гарантира, че адаптери от различни производители могат да се използват взаимозаменяемо.
III. Параметри на механичните характеристики
Клемната кутия за оптични влакна е подложена на различни механични сили по време на монтаж, транспортиране и употреба, а параметрите на механичните ѝ характеристики директно определят структурната стабилност и експлоатационния живот на клемната кутия.
Устойчивостта на удар е важен показател за измерване на способността на клемната кутия да устои на външни въздействия. Съгласно стандарта ИЕК 61300-2-2, клемната кутия трябва да издържи на изпитване за удар при свободно падане от височина 1 метър върху циментова замазка. След изпитването корпусът на клемната кутия не трябва да има пукнатини, деформации или други повреди, вътрешните компоненти не трябва да са разхлабени или да падат, а промяната на оптичните параметри трябва да бъде в допустимия диапазон (промяна на затихването при вмъкване ≤0,3dB). Клемните кутии, монтирани в шкаф, трябва да могат да издържат и на силата на удар по време на монтажа и поддръжката на оборудването в шкафа, а якостта на удар на предния им панел трябва да бъде ≥50N.
Компресионните характеристики са предназначени главно за клемни кутии, монтирани в стелаж. Когато са монтирани в стандартен шкаф, друго оборудване може да се постави върху клемната кутия, така че тя трябва да има определен компресионен капацитет. Съгласно индустриалните стандарти, клемните кутии, монтирани в стелаж, трябва да издържат на статично налягане от 500 N върху горната част в продължение на 1 час. След това корпусът не трябва да има видима деформация, вътрешната структура не трябва да е повредена и оптичните характеристики трябва да останат стабилни (промяна на затихването при вмъкване ≤0,2 дБ). Настолните и стенните клемни кутии имат относително по-ниски изисквания за компресионни характеристики, обикновено способни да издържат на статично налягане от 200 N, за да отговорят на нуждите на употреба.
Изпитването за вибрационна устойчивост се използва за симулиране на вибрационното въздействие на клемната кутия по време на транспортиране или употреба. Клемната кутия трябва да издържи на синусоидален вибрационен тест с честота 10-500Hz и амплитуда 0,35mm. В посока на вибрациите (хоризонтална и вертикална посока, по 1 час всяка), вътрешните компоненти на клемната кутия не трябва да са разхлабени, оптичната връзка не трябва да е прекъсната, а промяната на затихването при вмъкване след теста трябва да бъде ≤0,3dB. За клемни кутии, монтирани по протежение на транспортни средства (като метро, влакове), изискванията за вибрационна устойчивост са по-високи и те трябва да издържат на широкочестотни вибрации с честота 1-2000Hz.
Изпитването на якост на опън е насочено главно към входната част на оптичния кабел, като се тества якостта на връзката между клемната кутия и оптичния кабел. В зависимост от вида на оптичния кабел, изискванията за якост на опън на клемната кутия са различни: за външни оптични кабели клемната кутия трябва да издържи на опън ≥1500N; за вътрешни оптични кабели изискването за якост на опън е ≥500N. По време на изпитването на опън оптичният кабел не трябва да се издърпва от клемната кутия, корпусът на клемната кутия и вътрешната фиксираща конструкция не трябва да бъдат повредени, а промяната в оптичните характеристики трябва да бъде ≤0,2dB. Освен това, клемната кутия трябва да може да издържи и на определена странична сила на опън, с странична якост на опън ≥500N, за да се предотврати повреда на оптичния кабел от странична сила.
Уплътнителните характеристики са ключов параметър за механични характеристики, който гарантира, че вътрешността на клемната кутия не е засегната от външната среда, обикновено изразявано чрез ниво на защита (ИП ниво). Нивото на защита на вътрешните клемни кутии обикновено е IP54, което може да предотврати навлизането на прах и да повлияе на нормалната работа на оборудването, и може да издържи на водни пръски от всяка посока без повреди; нивото на защита на външните клемни кутии трябва да достигне IP65 или по-високо. Ниво IP65 означава, че кутията е напълно прахоустойчива и може да издържи на водни пръски под ниско налягане (вода, пръскана от дюза) без повреди. Клемните кутии, използвани в специални среди (като подводна или влажна среда), могат да достигнат ниво на защита IP68, което означава, че могат да бъдат потопени във вода за дълго време на определена дълбочина без проникване на вода. Уплътнителните характеристики се постигат главно чрез уплътнителния пръстен на корпуса на клемната кутия и уплътнителното устройство в зоната за кабелен вход. Уплътнителният пръстен обикновено е изработен от устойчив на стареене силиконов каучук с твърдост 60±5 Брег A, а степента на компресия се контролира между 20%-30%, за да се осигури добър уплътнителен ефект.
Параметрите на механичната издръжливост отразяват стабилността на работата на клемната кутия след дългосрочна употреба. Подвижните части, като например ключалката на вратата и пантата на клемната кутия, трябва да издържат ≥1000 отваряния и затваряния и след тези операции да поддържат добри заключващи характеристики и уплътняващи характеристики. Издръжливостта на адаптера при включване трябва да бъде ≥500 пъти, а промяната на затихването при вмъкване след 500 включване трябва да бъде ≤0,3dB, което гарантира стабилност на оптичната връзка при дългосрочна употреба.
IV. Параметри за адаптивност към околната среда
Клемната кутия с оптични влакна се използва в различни сложни среди, от сухи вътрешни помещения за оборудване до влажни открити среди. Параметрите ѝ за адаптивност към околната среда определят надеждната ѝ работоспособност при различни условия на околната среда.
Работният температурен диапазон е най-основният параметър за адаптивност към околната среда. Работната температура на вътрешните клемни кутии обикновено е -5℃~+40℃, подходяща за помещения с оборудване с постоянна температура или офис среда; външните клемни кутии трябва да имат по-широк работен температурен диапазон, обикновено -40℃~+65℃, за да се справят с екстремно високи и ниски температури. При температурния цикличен тест, клемната кутия трябва да претърпи 5 цикъла в диапазона -40℃~+65℃ (всеки цикъл включва 2 часа задържане при ниска температура, 2 часа задържане при висока температура и скорост на промяна на температурата ≤10℃/минута). След теста, промяната в оптичните характеристики на клемната кутия трябва да бъде ≤0,5dB, корпусът не трябва да има пукнатини, деформации или други повреди, а вътрешните компоненти не трябва да имат конденз.
Параметърът на относителна влажност отразява адаптивността на клемната кутия във влажна среда. Клемната кутия трябва да работи нормално в среда с относителна влажност от 5% до 95% (без конденз). Външните клемни кутии трябва да издържат и на кондензация от 95% до 100%. При изпитването с постоянна влажна топлина, клемната кутия се поставя в среда с температура 40℃ и относителна влажност 93% в продължение на 10 дни. След изпитването не трябва да има видима кондензация на водни пари вътре в клемната кутия, промяната в оптичните характеристики трябва да бъде ≤0,5dB, металните части не трябва да имат ръжда, а пластмасовите части не трябва да имат деформации или пукнатини.
Устойчивостта на солена мъгла е важен параметър за клемните кутии, използвани в крайбрежни райони или среди с промишлено замърсяване. Съгласно стандарта ИЕК 60068-2-11, клемната кутия трябва да се подложи на тест с неутрална солена мъгла при следните условия: температура 35℃, концентрация на солен разтвор 5%, pH стойност 6,5~7,2, непрекъснато пръскане в продължение на 48 часа. След теста металните части на клемната кутия не трябва да имат видима ръжда (степен на ръжда не по-ниска от 9), пластмасовите части не трябва да имат обезцветяване или напукване, промяната в оптичните характеристики трябва да бъде ≤0,5dB, а уплътнителните характеристики трябва да поддържат IP65 или по-висока степен.
Ултравиолетово устойчивостта е предназначена главно за клемни кутии, монтирани на открито. Дългосрочното излагане на слънчева светлина ще доведе до стареене на материала на корпуса. Корпусът на клемната кутия трябва да издържи на Ултравиолетово теста за стареене при следните условия: Ултравиолетово дължина на вълната 313nm~340nm, облъчване 0.71W/m², температура 60℃, време на теста 168 часа. След теста корпусът не трябва да има видими промени в цвета, напуквания или варене, степента на задържане на ударната якост трябва да бъде ≥80%, а уплътнителните характеристики не трябва да намаляват.
Прахоустойчивостта е гаранция за нормална работа на клемната кутия в запрашена среда. Според степента на прахоустойчивост ИП, степента IP6X означава, че клемната кутия е напълно прахоустойчива, без отлагане на прах вътре. При теста за прахоустойчивост клемната кутия трябва да се постави в тестова камера с концентрация на прах 2 кг/m³ за 8 часа. След теста отлагането на прах върху вътрешните компоненти трябва да бъде ≤0,1 g/m², а промяната в оптичните характеристики трябва да бъде ≤0,3 дБ, като се гарантира, че прахът няма да повлияе на предавателните характеристики на оптичните влакна и механичните характеристики на клемната кутия.
Корозионната устойчивост е основно за металните части на клемната кутия, като корпус, скоба, винтове и др. Повърхностната обработка на металните части трябва да отговаря на съответните стандарти. Обвивката от студеновалцувана стоманена плоча обикновено се обработва чрез поцинковане и електростатично пръскане, с дебелина на покритието ≥8μm и дебелина на покритието ≥60μm, а корозионната устойчивост трябва да премине 48-часов тест със солен спрей; частите от неръждаема стомана (като винтове) трябва да бъдат изработени от неръждаема стомана 304 или 316. Неръждаемата стомана 304 е подходяща за общи корозивни среди, докато неръждаемата стомана 316 е подходяща за силно корозивни среди (като крайбрежни райони) и има по-добра корозивна устойчивост от неръждаемата стомана 304.
Сеизмичните характеристики са важен параметър за клемните кутии, използвани в земетръсни райони. Клемната кутия трябва да издържа на определен сеизмичен интензитет. Съгласно Великобритания 50260-2013 Код за Сеизмичен Дизайн от Електрически Инструментииииии, в райони със сеизмичен интензитет от 8 градуса, клемната кутия трябва да издържа на сеизмични натоварвания с хоризонтално ускорение от 0,2g и вертикално ускорение от 0,1g. След сеизмичния тест, клемната кутия не трябва да има структурни повреди, промяната в оптичните характеристики трябва да бъде ≤0,5dB, а връзките не трябва да са хлабави.
V. Сертифициране за безопасност и параметри за опазване на околната среда
Като ключово оборудване в комуникационните мрежи, оптичната клемна кутия трябва да отговаря на съответните стандарти и изисквания за сертифициране по отношение на безопасността и опазването на околната среда, за да се гарантира безопасност по време на употреба и екологичност.
Сертифицирането за електрическа безопасност е важна гаранция за безопасността на клемната кутия. Металният корпус на клемната кутия трябва да има добри заземяващи характеристики, а съпротивлението на заземяване трябва да бъде ≤1Ω, за да се предотврати натрупването на статично електричество или електрическите изтичания, които да причинят вреда на оборудването и персонала. Клемните кутии, монтирани в запалими и експлозивни среди, трябва да преминат сертификация за взривобезопасност (като ATEX сертификация или IECEx сертификация), а степента на взривобезопасност на корпуса им не трябва да бъде по-ниска от Бивши d IIB T6, за да се гарантира, че няма да причинят експлозии в потенциално експлозивни среди. Освен това, изолационното съпротивление на клемната кутия трябва да бъде ≥1000MΩ (измерено при постоянно напрежение 500V), а диелектричната якост трябва да издържи на променливо напрежение 1500V за 1 минута без пробив или пренапрежение, осигурявайки добри електрически изолационни характеристики.
Параметрите за забавяне на горенето се използват за оценка на огнеустойчивостта на клемната кутия в случай на пожар. Класът на забавяне на горенето на материала на корпуса на клемната кутия трябва да достигне UL94 V-0, т.е. при вертикално изпитване за горене времето на горене на материала не трябва да надвишава 10 секунди всеки път, общото време на горене два пъти не трябва да надвишава 30 секунди и не трябва да има разтопени капчици, които да запалят обезмасления памук отдолу. За клемни кутии, монтирани във високи сгради или на места с много хора, забавянето на горенето е особено важно, тъй като може ефективно да забави разпространението на огъня и да спечели време за евакуация на персонала и гасене на пожара.
Параметрите за опазване на околната среда включват главно екологичността на материалите на клемната кутия, а спазването на изискванията на директивата RoHS (Директива за ограничение на опасните вещества) е основният стандарт. Съдържанието на вредни вещества като олово (Олово), живак (Живак), кадмий (CD), шествалентен хром (Cr6+), полибромирани бифенили (ПББ) и полибромирани дифенилови етери (ПБДЕ) в пластмасите, металите, електронните компоненти и други материали, използвани в клемната кутия, трябва да отговаря на изискванията за ограничения на RoHS (Директива за ограничение на опасните вещества) (ограниченията за олово, живак, шествалентен хром, ПББ и ПБДЕ са 0,1%, а ограничението за кадмий е 0,01%). Освен това, опаковъчните материали на клемната кутия трябва да използват рециклируеми и биоразградими материали за опазване на околната среда, за да се намали замърсяването на околната среда.
Устойчивостта на стареене на материалите също е важно въплъщение на опазването на околната среда и безопасността. Пластмасовите материали (като ABS, компютър), използвани в клемната кутия, трябва да са устойчиви на атмосферни влияния, да не стареят лесно, да не се обезцветяват или напукват при продължителна употреба, а времето им за окислителна индукция (ОИТ) трябва да бъде ≥20 минути (измерено при 200℃). Устойчивостта на стареене на гумения уплътнителен пръстен трябва да отговаря на стандарта ISO 188. След стареене при 100℃ в продължение на 70 часа, промяната на твърдостта не трябва да надвишава ±15 Брег A, скоростта на промяна на якостта на опън не трябва да надвишава ±30%, а скоростта на промяна на удължението при скъсване не трябва да надвишава ±50%, което осигурява надеждна дългосрочна уплътнителна производителност.
В обобщение, параметричните характеристики на оптичната клемна кутия обхващат много аспекти, като структурен дизайн, оптични характеристики, механични характеристики, адаптивност към околната среда и сертифициране за безопасност. Тези параметри са взаимосвързани и взаимодействат, като съвместно определят общата производителност и приложимите сценарии на клемната кутия. В действителния процес на избор е необходимо да се вземат предвид цялостно различните параметрични показатели според специфичните условия на приложение, видовете влакна, изискванията за капацитет и други фактори, и да се изберат най-подходящите продукти за клемна кутия, за да се осигури стабилна и ефективна работа на оптичната комуникационна мрежа. С непрекъснатото развитие на технологията за оптична комуникация, параметричните характеристики на оптичната клемна кутия също непрекъснато се оптимизират. В бъдеще тя ще се развива към по-висок капацитет, по-ниски загуби, по-силна адаптивност към околната среда и по-голяма защита на околната среда, осигурявайки по-надеждна гаранция за интерфейс за комуникационната мрежа от следващо поколение.
