电梯随行电缆中的光纤

本文概述了用于电梯的光纤的类型和用途，并解释了财务和技术优势，以及感知和实际安装挑战。 电梯通信的需求已经超越了告诉机房要行驶到哪一层的需求。 高清安防视频、电话、控制信号和音频（双向和“电梯音乐”）都由移动电缆中的某种专用通信电路承载。

传统上，有三种类型的电缆用于信号传输，包括：

• 同轴，主要用于 RG6 和 RG11 结构的视频
• 屏蔽线对，主要用于电话，通常由 20 美国线规 (AWG) 铜和编织铜屏蔽组成
• 光纤，可远距离传输任意数量的数字化语音、视频、音频和数据信号

同轴电缆和屏蔽对电缆已经存在了几十年，对于电梯工匠来说是众所周知的数量。 它们很容易连接到模拟相机、电话和扬声器。 然而，电梯中使用的更新设备被要求以更高的数据速率（增加带宽）承载越来越多的信号。 他们也在数字化运作。 虽然同轴电缆和屏蔽双绞线可以传输数字信号，但它们的传输效率不高。 光纤具有显着的带宽，适合承载快速的数字流量。

光纤以难以安装和操作昂贵而著称。 然而，低成本电子设备的突破（以及数字设备的普遍进步）以及安装硬件的改进，现在使光纤成为电梯通信的一个有吸引力的选择。

以太网、UTP 和移动电缆

以太网是数据布线的标准。 几乎所有现代设备都使用以太网协议进行通信。 以太网通常通过非屏蔽双绞线电缆 (UTP) 以 10 或 100 Mb/s (Base-T) 的速度运行，通常以其类别等级而闻名，例如 Cat 5e 或 Cat 6。

UTP 用于从设备到设备的长达 100 m 的数据传输。 UTP 通过绞合成对的实心 24-AWG 铜线来实现这一点。 这种扭曲的精度对性能至关重要，因为它是一种最大限度地减少构成电缆的四对电线之间串扰的机制。 对的任何解开都会降低信号。 当 UTP 安装在办公网络中时，应努力防止它像移动电缆一样悬垂、摇摆或弯曲。

有人可能会质疑UTP是否可以用于移动电缆。 这是值得怀疑的，因为移动电缆的不断弯曲可能会导致线对解开。 目前，第 620.11 和 620.12 条中定义的国家电气规范标准不允许在移动电缆中使用小于 20 AWG 的铜线。 然而，成缆光纤非常适合移动电缆使用，并提供一系列好处。

光纤的工作原理

光纤是一根细玻璃丝，可沿其长度方向引导光线。 光源，例如 LED 或激光器，将光脉冲注入光纤的一端。 光纤具有传输光的纤芯和折射率与“包含”光的纤芯不同的包层。 丙烯酸酯涂层增强了光缆的强度，而称为紧密缓冲层的塑料涂层覆盖在光纤上。 缓冲器增加了光纤直径并使其更易于处理，同时增加了机械保护。 光纤可以用电缆连接以获得更大的强度，尽管这在电梯应用中通常不需要。 为了在移动电缆不断弯曲期间进一步保护它，紧缓冲光纤覆盖有高强度芳纶纱和整体阻燃护套。

典型的光纤线路在传输端有一个电子设备，如摄像头。 来自设备的信号通过连接电缆（通常是同轴电缆或 UTP）传输，并通过电光转换器转换为光数字信号。 在接收端，光被转换回连接到设备（如监视器）或馈入数据系统的电子信号。

光纤的一个优点是它可以在比任何铜缆更远的距离传输高带宽信号（例如高清、闭路电视）。 根据所选的电子设备，来自多个摄像头、高清音频、紧急电话甚至驾驶室遥测的输入可以通过单根或一对光纤发送。 此外，光纤不受电干扰。

单模与多模

光在光纤中传播的路径称为“模式”。单模光纤的纤芯很细，通常为 6 微米（略大于红细胞的直径），光只能沿一条路径传播。多模光纤的纤芯较大——传统上为 62.5 微米，但新型光纤的纤芯可达 50 微米。较大的纤芯允许多达 300 条光传播路径。多模光纤的效率不如单模光纤，但更容易操作。

单模光纤是这两种技术中性能更高的。 它通常用于电信进行长距离传输，因为它可以在需要重复之前在 70 公里的距离内承载大量带宽。 强大的激光器用作波长为 1,310-1,550 nm 的单模电缆的光源。

工作距离较短（通常，多模光纤用于 1/4 或 1/3 英里的较短运行），多模光纤使用 LED 和垂直腔面发射激光器作为 850 纳米波长的光源。 直到几年前，在电梯中使用这些电子设备的成本还难以证明是合理的。 然而，这些及其相关设备的价格变得更加合理，使得电梯的高带宽传输在经济上可行。

多模是推荐用于电梯的光纤类型之一。 随着电子设备成本的降低，多模光纤更容易使用，连接器也更宽容。 这不排除使用单模电缆。 安装在迪拜哈利法塔的光缆在其多条光缆中的每条光缆中都有 14 根多模光纤和 XNUMX 根单模光纤，但单模光纤并未激活并放置以备将来使用。

多模光纤的工作范围可达数百米，远远超过 UTP 或任何其他铜缆类型。 作为一般规则，Draka Elevator Products 在其移动光缆中提供 62.5-µm 多模光纤，但也提供 50-µm 光纤作为选项。 应该注意的是，50 微米光纤提供更高的性能，数据速率高达每秒 100 GB（称为“激光优化”OM3 或 OM4 光纤），但 62.5 微米光纤应该足以满足电梯应用的需求。

连接化：认知与现实

除了费用之外，人们对光纤连接困难的看法也成为其实施的障碍。 然而，技术和工艺的改进使这个过程变得更容易。 有多种版本的光纤连接器，其中一些专为特定应用而设计。 它们包括一个套圈，将光纤端部垂直且牢固地放置在连接点、某种锁定机制和一个主体，以保护光纤并易于处理。 大多数设计将光纤端与光电子设备的输入或输出直接接触。

最常用的连接器是直头 (ST) 和方形连接器 (SC)。 ST 型是圆柱形卡口式连接器，可拧入到位并由弹簧压力固定。 一个缺点是，如果电缆被拉扯，则可​​能会中断数据流。 SC 锁定到位并提供非光学断开； 除非手动松开连接器上的锁定杆，否则连接不会中断。 两种类型都提供大致相同水平的光学性能。 

连接器通常带有安装在内部的所需光纤，并且连接器端部经过抛光以将信号损失降至最低。 从连接器伸出几英尺长的光纤。 该尾部通常焊接或“熔接”到移动光缆中的光纤上。 使用正确的设备和实践可以进行干净且低损耗的熔接。

该过程的概要包括以下步骤：

• 从移动电缆光纤的一小部分剥去缓冲层，露出光纤。
• 切割光纤末端以产生干净且垂直的切割。
• 将光纤套管放在切割的光纤上。
• 使用熔接器将连接器的光纤端连接到随行电缆的光纤端。
• 用保护套加固接头。
• 使用光源和功率计测试连接的损耗。

有关拼接过程的详细视频，请访问网站： www.youtube.com/watch?v=L8iXJiBtvuI.

熔接机可供出租或购买。 工具包、完整的端接工具包和培训课程可用于熔接。 需要注意的是，激光和 LED 会产生强大的红外光。 就像不应该接触带电的电线一样，也不应该直视光纤，因为它可能会导致严重的眼睛损伤。

结语

光纤是传送高带宽信号（尤其是视频）进出电梯的有益方式。 必要的电子设备既实惠又可靠。 首选光纤是 62.5 µm 多模光纤，尽管 50 µm 是使用 SC 或 ST 连接器的高速应用的可接受替代方案。 连接过程简单明了，可以快速掌握。