Оптоволоконный кабель тип доступа – 3. Сети доступа. Интегральные и оптические сети

Содержание

Типы и виды оптического кабеля. Классификация оптоволокна.

Когда был придуман и успешно запущен в «массы» оптический кабель, интернет получил новый фундаментальный фактор, позволивший мировой сети развиваться еще более быстрыми темпами. Созданный на основе принципа передачи информации через оптические сигналы данный тип кабеля связи обеспечил практически мгновенную передачу дата-массивов любого объема на громадные дистанции.


Век информационных технологий оперирует громадными массивами данных из самых разнообразных сфер нашей жизни. Мы обмениваемся в сети большими медиафайлами, госучреждения, банки, аэропорты, институты, компании, тысячи и сотни тысяч других субъектов каждую секунду передают и получают терабиты разнообразнейшей информации. И сегодня от каналов связи, кроме физической способности пропускать через себя такие колоссальные объемы, требуется еще и предельно высокая скорость обмена, которая иногда имеет критически важное значение.

Когда был придуман и успешно запущен в «массы» оптический кабель, интернет получил новый фундаментальный фактор, позволивший мировой сети развиваться еще более быстрыми темпами. Созданный на основе принципа передачи информации через оптические сигналы данный тип кабеля связи обеспечил практически мгновенную передачу дата-массивов любого объема на громадные дистанции. Фотоны движутся на скоростях близких к световым, почти не затухают, не чувствительны к электрошумам, их сложно перехватить. Волоконная оптика работает на высоких частотах, относительно компактна, довольно проста для масштабирования и монтажа.

Данный материал посвящен вопросу классификации оптических кабельных изделий связи, мы выделим их основные разновидности и расскажем об особенностях каждой их них.

Описание и конструкция


kabel_optica (3).jpg

Конструкция оптического кабеля

Как и силовые, оптоволоконные провода чрезвычайно разнообразны по конструкции, типам исполнения, сфере использования и прочим критериям. Оптический кабель, обеспечивающий интернет широкополосным каналом для транспортировки информации, обязательно имеет в своей конструкции такие элементы:

kabel_optica (5).jpg
  •   оптоволокна или стекловолоконные нити из высококачественного кварцевого стекла, которые скручены по продуманной схеме и представляют собой заключенную в оболочку сердцевину. По ней за счет последовательных и полных отражений распространяется свет. При этом сердцевина имеет высочайший уровень преломления, а оболочка – низкий,
  • оптический модуль – это центральная полимерная или металлическая трубка, в которой заключены хрупкие оптические волокна,
  • центральный силовой элемент из стеклопластика, стального каната, проволоки или стренги присутствует в многомодульных магистральных марках кабеля,
  • наружная защитная оболочка.

Кроме того, в конструкцию оптоволоконного изделия могут включаться:

  • армирующие арамидные нити, гофростальная или проволочная броня,
  • демпфирующие амортизаторы,
  • заполнители типа гидрофобных гелей или водоблокирующих нитей,
  • металлические проводники.

Также существуют марки оптического кабеля с тросом для подвешивания.

На видео приведен пример исполнения марки кабеля ДПЛ.

Классификация оптических кабелей и сфера их применения

В этом разделе мы выделим основные критерии, по которым раз

kabel-s.ru

ВОЛС, всё про волоконно-оптические линии связи!

ВОЛС

Самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи обладает оптическое волокно (диэлектрические волноводы). Волоконно-оптические кабели применяются для создания ВОЛС – волоконно-оптических линий связи, способных обеспечить самую высокую скорость передачи информации (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду).

Кварцевое стекло, являющееся несущей средой ВОЛС, помимо уникальных пропускных характеристик, обладает ещё одним ценным свойством – малыми потерями и нечувствительностью к электромагнитным полям. Это выгодно отличает его от обычных медных кабельных систем.

Данная система передачи информации, как правило, используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы (СКС), однако законченные СКС полностью из волокна встречаются реже – в силу высокой стоимости строительства оптических линий связи.

Применение ВОЛС позволяет локально объединить рабочие места, обеспечить высокую скорость загрузки Интернета одновременно на всех машинах, качественную телефонную связь и телевизионный приём.

Преимущества ВОЛС

ВОЛС

При грамотном проектировании будущей системы (этот этап подразумевает решение архитектурных вопросов, а также выбор подходящего оборудования и способов соединения несущих кабелей) и профессиональном монтаже применение волоконно-оптических линий обеспечивает ряд существенных преимуществ:

  • Высокую пропускную способность за счёт высокой несущей частоты. Потенциальная возможность одного оптического волокна – несколько терабит информации за 1 секунду.
  • Волоконно-оптический кабель отличается низким уровнем шума, что положительно сказывается на его пропускной способности и возможности передавать сигналы различной модуляции.
  • Пожарная безопасность (пожароустойчивость). В отличие от других систем связи, ВОЛС может использоваться безо всяких ограничений на предприятиях повышенной опасности, в частности на нефтехимических производствах, благодаря отсутствию искрообразования.
  • Благодаря малому затуханию светового сигнала оптические системы могут объединять рабочие участки на значительных расстояниях (более 100 км) без использования дополнительных ретрансляторов (усилителей).

Преимущества ВОЛС

  • Информационная безопасность. Волоконно-оптическая связь обеспечивает надёжную защиту от несанкционированного доступа и перехвата конфиденциальной информации. Такая способность оптики объясняется отсутствием излучений в радиодиапазоне, а также высокой чувствительностью к колебаниям. В случае попыток прослушки встроенная система контроля может отключить канал и предупредить о подозреваемом взломе. Именно поэтому ВОЛС активно используют современные банки, научные центры, правоохранительные организации и прочие структуры, работающие с секретной информацией.
  • Высокая надёжность и помехоустойчивость системы. Волокно, будучи диэлектрическим проводником, не чувствительно к электромагнитным излучениям, не боится окисления и влаги.
  • Экономичность. Несмотря на то, что создание оптических систем в силу своей сложности дороже, чем традиционных СКС, в общем итоге их владелец получает реальную экономическую выгоду. Оптическое волокно, которое изготавливается из кварца, стоит примерно в 2 раза дешевле медного кабеля, дополнительно при строительстве обширных систем можно сэкономить на усилителях. Если при использовании медной пары ретрансляторы нужно ставить через каждые несколько километров, то в ВОЛС это расстояние составляет не менее 100 км. При этом скорость, надёжность и долговечность традиционных СКС значительно уступают оптике.

Преимущества ВОЛС кабеля

  • Срок службы волоконно-оптических линий составляет полрядка четверти века. Через 25 лет непрерывного использования в несущей системе увеличивается затухание сигналов.
  • Если сравнивать медный и оптический кабель, то при одной и той же пропускной способности второй будет весить примерно в 4 раза меньше, а его объём даже при использовании защитных оболочек будет меньше, чем у медного, в несколько раз.
  • Перспективы. Использование волоконно-оптических линий связи позволяет легко наращивать вычислительные возможности локальных сетей благодаря установке более быстродействующего активного оборудования, причем без замены коммуникаций.

Область применения ВОЛС

Как уже было сказано выше, волоконно-оптические кабели (ВОК) используются для передачи сигналов вокруг (между) зданий и внутри объектов. При построении вешних коммуникационных магистралей предпочтение отдаётся оптическим кабелям, а внутри зданий (внутренние подсистемы) наравне с ними используется традиционная витая пара. Таким образом, различают ВОК для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки.

К отдельному виду относятся соединительные кабели: внутри помещений они используются в качестве соединительных шнуров и коммуникаций горизонтальной разводки – для оснащения отдельных рабочих мест, а снаружи – для объединения зданий.

Монтаж волоконно-оптического кабеля осуществляется с помощью специальных инструментов и приборов.

Технологии соединения ВОЛС

Длина коммуникационных магистралей ВОЛС может достигать сотен километров (например, при постройке коммуникаций между городами), тогда как стандартная длина оптических волокон составляет несколько километров (в том числе потому, что работа со слишком большими длинами в некоторых случаях весьма неудобна). Таким образом, при построении трассы необходимо решить проблему сращивания отдельных световодов.

Различают два типа соединений: разъёмные и неразъёмные. В первом случае для соединения применяются оптические коннекторы (это связано с дополнительными финансовыми затратами, и, кроме того, при большом количестве промежуточных разъёмных соединений увеличиваются оптические потери).

Для неразъёмного соединения локальных участков (монтажа трасс) применяются механические соединители, клеевое сращивание и сваривание волокон. В последнем случае используют аппараты для сварки оптических волокон. Предпочтение тому или иному методу отдаётся с учётом назначения и условий применения оптики.

Наиболее распространённой является технология склеивания, для которой используется специальное оборудование и инструмент и которая включает несколько технологических операций.

В частности, перед соединением оптические кабели проходят предварительную подготовку: в местах будущих соединений удаляются защитное покрытие и лишнее волокно (подготовленный участок очищается от гидрофобного состава). Для надёжной фиксации световода в соединителе (коннекторе) используется эпоксидный клей, которым заполняется внутреннее пространство коннектора (он вводится в корпус разъёма с помощью шприца или дозатора). Для затвердевания и просушки клея применяется специальная печка, способная создать температуру 100 град. С.

Преимущества ВОЛС кабеля

После затвердевания клея излишки волокна удаляются, а наконечник коннектора шлифуется и полируется (качество скола имеет первостепенное значение). Для обеспечения высокой точности выполнение данных работ контролируется с помощью 200-кратного микроскопа. Полировка может осуществляться вручную или с помощью полированной машины.

Самое качественное соединение с минимальными потерями обеспечивает сваривание волокон. Этот метод используется при создании высокоскоростных ВОЛС. Во время сваривания происходит оплавление концов световода, для этого в качестве источника тепловой энергии могут использоваться газовая горелка, электрический заряд или лазерное излучение.

Каждый из методов имеет свои преимущества. Лазерная сварка благодаря отсутствию примесей позволяет получать самые чистые соединения. Для прочной сварки многомодовых волокон, как правило, используют газовые горелки. Наиболее распространенной является электрическая сварка, обеспечивающая высокую скорость и качество выполнения работ. Длительность плавления различных типов оптовых волокон отличается.

Для сварочных работ применяются специальный инструмент и дорогостоящее сварочное оборудование – автоматическое или полуавтоматическое. Современные сварочные аппараты позволяют контролировать качество сварки, а также проводить тестирование мест соединения на растяжение. Усовершенствованные модели оснащены программами, которые позволяют оптимизировать процесс сварки под конкретный тип оптоволокна.

После сращения место соединения защищается плотно насаживаемыми трубками, которые обеспечивают дополнительную механическую защиту.

Сращивание ВОЛС

Ещё один метод сращивания элементов оптоволокна в единую линию ВОЛС – механическое соединение. Этот способ обеспечивает меньшую чистоту соединения, чем сваривание, однако затухание сигнала в данном случае всё-таки меньше, чем при использовании оптических коннекторов.

Преимущество этого метода перед остальными состоит в том, что для проведения работ используются простые приспособления (например, монтажный столик), которые позволяют проводить работы в труднодоступных местах или внутри малогабаритных конструкций.

Механическое сращивание подразумевает использование специальных соединителей – так называемых сплайсов. Существует несколько разновидностей механических соединителей, которые представляют собой вытянутую конструкцию с каналом для входа и фиксации сращиваемых оптических волокон. Сама фиксация обеспечивается с помощью предусмотренных конструкцией защёлок. После соединения сплайсы дополнительно защищаются муфтами или коробами.

Механические соединители могут использоваться неоднократно. В частности, их применяют во время проведения ремонтных или восстановительных работ на линии.

ВОЛС: типы оптических волокон

Оптические волокна, используемые для построения ВОЛС, отличаются по материалу изготовления и по модовой структуре света. Что касается материала, различают полностью стеклянные волокна (со стеклянной сердцевиной и стеклянной оптической оболочкой), полностью пластиковые волокна (с пластиковой сердцевиной и оболочкой) и комбинированные модели (со стеклянной сердцевиной и с пластиковой оболочкой). Самую лучшую пропускную способность обеспечивают стеклянные волокна, более дешёвый пластиковый вариант используют в том случае, если требования к параметрам затухания и пропускной способности не критичны.

По типу путей, которые проходит свет в сердцевине волокна, различают одно- и многомодовые волокна (в первом случае распространяется один луч света, во втором – несколько: десятки, сотни и даже тысячи).

  • Одномодовые волокна (SM) отличаются малым диаметром сердцевины, по которой может пройти только один пучок света.

ВОЛС: типы оптических волокон

  • Многомодовые волокна (MM) отличаются большим диаметром сердцевины и могут быть со ступенчатым или градиентным профилем. В первом случае пучки света (моды) расходятся по различным траекториям и поэтому приходят к концу световода в различное время. При градиентном профиле временные задержки различных лучей практически полностью исчезают, и моды идут плавно благодаря изменению скорости распространения света по волнообразным спиралям.

 

ВОЛС: типы оптических волокон - MM, многомодовые

Все современные ВОК (и одно-, и многомодовые), с помощью которых создаются линии передачи данных, имеют одинаковый внешний диаметр – 125 мкм. Толщина первичного защитного буферного покрытия составляет 250 мкм. Толщина вторичного буферного покрытия составляет 900 мкм (используется для защиты соединительных шнуров и внутренних кабелей). Оболочка многоволоконных кабелей для удобства работы окрашивается в различные цвета (для каждого волокна).

ВОЛС - Волоконно-оптическая система

 

Диагностика волоконно-оптических линий связи

Основным инструментом для диагностики волоконно-оптических линий связи является оптический рефлектометр. Пример работы с таким прибором смотрите в следующем видео:

Посмотреть примеры оборудования и статьи по теме ВОЛС на fibertop.ru.

 

Примеры оборудования

Аппараты для сварки оптоволокна (оптических волокон) Наборы инструментов для работы с волоконно оптическим кабелем Рефлектометры оптические Оптические наборы для тестирования ВОЛС Оптические тестеры Определители обрывов оптического волокна (локаторы повреждений, VFL)

 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

skomplekt.com

Волоконно-оптический кабель. Какие функции выполняет оптоволокно? Типы оптоволоконных кабелей

Автор Исхаков Максим На чтение 7 мин. Просмотров 702 Опубликовано

imouimou

Волоконно-оптический кабель. Какие функции выполняет оптоволокно? Типы оптоволоконных кабелейВолоконно-оптический кабель. Какие функции выполняет оптоволокно? Типы оптоволоконных кабелей

Волоконно-оптическая система работает путем передачи световых импульсов, генерируемых световым излучателем, расположенным на одном конце волокна. Эта система представляет собой структуру, состоящую из прозрачного, центрально расположенного сердечника из кварцевого стекла, окруженного оболочкой и специальным защитным покрытием.

Ниже вы узнаете какие функции выполняет волоконно-оптический кабель, детально рассмотрим преимущества оптоволокна, узнаем на какие виды он разделяется.

Оптическое волокно — строительство

Использование подходящих материалов в качестве сердечника и оболочки оптоволоконного кабеля, имеющих различные коэффициенты преломления, приводит к тому, что луч света движется только в ядре. Материал сердцевины имеет более высокий показатель преломления, и, таким образом, происходит полное внутреннее отражение света от оболочки до сердечника. Защитное покрытие изготовлено из термопластичных материалов для защиты оболочки. Различаются одномодовые и многомодовые волокна: в линиях электропередачи используются только одномодовые волокна, благодаря значительному снижению затухания, что важно для длинных линий.

одномодовые и многомодовые волокна оптического кабеляодномодовые и многомодовые волокна оптического кабеля

Задачи

Основной целью использования волоконно-оптических кабелей в электроэнергетике является обеспечение связи между силовыми подстанциями. Это связано с использованием современной автоматизации для защиты линий электропередач от воздействия короткого замыкания. Защитная автоматика расположена на каждой электростанции, и для обеспечения ее нормальной работы требуется быстрое соединение между станциями. Высоковольтные воздушные линии электропередачи (110 кВ) и сверхвысокого напряжения (220 и 400 кВ) имеют значительную протяженность. Использование большего количества оптоволокна в линиях электропередачи, дает возможность аренды оптоволоконных линий другим операторам. Это позволяет создать глобальную волоконно-оптическую сеть, предназначенную для коммерческого использования (Интернет, телекоммуникации, мультимедиа и т.д.).

На видео: Как работает оптоволокно?

Преимущества, виды и типы оптического волокна

Интенсивный рост использования волоконно-оптических кабелей в мире продолжается уже более 40 лет. Это связано со многими преимуществами волоконной оптики. Наиболее важными являются: очень высокая пропускная способность одного волокна, низкое затухание сигнала даже на очень больших расстояниях, малые размеры и небольшой вес, полная устойчивость к радиопомехам и электромагнитному полю. Из-за актуальных экологических проблем, важной особенностью волокон является отсутствие какого-либо воздействия на окружающую среду, что очень важно при проектировании оптоволоконных линий. Эти соединения в значительной степени надежны, просты в использовании, обеспечивают безопасность на рабочем месте и значительную эффективность, поэтому они становятся все более популярными.

Типы проводов с оптическими волокнами в линиях электропередач

Волоконно-оптические кабели производятся в виде пучков, содержащих от десятка до нескольких сотен волокон в одном пучке. Кабели с оптоволоконными кабелями могут использоваться в силовых линиях в качестве: фазные проводники (под напряжением) или молниеотводы (заземляющие потенциальные проводники) и самонесущие диэлектрические (дополнительные кабели в линии, содержащей только волоконно-оптические кабели). Существует несколько типов проводников, связанных с оптическими волокнами.
OPGW (Optical Ground Wire — оптический провод заземления) — молниеотводы, обычно используемые в воздушных линиях электропередачи напряжением 110 кВ.

С точки зрения конструкции, различают два типа проводов:

  • провода, состоящие из одной центральной трубки (из алюминиевой или нержавеющей стали), содержащей оптические волокна, и наружный слой из алюминиевых сплавов ,
  • шланги с раструбом из нержавеющей стали, они состоят из нескольких стальных проволок, образующих жилы и наружного слоя из алюминиевых сплавов. Оптические волокна помещаются в специальную трубку из нержавеющей стали и являются сердцевиной кабеля.

Наиболее важными преимуществами этих кабелей являются следующие:

  • возможность применения в существующих линиях (в место обычных из стали и алюминиевых проводов типа AFL), в большинстве случаев без необходимости усиления конструкции колонны,
  • простой монтаж, с использованием существующего кабеля,
  • надежность и долговечность.

ADSS (All Dielectric Self Supporting) — оптоволоконные кабели без металлических элементов. Они сделаны из центрально расположенного сердечника FRP в форме стержня, окруженного несколькими трубками, содержащими оптические волокна.
Между внутренней и внешней оболочкой кабеля находятся очень прочные арамидные волокна, которые придают кабелям ADSS соответствующую механическую прочность.

ADSS (All Dielectric Self Supporting)ADSS (All Dielectric Self Supporting)

Кабели ADSS характеризуются небольшим увеличением провисания. При выборе точки крепления кабелей ADSS, необходимо также учитывать распределение напряженности электрического поля между фазовыми проводами, так как в случае дождя или высокой влажности воздуха, наружная оболочка подвергается микроразрядам. Размещение проводов в зоне с слишком большим электрическим полем, приводит к быстрому разрушению их оболочки. Решением этой проблемы является использование полупроводниковых кабелей, которые из-за высокой напряженности электромагнитного поля обычно используются в линиях напряжением не более 110 кВ. При более высоком напряжении используются специальные кабели, изготовленные из материалов, устойчивых к воздействию электрического поля. При проектировании подвески кабелей ADSS на существующих линиях электропередач, необходимо учитывать дополнительное напряжение, воздействующее на несущие конструкции, и создать соответствующие усиления.

MASS (Metallic Aerial Self Supporting) — самонесущие кабели из алюминиевой стальной проволоки в сочетании с оптоволокном. Они очень похожи на кабели OPGW, но не являются молниеотводом или электрической функцией в линии. По этой причине кабели MASS обычно свисают чуть ниже, чем фазовые провода.

MASS (Metallic Aerial Self Supporting) оптикаMASS (Metallic Aerial Self Supporting) оптика
Данное решение является альтернативой стандартному способу крепления оптоволоконных кабелей в высоковольтных линиях и обычно используется, когда необходимо увеличить количество волокон в линии, а заменить существующие OPGW, OPPC или ADSS кабели либо невозможно, либо экономически нецелесообразно. Благодаря высокой механической прочности, небольшому весу и диаметру эти тросы немного увеличивают нагрузку на конструкцию столба.

Sky Wrap — диэлектрический оптоволоконный кабель, обмотанный вокруг традиционного молниеотвода или фазовой линии электропередачи. Он используется в ситуациях, когда существующий традиционный оптоволоконный кабель находится в хорошем состоянии и его замена на кабель OPGW экономически нецелесообразна или если существует необходимость увеличения количества волокон в установленном кабеле OPGW. Sky Wrap собирается с помощью специальных роботов с собственным приводом, перемещающихся по кабелю и дистанционно управляемых с земли. Преимуществом использования этих кабелей является: низкая дополнительная нагрузка на линии (значительно меньше, чем, например, у кабелей ADSS), низкая чувствительность к колебаниям (благодаря спиральной обмотке с контролируемым напряжением), возможность установки также на существующие кабели OPGW, простой и быстрый монтаж, низкая стоимость всей системы по сравнению с другими решениями. Кабели Sky Wrap также могут использоваться в линиях напряжением 15 кВ, после чего их монтаж выполняется с помощью робота.

На видео: Монтаж sky Wrap кабеля

ADL (All Dielectric Lashed Cables) — диэлектрические оптоволоконные кабели, прикрепляемые к молниеотводу с помощью кевларовой ленты. Они отличаются от Sky Wrap тем, что закреплены на несущем кабеле и фиксируется снизу. Установка осуществляется с помощью специального самоходного робота.

Использование волоконно-оптических кабелей в линиях электропередач

В линиях электропередач можно использовать различные типы кабелей, связанные с оптоволоконными кабелями. На выбор типа кабеля влияют многие факторы. Наиболее важными из них являются: напряжение в линии, наличие молниеотвода, тип, состояние и максимальное расстояние между опорными конструкциями линии, расположение линии в конкретной климатической зоны (посадка). Каждый тип трубы имеет определенный метод подвески на опорных конструкциях.

Кабельные аксессуары

Чтобы подвесить различные типы кабелей с оптическими волокнами в линиях электропередачи, необходимо использовать соответствующие аксессуары для проводника данного типа. Наиболее популярными кабелями, используемыми для подвески проводов, являются оплетка из стальной проволоки и дополнительные элементы оборудования, которые позволяют закрепить их на несущих конструкциях. Оптоволоконные кабели почти всегда требуют активной антивибрационной защиты, что исключает опасность, вызванную так называемыми ветровыми колебаниями. Чаще всего используются демпферы типа Stockbridge и специальные спиральные демпферы для кабелей ADSS. Соединение оптических изготавливаются путем их сварки, затем их помещают в специальные герметичные распределительные коробки (гильзы), закрепленные на несущих конструкциях линии.

демпферы типа Stockbridgeдемпферы типа Stockbridge

Специальное применение оптических волокон

Контроль температуры в кабельных линиях

Одним из интересных применений волоконно-оптических волокон является система DTS (Distributed Temperature Sensing), используемая для контроля температуры высоковольтных кабельных линий. Этот метод основан на изменении затухания специальных волокон в зависимости от их температуры. В обратном проводнике силовых кабелей размещаются такие оптические волокна, которые подключены к специальному устройству, обеспечивающему оперативный мониторинг температуры жилы кабеля и нарушения структуры в его окружении, например, при выполнении работ вблизи кабельной линии (здесь используется явление демпфирования волокна в зависимости от деформации волокна). Данная система может быть использована сетевыми операторами в чрезвычайных ситуациях, когда возникает временная необходимость в нагрузке ЛЭП большим током. Эта информация позволяет оператору сети спланировать выключение линии и выполнить соответствующие ремонтные работы заранее. .

Оптоволокно — контроль температуры фазных проводников в воздушных линиях

Аналогичное решение может быть использовано в воздушных линиях электропередач. Специальное оптическое волокно, помещенное в проводник типа OPPC, позволяет определять фактическую температуру фазовых проводников при заданных погодных условиях. Мониторинг позволяет диспетчеру динамически загружать линию и в более широкой перспективе, так называемое, интеллектуальное управление сетью или «умные сети».

bezopasnik.info

Проектирование ВОЛС для видеонаблюдения | ООО «Видеомакс»

Тему проектирования ВОЛС мы затрагивали в различных материалах и статьях на нашем сайте, которые относились к проектированию ЛВС, СКС, периметральных систем видеонаблюдения, и другие. Однако вопросов относительно проектирования ВОЛС для видеонаблюдения меньше не становится. Основной пул вопросов по проектированию ВОЛС: как выбрать тип кабеля, что такое класс волокна, какие разъемы использовать в уличном шкафу, что такое оптический кросс, оптический бюджет и т.д. и т.п. В этом материале мы сделали упор на практику.

Информации на тему построения ВОЛС в интернете большое количество. Мы не хотим повторяться и рассказывать о физических основах передачи данных по оптоволокну. В этой статье мы решили сконцентрироваться на методике проектирования - с чего начинать, что и в какой последовательности выбирать, какие расчеты необходимо выполнить. Попутно мы ответим на типовые вопросы.

Обратить внимание

Мы исходим из того, что читатель - специалист проектировщик, и имеет общее представление о компонентах ВОЛС, знаком с профессиональной терминологией, общепринятыми сокращениями, разбирается в топологиях сетей (звезда, кольцо).

Место ВОЛС в проектах видеонаблюдения

Если вы читаете эту статью, то скорее всего необходимость применения волоконно-оптических линий связи у вас уже сформировалась. Однако не лишним будет проговорить основные задачи, которые решает применение ВОЛС в системах видеонаблюдения.

  1. Расстояние между узлами превышает 100 м
    Если расстоянием между сетевыми узлами превышает 100 м, это первое показание к использованию ВОЛС для соединения узлов. Наиболее яркий тому пример - узлы для систем видеонаблюдения на периметре, где расстояния могут исчисляться километрами.

  2. Гальваническая изоляция
    Передача данных в ВОЛС осуществляется через стеклянное волокно, являющееся отличным изолятором. Если узлы расположены в разных зданиях, то использование оптики позволит избежать проблем с разностью потенциалов заземления. В дополнение к этому, кабели ВОЛС могут быть полностью диэлектрическими, что позволяет избежать части проблем связанных с атмосферным электричеством, которые могут быть на медных линиях.

  3. Устойчивость к ЭМ излучению
    Оптика невосприимчива к электромагнитному излучению. Если на объекте есть какие то энергетические, или электропередающие мощные устройства, то оптика позволит снять угрозу помех и наводок.

Существуют и другие способы решения части указанных выше задач, такие как, например: использование специальных модемов для медных кабелей, и использование радиоканала. Все эти способы больше подходят для особых ситуаций, когда кабельная инфраструктура уже имеется и прокладка новых линий может быть неоправданно дорогой, либо когда проложить никакие кабельные линии не возможно - не позволяют особенности ландшафта, либо иные причины. Если же ситуация стандартная, никаких особенностей нет, вы проектируете систему с нуля, то ВОЛС - наиболее разумный и надежный способ соединения удаленных узлов локальной сети.

Алгоритм проектирования ВОЛС

В общем случае - это четкая и простая последовательность действий, когда мы идем от имеющихся у нас данных, и на каждом шаге получаем новые сведения, двигаясь дальше.

Краткая последовательность действий: зная расстояние и скорость передачи данных, мы определяем стандарт (протокол связи), затем определяем тип и класс волокна согласно выбранному стандарту, далее составляем схему ВОЛС и выбираем компоненты согласно выбранному типу и классу волокна и условиям эксплуатации компонентов (улица, помещение и т.п.), далее рассчитываем затухания согласно требованиям стандартов и документации на компоненты, и в финале документируем в проекте.

Рассмотрим все этапы подробно. И начнем с выбора стандарта (протокола связи).

Выбор стандарта ВОЛС (протокола связи)

На момент выбора стандарта мы знаем длину линии и скорость передачи данных.

Набор стандартов ВОЛС приведен и описан в международных стандартах. На текущий момент последняя версия стандарта ISO/IEC 11801 2017. Это набор документов в части построения СКС для ЦОД, Домашних сетей, Индустриальных сетей, Стандартов на тестирование. Изучение стандартов вещь увлекательная, но нас интересуют конкретные указания для выбора стандартов передачи в ВОЛС. Для этих целей в стандарте на СКС приведены таблицы.

В таблицах мы видим соответствие длины линии и скорости. К примеру: 1000BASE-SX позволяет обеспечить передачу на скорости 1000Мбит/с на расстоянии до 550 м.

Внимание

Группа документов по стандарту ISO/IEC 11801 2017 распространяется на платной основе. Компания Видеомакс не в праве распространять документы стандарта, в связи с этим, в настоящей статье приведены только выдержки из стандарта ISO/IEC 11801 2017 в виде таблиц для практического применения.

Типовые вопросы раздела:

  1. Здесь столько одинаковых по скорости и расстоянию стандартов - какой мне выбрать?
    Если смотреть напрямую на пару Скорость-Расстояние, то можно найти схожие, однако они будут отличаться, к примеру, длиной волны (1000BASE-SX - 850нм, 1000BASE-LX - 1300 нм). Но какой все же выбрать? Здесь рекомендация простая: посмотрите какие протоколы поддерживаются в выбранном активном оборудовании. В большинстве случаев вам будет доступен ограниченный набор протоколов реализованных в SFP-модулях выбранного вендора.

  2. В таблицах характеристик вендора - производителя SFP-модулей указаны иные значения длин. Чему верить - стандарту или вендору?
    Наше мнение, что правильно ориентироваться на данные стандартов. В этом случае на участке ВОЛС спроектированном в соответствии со стандартом будет гарантированно работать активное оборудование любого вендора заявляющего соответствие стандарту.

  3. Что выбрать - многомодовое или одномодовое волокно?
    Именно в таком ключе вопрос ставить не корректно. Если длина участки оптоволоконной линии укладывается в Multimode (MM), требуемая скорость передачи данных обеспечивается одним из стандартов MM, выбранный вендор имеет в перечне SFP с соответствующим протоколом MM, то применение Single-mode (SM) неоправданно ничем. Использование SM всегда дороже, чем MM.

Выбрав стандарт, можно выбрать тип и класс волокна.

Выбор типа и класса волокна

Для начала устраним путаницу в терминологии, которую мы наблюдаем. А именно: тип и класс волокна.

Тип волокна. Всего существует два типа волокна: многомодовое или одномодовое, или Multimode (MM) и Single-mode (SM).

Не вдаваясь в физику процессов скажем просто: многомодовое волокно и все компоненты значительно дешевле, и сварка менее требовательна к качеству. Однако расстояния передачи данных у многомодового волокна ограничены, и не превышают 2000м для 100Мбит/с (100BASE-FX), и 550м для 1000Мбит/с (1000BASE-SX). Одномодовое волокно позволяет обеспечить высокоскоростную передачу данных на расстояния до нескольких десятков километров без репитеров.

Конструктивно, многомодовое и одномодовое волокно отличаются диаметром сердцевины.

Этой информации вполне достаточно для задач проектирования ВОЛС: мы понимаем характеристики MM и SM относительно расстояния передачи данных, и мы можем легко отличить их конструктивно: 50/125мкм - многомодовое волокно, 9/125мкм - одномодовое волокно. И не забываем, что для Multimode все значительно дешевле.

Класс волокна. Снова не будем вдаваться в физику и скажем, что чем выше класс волокна, тем выше допустимая скорость и расстояние, на которое можно передать данные. Класс волокна обозначается как OM1-OM5 для многомодового волокна, и OS1,OS2 - для одномодового. Существуют и другие классы относительно стандартов TIA, но мы их рассматривать не будем ввиду их малой распространенности. Чем выше цифра - тем выше классом волокно: ОМ4 - волокно более высокого класса, чем ОМ3.

Выбор класса волокна в большинстве случаев определен стандартом. Т.е. в рамках стандарта определено: на какое расстояние гарантируется передача данных при условии использования определенного класса волокна.

Одно замечание относительно класса волокна: классы ОМ1 и ОМ2 не рекомендованы к использованию согласно указаниям ISO/IEC 11801 2017. Поэтому ориентируемся сразу на ОМ3 для многомодового волокна.

В итоге, и тип и класс волокна мы определяем исходя из выбранного стандарта (протокола связи). Наша задача упрощается до минимума - смотрим таблицы параметров стандартов и определяемся сразу со всеми необходимыми данными: максимальное расстояние передачи информации, скорость, тип волокна, класс волокна. Зная эти базовые параметры переходим к проектированию линии связи.

Составляем схему ВОЛС. Выбираем компоненты

В общем случае схема ВОЛС состоит из набора типовых компонентов, комбинируя и составляя их решаются различные задачи. Проще всего проиллюстрировать состав компонентов на типовой схеме соединения с уличным узлом.

Пройдемся по схеме: SFP-модуль, установленный в коммутаторе соединяется патчкордом через проходной адаптер с пигтейлом. Волокно (хвостик) пигтейла сваривается с волокном в кабеле и место сварки защищается КДЗС. Запасы волокна наматываются на сплайс кассету. Сплайс кассета, места сварки, пигтейлы, проходные адаптеры и ввод кабеля размещаются в боксе. Далее оптоволоконный кабель проходя через границу здание-улица меняет свой тип согласно условиям эксплуатации через муфту. И далее в обратной последовательности кабель разделывается на кроссе, и волокна соединяется с другим активным оборудованием через SFP модуль.

Все компоненты должны строго соответствовать выбранному типу и классу волокна

Все компоненты в соединении двух активных устройств должны соответствовать определенному стандартом типу и классу. Считается, что если хоть один компонент в соединении используется классом ниже, то класс всей линии понижается до этого компонента. Скажем, если в многомодовой линии с классом ОМ4 применен патчкорд ОМ2, то класс всей линии принимается за ОМ2.

Кросс волоконно-оптической линии связи

Кросс ВОЛС, простым языком, это место разделки и сварки жил волоконно-оптического кабеля с волокнами от пигтейлов установленных в проходные адаптеры.

Бокс для кросса бывает настенный и для установки в 19-дюймовую стойку. Удобнее всего закладывать боксы со всем необходимым в комплекте: сплайс-кассетой, местом для размещения КДЗС, набором пластин под различные проходные адаптеры.

Проходные адаптеры предназначены для соединения пигтейла с патчкордом, где происходит физический контакт серцевин волокон. Проходные адаптеры отличаются по типу разъемов пигтейла и патчкорда, но чаще применяются проходные адаптеры рассчитанные под одинаковый тип разъема как пигтейла, так и патчкорда.

Проходной адаптер - обеспечивает физический контакт сердцевин оптических волокон пигтейла и патчкорда.

Тип оптического разъема выбирается исходя из указаний заказчика, предпочтений проектировщика и условий эксплуатации. Наибольшее распространение получили разъемы FC, SC и LC.

Выбор типа оптического коннектора (разъема) для оптического кросса не регламентируется, и остается за заказчиком или проектировщиком.

Самое надежное соединение - FC. Это завинчивающееся соединение с уплотнительным резиновым кольцом. Его применяют при наличии вибраций, для герметизации места соединения при неблагоприятных внешних условиях, например в уличном кроссе.

Самое удобное соединение - SC. Это крупный разъем удобный для частых коммутаций.

Самое компактное соединение - LC. Чаще всего это LC duplex - сдвоенный разъем LC. Именно такие разъемы применяются в большинстве SFP модулях. LC является де факто стандартом для внутренних кроссов высокой плотности.

Тип полировки оптических коннекторов определяет способ физического контакта сердцевин волокон в соединении. Существует два основных типа полировки - плоский (на самом деле сферический) и под углом с 8-9 градусов. Плоский PC, SPC, UPC - самый простой и недорогой обладает повышенными обратными отражениями. Разновидности полировки отличаются качеством и уровнем обратных отражений - минимальные отражения в UPC (-50дБ), максимальные в PC (-30дБ). Под углом APC - минимальные обратные отражения (-60дБ), и используется в одномодовых ВОЛС большой протяженности.

Всего существует два основных типа полировки - плоская (на самом деле сферическая) и под углом. Коннекторы с разными типом полировки не совместимы между собой!

Коннекторы с одним типом полировки, но разными по типам (PC, SPC, UPC) совместимы между собой и отличаются только качеством полировки.

Для многомодового волокна определен один тип полировки - PC, т.к. волны (моды) распространяются в многомодовом волокне не по прямой, а путем многократных переотражений и к месту соединения они могут подойти под разными углами, соответственно полировка под углом не приведет к уменьшению обратного отражения. При проектировании одномодовых ВОЛС тип полировки существенен, т.к. распространение одной моды происходит строго по прямой вдоль волокна.

Внимание

Категорически запрещается использование разных типов полировок в одном соединении одномодового волокна - могут образовываться сколы волокна, а уровень потерь такого соединения может привести к полной неработоспособности соединения.

Пигтейл представляет собой метровый отрезок оптического волокна разделанный с одной стороны на разъеме для установки в проходной адаптер, а с другой стороны - свободный конец предназначенный для сварки с жилой волоконно-оптического кабеля.

Пигтейл - это разъем с метровым "хвостом" оптического волокна для сварки с жилой волоконно-оптического кабеля.

КДЗС - комплект деталей защиты сростка. Представляет собой комплект из трех деталей: металлического стержня, клеевой трубки и термоусаживаемой трубки. При нагревании клеевая трубка полностью расплавляется надежно фиксируя место сварки, стержень придает прочность всей конструкции, а термоусаживаемая трубка выдавливает воздух и превращает соединение в монолит.

Скорее всего КДЗС у сварщиков имеются в достаточном количестве, но для порядка не лишним будет добавить эти материалы в спецификацию проекта. Комплекты бывают двух видов - длиной 40 и 60 мм. Наиболее распространены КДЗС 60 мм.

Патч-корд - соединяет разъемы активного оборудования (чаще всего SFP-модули) с разъемами в кроссе. Существует огромное разнообразие патч-кордов отличающихся типом и классом кабеля, длиной, типами разъемов с одной и с другой стороны. Вы наверняка сможете выбрать тот патч-корд, который обеспечит соединение вашего активного оборудования с выбранными вами разъемами в кроссе. Рекомендуется выбирать патч-корд в самом конце, когда уже определены все компоненты кросса и места размещения кросса и активного сетевого оборудования.

Оптический патч-корд рекомендуется выбирать в самом конце - когда скомпонован кросс, и определены места установки и кросса и активного оборудования ЛВС.

Компоновка сетевого узла ВОЛС на этом заканчивается. Выбор конкретных компонентов - рутинный процесс поиска нужной позиции в каталогах выбранного вендора - производителя СКС. Нередко мы встречаемся с тем, что специалисты, переходя в каталог компонентов и видя там тысячи разных позиций, испытывают сложности с выбором, и даже некий страх выбора чего то неправильного и неподходящего. Чаще всего проблемы с выбором возникают тогда, когда с одним из параметров специалист не определился. Например: мы знаем тип и класс волокна, начинаем выбирать пигтейл, и поиск по каталогу выдает с десяток разных пигтейлов отличающихся разъемом. Все верно - нужно было заранее определиться с типом разъема! И так далее.

Позиций в каталоге тысячи, а я один :(

Позиций в каталогах вендоров СКС огромное количество, но это не значит, что производитель над вами издевается, и заставляет делать мучительный выбор. Нет! Зная конкретные параметры, вы просто выбираете то, что нужно вам, и это будет ОДНА позиция.

В качестве иллюстрации алгоритма проектирования ВОЛС для видеонаблюдения специалистами компании Видеомакс подготовлено справочное пособие, где приведен пример выбора компонентов и проведены расчеты на реальной задаче. Ознакомиться со справочным пособием можно здесь >>>

Оставляйте запас волокон

Кабель на 4 или 8 волокон стоит практически одинаково, а вот если понадобиться расширить систему, если обнаружится брак или разрушение волокна в процессе эксплуатации, проложить дополнительный кабель может быть дорого, или даже невозможно. Запас можно оставлять в виде неразделанных жил. Однако при аварии необходимо будет осуществить сварку жил, что потребует и времени и ресурсов. Если оставлять запас в виде "темных волокон" (еще называемые "холодным" резервом) уже разделанных в кроссе на пигтейлы, то в случае аварии можно легко переключиться на проверенные и исправные линии и обеспечить возврат системы в рабочее состояние в считанные минуты.

Муфта волоконно-оптической линии связи

Муфта в ВОЛС используется для нескольких целей:

  • смена типа кабеля
    например с уличного на внутренний, с кабеля в грунте на воздушную ЛС и т.п.

  • удлинения
    когда заводской кабель имеет длину отрезка менее чем протяженность линии

  • ответвления
    когда необходимо часть жил направить в другую сторону

Муфта представляет собой конструкцию для сварки жил. Муфту выбирают исходя из внешних воздействующих факторов места размещения. Если муфта размещается внутри здания, то в качестве муфты может служить бокс для оптического кросса. Важно при этом учесть возможность крепления того количества кабелей, которое планируется соединить, и размещения КДЗС всех сварок. При этом, даже если производится ответвление, то стандартно все волокна свариваются заново - как входящего кабеля, так и всех выходящих. Однако существуют муфты, в которых осуществляется только лишь ответвление части жил, а часть проходит напрямую, но в этом случае магистральный кабель должен быть многомодульным, т.к. разделка должна осуществляться для всех волокон из одной модульной трубки (см. далее конструкции волоконно-оптических кабелей).

При выборе муфт рекомендуется предпочтение отдавать моделям имеющим в комплекте все необходимое: корпус, механизмы крепления кабелей, сплайс-кассету, места размещения КДЗС.

Оставляйте запас кабеля перед кроссом и муфтами

Требование стандартов - оставлять запас перед кроссом не менее 3-х метров. Об этом должны знать монтажники, однако будет не лишним указать на обеспечение запасов непосредственно в проекте. К тому же, расчет затухания нужно вести с учетом всех запасов, включая запас на сплайс кассете.

Волоконно-оптический кабель

Основная стоимость волоконно-оптического кабеля - это его конструкция. Само по себе волокно - это обычное кварцевое стекло (диоксид кремния) - достаточно хрупкий материал, который нужно защищать от внешних физических воздействий. Именно по защите от внешних воздействий, а соответственно и условиям эксплуатации, и принято разделять кабели:

  • для прокладки внутри зданий

  • для кабельной канализации небронированный

  • для кабельной канализации бронированный

  • для укладки в грунт

  • подвесной самонесущий

  • подвесной с тросом

Выбор кабеля достаточно очевиден, и в каталогах можно увидеть назначение кабеля. Вам остается только выбрать нужный кабель исходя из количества жил (напоминаем про запас), типа волокна (одномод или многомод), и класса волокна (OS1, OS2 или OM3-OM5).

Внимание

При вводе уличного кабеля в здание в обязательном порядке необходимо перейти на внутренний тип кабеля. Это требования нормативных документов в области противопожарной защиты. Переход с одного типа кабеля на другой осуществляется с использованием муфты. Внутренний кабель чаще всего помечается аббревиатурой LSZH, но имейте в виду, что гарантию на возможность применения кабеля внутри помещений обеспечит только специальный сертификат соответствия требованиям технического регламента о пожарной безопасности, который должен быть у производителя.

Самая простая конструкция обеспечивающая достаточную защиту при укладке на лотки, в помещениях.

Пример многомодульного волоконно-оптического кабеля с силовым элементом:

Центральный силовой элемент используется в многомодульных кабелях для придания дополнительной прочности на изгиб. Если кабель заявлен как самонесущий для воздушной прокладки, силовой элемент должен быть выполнен из диэлектрика: стеклопластик, или арамидные нити. Для прокладки в канализации кабель должен дополнительно оснащаться гидрофобным наполнителем для защиты от влаги.

Пример бронированного многомодульного волоконно-оптического кабеля с силовым элементом:

В качестве брони могут использоваться бронированная лента, либо проволока. Считается, что лента - достаточная защита, например, от грызунов. Проволочная броня используется при значительных механических воздействиях при укладке и эксплуатации, например, в подвижных грунтах, в мокрых грунтах и т.п.

Пример самонесущего многомодульного волоконно-оптического кабеля с силовым элементом и металлическим тросом для подвеса.

Обычно применяется когда пролеты между опорами не превышают 50-70 метров.

Типовые вопросы раздела:

  1. Есть SFP с подключением одного волокна. Чем они хуже или лучше?
    Это SFP модули способные в одном волокне работать на разных длинах волн для приема и передачи. Они дороже обычных дуплексных работающих на приме и передачу по отдельным волокнам. К тому же, такие комплекты разделяются на т.н. Master и Slave. Если мы проектируем систему с нуля гораздо проще и дешевле обеспечить ВОЛС достаточным количеством линий для полноценного дуплексного соединения по двум волокнам.

  2. Зачем нужен кросс? Нельзя ли сразу воткнуть волокно в SFP модуль?
    Существуют технологии полевой заделки, когда волокно скалывается и помещается непосредственно в специальный разъем наполненный гелем. Нет ни сварки, ни склейки. Однако такие разъемы дорогие (стоимость нескольких разъемов сопоставима со стоимостью кросса), обладают большими потерями (отсутствует гарантированное соединение в виде сварки), оптоволоконная жила остается не защищенной от механических воздействий и может треснуть. Такую технологию используют тогда, когда нужно быстро обеспечить соединение буквально в поле. Если система монтируется по проекту, и с нуля, то разумнее закладывать надежные решения согласно стандартам СКС.

  3. У меня топология звезда. Как лучше - тянуть многожильный магистральный кабель и ответвлять с использованием муфт, либо к каждому узлу тянуть отдельный кабель?
    Лучше и надежнее протянуть отдельный кабель от каждого узла. Особенно в системах, где количество узлов не велико, и расстояния ограничены единицами километров. По стоимости это может быть дороже, однако по пути следования жилы будут отсутствовать места сварки и лишние потери в муфтах. Если же расстояния между узлами очень большие, то использование промежуточных муфт для ответвления может быть дешевле. Предлагаем в каждом конкретном случае производить экономический расчет включая стоимость прокладки отдельных кабелей, стоимость разделки кабеля и сварки муфт.

  4. Есть кабель универсальный - уличный и внутренний. Нужна ли в этом случае муфта на входе в здание?
    В этом случае муфта не нужна. Однако у большинства вендоров выбор конструкций универсальных кабелей ограничен.

Схема ВОЛС определена, все компоненты выбраны. Далее согласно алгоритма проектирования ВОЛС необходимо произвести расчет затуханий.

Расчет затуханий (вносимых потерь) в ВОЛС

Строго говоря расчет затуханий можно выполнять сразу после формирования структурной схемы ВОЛС, когда нам уже известны и длина сегментов, и количество муфт, и количество коннекторов.

Расчет затуханий проводится по формуле:

Вносимые потери волоконно-оптических линий — ILл = ILк +ILкн +Ilм

ILк - потери в кабеле: ILк = ILCк * Lк,

где

Lк - длина кабеля, км. При расчете длины линии следует учитывать запасы перед кроссами - 3м, до и после муфт - по 3м, на сплайс-кассетах - по 1 м;

ILCк - коэффициент вносимых потерь кабеля, дБ/км. Данные берутся из характеристик кабеля по спецификациям производителя.

ILкн - потери в коннекторах: Lкн = Nп * ILCкн,

где

Nп — число пар коннекторов в линии. Фактически - число соединений патч-кордов с пигтейлами. В типовой линии таких соединений всего два - на кроссах в одном и другом узлах;

ILCкн — коэффициент вносимых потерь коннекторов. Регламентируется стандартом. Определяется по соответствующим таблицам из стандартов.

Максимальные потери в оптических соединителях согласно стандарта. Не зависят от типа волокна.

в муфтах: ILм = Nм * ILCм

где

Nм — число муфт в линии. Фактически - количество сварок в линии. Соответственно, в расчет берутся не только сварки в муфтах, но и сварки в кроссах. Об этом часто забывают.

ILCм — коэффициент вносимых потерь муфты. Регламентируется стандартом. Определяется по соответствующим таблицам из стандартов.

Максимальные потери в муфтах (сварках) согласно стандарта. Не зависят от типа волокна.

После расчетов полученные значения сравниваются со значениями максимальных потерь регламентируемые стандартом.

Полученные значения должны быть меньше. Если расчетные значения превысили требования стандартов можно перейти на волокно выше классом, например с ОМ3 на ОМ4, перейти с многомода на одномод выбрав другой протокол.

Типовые вопросы раздела:

  1. В стандарте приведены значения затуханий сильно больше, чем в реальности. Можно ли производить расчет по реальным данным измерений?
    И у вас, как у проектировщика, и у монтажника есть один ориентир - стандарт. И вы, и он, защищены требованиями стандартов, что создает гарантию выполнения задачи. Расчет по стандарту гарантирует, что в самом наихудшем случае соединение продолжит функционировать без ухудшения параметров скорости и стабильности.

  2. Расчет показывает, что я могу удлинить линию на многомодовом кабеле более 550м предусмотренных протоколом. Так будет работать?
    Скорее всего работать не будет. Ограничение максимального расстояния обусловлено не столько параметрами затухания и мощностью передатчиков, а межмодовой дисперсией, которая на расстояниях более 550м достигает критических значений.

  3. Почему в расчете не учитывается бюджет мощности SFP модуля? Методика рассчитана на обеспечение требований стандартов. Это означает, что любое оборудование для которого заявлено соответствие протоколу согласно стандарта будет функционировать на спроектированной ВОЛС. Если вы проводите расчет под конкретного производителя, то в качестве значения максимального затухания можно использовать бюджет мощности SFP модуля. Но в этом случае линия будет гарантированно работать только с выбранным SFP модулем, и в случае замены модуля на другой, необходимо будет подбирать модуль с аналогичны бюджетом мощности.

В таблице пример бюджета мощности для SFP модулей Allied Telesis.

Когда все материалы выбраны и расчет затухания показал, что мы в рамках стандартов, можно переходить к документированию.

Документирование в проекте

В комплект проектной документации в обязательном порядке должны входить:

  • схема ВОЛС;

  • спецификация материалов;

  • указания к монтажу кабеля: минимальные радиусы изгиба, допустимое растяжение кабеля при укладке, и минимальная температура воздуха при укладке. Информацию можно взять из спецификации кабеля;

  • указания на формирование запасов кабеля перед кроссом, и на сплайс-кассете.

Если проектируется воздушная линия связи, то в обязательном порядке необходимо выполнить расчет максимального растяжения кабеля между опорами. Расчет довольно сложный, и рекомендуется его осуществлять в специальных программных комплексах, которые учитывают, в том числе, географический регион, и время монтажа для учета температурных растяжений кабеля.

Привести пример полной проектной документации ВОЛС по описанным выше требованиям мы, к сожалению, в настоящий момент не можем. Надлежащее оформление - редкость. Однако мы готовим информацию по учебному проекту системы видеонаблюдения, где будет выделенная часть по ВОЛС, которую мы обещаем оформить по всем правилам. Учебный проект будет презентован на нашем канале в YouTube. Для получения уведомления о добавлении учебного проекта на сайт регистрируйтесь.

Заключение

В статье рассмотрены основные моменты проектирования ВОЛС. В статье не рассмотрены такие моменты как тип буферного покрытия волокна, учет обратных отражений, особенности выбора SFP модулей. Однако в большинстве случаев, это вам не понадобится, и стандартный выбор из предлагаемых вендорами вариантов вам подойдет.

В дополнение, существует большое количество решений и технологий от производителей СКС, которые могут в той или иной ситуации быть удобнее, дешевле, проще. Для локальных сетей внутри здания удобны претерминированные решения. При строительстве сетей в зданиях с дальнейшим расширением, существует возможность применения полых трубок с целью прокладки в них волокон впоследствии (т.н. "задувка" волокон). Что бы быть в курсе всего спектра решений различных вендоров, и применять наиболее подходящие решения для вашего проекта необходимо быть в постоянном контакте с производителем, регулярно посещать выставки, конференции, вебинары, получать дайджесты, следить за обновлением информации, и конечно же периодически проходить обучение.

Постоянное развитие и пополнение себя новыми знаниями - гарантия успеха в любом деле, не говоря уже о деле проектирования сложных и высокотехнологичных инженерных систем коими, безусловно, являются системы видеонаблюдения.

Обратить внимание

Специалисты компании Видеомакс готовы помочь и определиться с основными проектными решениями, оптимальной схемой СКС, проверить выбор оборудования и компонентов на совместимость. Нам важно, что бы проекты с применением VIDEOMAX были самыми современными, а системы видеонаблюдения функционировали долгое время без сбоев.

Если у вас остались вопросы и требуется помощь в проектировании систем видеонаблюдения, вы можете обратиться за консультацией в отдел поддержки проектировщиков компании Видеомакс по телефону 8 800 302-55-46, либо отправив письмо на email: [email protected] Все консультации бесплатны!

Если проект уже готов вы можете прислать его на аудит заполнив специальную форму в личном кабинете. Требуется авторизация.

В качестве иллюстрации алгоритма проектирования ВОЛС для видеонаблюдения специалистами компании Видеомакс подготовлено справочное пособие, где приведен пример выбора компонентов и проведения расчетов на реальной задаче. Ознакомиться со справочным пособием можно здесь >>>

Подробно тему проектирования ВОЛС для систем видеонаблюдения мы рассмотрели в нашем вебинаре. Для практиков будет полезна вторая часть вебинара целиком посвященная расчету ВОЛС и выбору компонентов на реальном примере.

При подготовке статьи использовались материалы учебного курса Hyperline СКС.


www.videomax-server.ru

Какие виды оптоволоконных кабелей существуют и чем они отличаются?


В нескольких своих постах, опубликованных более года назад, я поднял такую интересную для многих и чем-то захватывающую тему, как магистральные оптоволоконные кабели связи, в частности, тему «подводной» оптики. Информация в данных публикациях была неполной, торопливой и разрозненной, так как статьи писались «на коленке» во время обеденного перерыва. Сейчас я бы хотел поделиться структурированным и, насколько это возможно, полным материалом по теме оптики, с максимумом вкусных подробностей и гик-порно, от которых на душе любого технаря станет тепло.

Вы готовы?

Условная классификация


В отличие от всем нам знакомой витой пары, которая вне зависимости от места применения имеет примерно одну и ту же конструкцию, оптоволоконные кабели связи могут иметь значительные отличия исходя из сферы применения и места укладки.

Можно выделить следующие основные виды оптоволоконных кабелей для передачи данных исходя из области применения:

  • Для прокладки внутри зданий;
  • для кабельной канализации небронированный;
  • для кабельной канализации бронированный;
  • для укладки в грунт;
  • подвесной самонесущий;
  • с тросом;
  • подводный.

Наиболее простой конструкцией обладают кабели для прокладки внутри зданий и канализационный небронированный, а самыми сложными — для прокладки в землю и подводные.

 

Кабель для прокладки внутри зданий

Оптические кабели для прокладки внутри зданий разделяют на распределительные, из которых формируется сеть в целом, и абонентские, которые используются непосредственно для прокладки по помещению к конечному потребителю. Как и витую пару, прокладывают оптику в кабельных лотках, кабель-каналах, а некоторые марки могут быть протянуты и по внешним фасадам зданий. Обычно такой кабель заводят до межэтажной распределительной коробки или непосредственно до места подключения абонента.

Конструкция оптоволоконных кабелей для прокладки в зданиях включает в себя оптическое волокно, защитное покрытие и центральный силовой элемент, например, пучок арамидных нитей. К оптике, прокладываемой в помещениях, есть особые требования по противопожарной безопасности, такие как нераспространение горения и низкое дымовыделение, поэтому в качестве оболочки для них используется не полиэтилен, а полиуретан. Другие требования — это низкая масса кабеля, гибкость и небольшой размер. По этой причине многие модели имеют облегченную конструкцию, иногда с дополнительной защитой от влаги. Так как протяженность оптики внутри зданий обычно невелика, то и затухание сигнала незначительно и влияние на передачу данных оно не оказывает. Число оптических волокон в таких кабелях не превышает двенадцати.

Также существует и своеобразная помесь «бульдога с носорогом» — оптоволоконный кабель, который содержит в себе, дополнительно, еще и витую пару.

Небронированный канализационный кабель

Небронированная оптика используется для укладки в канализации, при условии, что на нее не будет внешних механических воздействий. Также подобный кабель прокладывается в тоннелях, коллекторах и зданиях. Но даже в случаях отсутствия внешнего воздействия на кабель в канализации, его могут укладывать в защитные полиэтиленовые трубы, а монтаж производится либо вручную, либо при помощи специальной лебедки. Характерной особенностью данного типа оптоволоконного кабеля можно назвать наличие гидрофобного наполнителя (компаунда), который гарантирует возможность эксплуатации в условиях канализации и дает некоторую защиту от влаги.

 

Бронированный канализационный кабель

Бронированные оптоволоконные кабели используются при наличии больших внешних нагрузок, в особенности, на растяжение. Бронирование может быть различным, ленточным или проволочным, последнее подразделяется на одно- и двухповивное. Кабели с ленточным бронированием используются в менее агрессивных условиях, например, при прокладке в кабельной канализации, трубах, тоннелях, на мостах. Ленточное бронирование представляет собой стальную гладкую или гофрированную трубку толщиной в 0,15-0,25 мм. Гофрирование, при условии, что это единственный слой защиты кабеля, является предпочтительным, так как оберегает оптоволокно от грызунов и в целом повышает гибкость кабеля. При более суровых условиях эксплуатации, например, при закладке в грунт или на дно рек используются кабели с проволочной броней.

Кабель для укладки в грунт

Для прокладки в грунт используют оптические кабели с проволочной одноповивной или двухповивиной броней. Также применяются и усиленные кабели с ленточным бронированием, но значительно реже. Прокладка оптического кабеля осуществляется в траншею или с помощью кабелеукладчиков. Более подробно этот процесс расписан в моей второй статье по этой теме, где приводятся примеры наиболее распространенных видов кабелеукладчиков. Если температура окружающей среды ниже отметки в -10 оС, кабель предварительно прогревают.

В условиях влажного грунта используется модель кабеля, оптоволоконная часть которого заключена в герметичную металлическую трубку, а бронеповивы проволоки пропитаны специальным водоотталкивающим компаундом. Тут же в дело вступают расчеты: инженеры, работающие на укладке кабеля, не должны допускать превышения растягивающих и сдавливающих нагрузок сверх допустимых. В противном случае, сразу или со временем, могут быть повреждены оптические волокна, что приведет кабель в негодность.

Броня влияет и на значение допустимого усилия на растяжение. Оптоволоконные кабели с двухповивной броней могут выдержать усилие от 80 кН, одноповивные — от 7 до 20 кН, а ленточная броня гарантирует «выживание» кабеля при нагрузке не менее 2,7 кН.

 

Подвесной самонесущий кабель

Подвесные самонесущие кабели монтируются на уже существующих опорах воздушных линий связи и высоковольтных ЛЭП. Это технологически проще, чем прокладка кабеля в грунт, но при монтаже существует серьезное ограничение — температура окружающей среды во время работ не должна быть ниже — 15 оС. Подвесные самонесущие кабели имеют стандартную круглую форму, благодаря которой снижаются ветровые нагрузки на конструкцию, а расстояние пролета между опорами может достигать ста и более метров. В конструкции самонесущих подвесных оптических кабелей обязательно присутствует ЦСЭ — центральный силовой элемент, изготовленный из стеклопластика или арамидных нитей. Благодаря последним оптоволоконный кабель выдерживает высокие продольные нагрузки. Подвесные самонесущие кабели с арамидным нитями используют в пролетах до одного километра. Еще одно преимущество арамидных нитей, кроме их прочности и малом весе, заключается в том, что арамид по природе своей является диэлектриком, то есть кабели, изготовленные на его основе безопасны, например, при попадании молнии.

В зависимости от строения сердечника различают несколько типов подвесного кабеля:

 

  • Кабель с профилированным сердечником — содержит оптические волокна или модули с этими волокнами – кабель устойчив к растяжению и сдавливанию;
  • Кабель со скрученными модулями — содержит оптические волокна, свободно уложенные, кабель устойчив к растяжениям;
  • Кабель с одним оптическим модулем – сердечник данного типа кабеля не имеет силовых элементов, поскольку они находятся в оболочке. Такие кабели обладают недостатком, связанным с неудобством идентификации волокон. Тем не менее, они обладают меньшим диаметром и более доступной ценой.

 Оптический кабель с тросом

Оптические кабеля с тросом — это разновидность самонесущих кабелей, которые также используются для воздушной прокладки. В таком изделии трос может быть несущим и навивным. Еще существуют модели, в которых оптика встроена в грозозащитный трос.

Усиление оптического кабеля тросом (профилированным сердечником) считается достаточно эффективным методом. Сам трос представляет собой стальную проволоку, заключенную в отдельную оболочку, которая в свою очередь соединяется с оболочкой кабеля. Свободное пространство между ними заполняется гидрофобным заполнителем. Часто такую конструкцию оптического кабеля с тросом называют «восьмеркой» из-за внешнего сходства, хотя лично у меня возникают ассоциации с перекормленной «лапшой». «Восьмерки» применяют для прокладки воздушных линий связи с пролетом не более 50-70 метров. В эксплуатации подобных кабелей есть некоторые ограничения, например, «восьмерку» со стальным тросом нельзя подвешивать на ЛЭП. Надеюсь, объяснять, почему именно, не нужно.

Но кабели с навивным грозозащитным тросом (грозотросом) спокойно монтируются на высоковольтных ЛЭП, крепясь при этом к проводу заземления. Грозотросный кабель используется в местах, где есть риски повреждения оптики дикими животными или охотниками. Также его можно использовать на больших по дистанции пролетах, чем обычную «восьмерку».

 

Подводный оптический кабель

Данный тип оптических кабелей стоит в сторонке от всех остальных, так как прокладывается в принципиально иных условиях. Почти все типы подводных кабелей, так или иначе, бронированы, а степень бронирования уже зависит от рельефа дна и глубины залегания.

Различают следующие основные типы подводных кабелей (по типу бронирования):

 

  • Не бронирован;
  • Одинарное (одноповивное) бронирование;
  • Усиленное (одноповивное) бронирование;
  • Усиленное скальное (двухповивное) бронирование;

Подробно конструкцию подводного кабеля я рассматривал больше года назад, поэтому тут приведу только краткую информацию с рисунком:

 

  1. Полиэтиленовая изоляция.
  2. Майларовое покрытие.
  3. Двухповивное бронирование стальной проволокой.
  4. Алюминиевая гидроизоляционная трубка.
  5. Поликарбонат.
  6. Центральная медная или алюминиевая трубка.
  7. Внутримодульный гидрофобный заполнитель.
  8. Оптические волокна.

Как не парадоксально, прямой корреляции бронирования кабеля с глубиной залегания нет, так как армирование защищает оптику не от высоких давлений на глубине, а от деятельности морских обитателей, а также сетей, тралов и якорей рыболовецких судов. Корреляция эта, скорее, обратная — чем ближе к поверхности, тем больше тревог, что явно видно по таблице ниже:

Таблица типов и характеристик подводных кабелей в зависимости от глубины укладки

Производство


Теперь, когда мы познакомились с наиболее распространенными видами оптоволоконных кабелей, можно проговорить и о производственном процессе всего этого зоопарка. Все мы знаем об оптоволоконных кабелях, многие из нас имели с ними дело лично (как абоненты и как монтажники), но как становится ясно из информации выше, оптоволоконные, в особенности магистральные, кабели могут серьезно отличаться от того, с чем вы имели дело в помещении.

Так как для прокладки оптоволоконной магистрали требуются тысячи километров кабеля, их производством занимаются целые заводы.

 

Изготовление оптоволоконной нити

Все начинается с производства главного элемента — оптоволоконной нити. Производят это чудо на специализированных предприятиях. Одной из технологий производства оптической нити является ее вертикальная вытяжка. А происходит это следующим образом:

  • На высоте в несколько десятков метров в специальной шахте устанавливается два резервуара: один со стеклом, второй, ниже по шахте, со специальным полимерным материалом первичного покрытия.
  • Из узла прецизионной подачи заготовки или, проще говоря, первого резервуара с жидким стеклом, вытягивается стеклянная нить.
  • Ниже нить проходит через датчик диаметра волоконного световода, который отвечает за контроль диаметра изделия.
  • После контроля качества нить обволакивается первичным полимерным покрытием из второго резервуара.
  • Пройдя процедуру покрытия, нить отправляется в еще одну печь, в которой полимер закрепляется.
  • Нить оптоволокна протягивается еще N-метров, в зависимости от технологии, охлаждается и поступает на прецизионный намотчик, проще говоря, наматывается на бобину, которая уже и транспортируется как заготовка к месту производства кабеля.

Наиболее распространены следующие размеры оптоволоконного кабеля:

 

  • C сердечником 8,3 мк и оболочкой 125 мкм;
  • C сердечником 62,5 мк и оболочкой 125 мкм;
  • C сердечником 50 мк и оболочкой 125 мкм;
  • C сердечником 100 мк и оболочкой 145 мкм.

Оптику с диаметром сердечника в 8,3 мк качественно спаять в полевых условиях, без высокоточного оборудования или установки концентраторов, непросто или практически невозможно.

Огромное значение имеет контроль диаметра световода. Именно эта часть установки отвечает за один из главных параметров на всех этапах производства нити — неизменность диаметра конечного изделия (стандарт — 125 мкм). Из-за сложностей при сварке нитей любых диаметров, их стремятся сделать настолько длинными, насколько это возможно. Погонный метраж оптоволоконной «заготовки» на бобине может достигать десятков километров (да, именно километров) и более, в зависимости от требований заказчика.

Уже на самом предприятии, хотя это можно сделать и на стекольном заводе, все зависит от производственного цикла, бесцветную нить с полимерным покрытием для удобства могут перемотать на другую бобину, в процессе окрашивая ее в собственный яркий цвет, по аналогии со всем знакомой витой парой. Зачем? Во славу сата.. для быстрого различения каналов при, например, ремонте или сварке кабеля.

 

Изготовление кабеля

Теперь мы получили сердце нашего изделия — оптоволоконную нить. Что дальше? Дальше давайте посмотрим на схему такого себе среднестатистического подводного (да, мне они нравятся больше всего) кабеля в разрезе:

На заводе полученные оптические нити запускаются в станки, в совокупности своей образующие целый конвейер по производству какого-то одного типа кабеля. На первом этапе производства небронированных моделей, нити сплетаются в пучки, которые и составляют, в итоге, «оптический сердечник». Количество нитей в кабеле может быть различным, в зависимости от заявленной пропускной способности. Пучки, в свою очередь, сматывают в «тросс» на специальном оборудовании, которое, в зависимости от своей конструкции и назначения. Это оборудование может еще и покрывать полученный «тросс» гидроизолирующим материалом, чтобы предотвратить попадание влаги и потускнения оптики в будущем (на схеме обозван «внутримодульным гидрофобным заполнителем»).

Вот так проходит процесс скрутки собранных вместе пучков в трос на пермском заводе оптоволоконных кабелей:

После того, как в «тросс» было собрано необходимое количество пучков оптоволокна, их заливают полимером или укладывают в металлическую или медную трубку. Тут, на первый взгляд, кажется, что подводных камней нет и быть не может, но так как производитель стремится минимизировать количество соединений и швов, то все получается не совсем просто. Рассмотрим один конкретный пример.

Для создания трубки-корпуса, представленной на схеме выше как «центральная трубка», может использоваться огромная по длине лента из необходимого нам материала (сталь, либо же медь). Лента используется, чтобы не маяться со всем знакомым нам и очевидным прокатом, и сваркой по всей окружности стыка. Согласитесь, тогда у кабеля было бы слишком много «слабых» мест в конструкции.

Так вот. Металлическая ленточная заготовка проходит через специальный станок, натягивающий ее и имеющий с десяток-другой валиков, которые идеально ее выравнивают. После того, как лента выровнена, она подается на другой станок, где встречается с нашим пучком оптоволоконных нитей. Автомат на конвейере загибает ленту вокруг натянутого оптоволокна, создавая идеальную по форме трубку.

Вся эта, пока еще хрупкая, конструкция протягивается по конвейеру дальше, к электросварочному аппарату высокой точности, который на огромной скорости проводит сварку краев ленты, превращая ее в монолитную трубку, в которую уже заложен оптоволоконный кабель. В зависимости от тех. процесса, все это дело может заливаться гидрофобным заполнителем. Или не заливаться, тут уже все зависит от модели кабеля.

В целом, с производством все стало более-менее понятно. Различные марки оптоволоконного, в первую очередь, магистрального кабеля, могут иметь некоторые конструкционные отличия, например, по количеству жил. Тут инженеры не стали выдумывать велосипед и просто объединяют несколько кабелей поменьше в один большой, то есть такой магистральный кабель будет иметь не один, а, например, пять трубок с оптоволокном внутри, которые, в свою очередь, все также заливаются полиэтиленовой изоляцией и, при необходимости, армируются. Такие кабели называют многомодульными.

Одна из моделей многомодульного кабеля в разрезе

Многомодульные кабели, которые, в основной своей массе, и используются для протяженных магистралей, имеют еще одну обязательную конструктивную особенность в виде сердечника, или как его еще называют — центрального силового элемента. ЦСЭ используется как «каркас», вокруг которого группируют трубки с жилами оптоволокна.

К слову, пермский завод «Инкаб», производственный процесс которого представлен на гифках выше, со своими объемами до 4,5 тыс. километров кабеля в год — карлик, по сравнению с заводом того же инфраструктурного гиганта Alcatel, который может выдавать несколько тысяч километров оптоволоконного кабеля одним куском, который сразу же грузится на судно-кабелеукладчик.

Стальная трубка — это наименее радикальный вариант бронирования оптики. Для неагрессивных условий эксплуатации и монтажа часто применяют обычный изолирующий полиэтилен. Однако, это не отменяет того факта, что после изготовления такого кабеля его могут «обернуть» в бронирующую намотку из алюминиевой или стальной проволоки или тросов.

Бронирование кабеля с полиэтиленовой изоляцией на том же пермском заводе

Вывод

Как можно понять из материала выше, основным отличие различных видов оптоволоконного кабеля является их «обмотка», то есть то, во что упаковываются хрупкие стеклянные нити в зависимости от области применения и среды, в которой будет проводиться кабелеукладка.


См. также:



www.vokrugkabelya.ru

Оптоволоконные кабели, виды и характеристики

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как это требует нарушения целостности кабеля. Теоретически воз¬можная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, что несравнимо выше, чем у любых электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля. Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, он просто не имеет конкурентов.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый главный из них - высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа.

Хотя оптоволоконные кабели и допускают разветвление сигналов (для этого выпускаются специальные разветвители на 2-8 каналов), как правило, их используют для передачи. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети.

Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический, и менее гибкий (типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10-20 см). Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Чувствителен он также к резким перепадам температуры, в результате которых стекловолокно может треснуть. В настоящее времы выпускаются оптические кабели из радиационно стойкого стекла (стоят они, естественно, дороже).

Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) - так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией «звезда» и «кольцо». Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели всех типов или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей:

  1. Многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный;
  2. Одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие ха¬рактеристики. 

Основные различия между этими типами связаны с разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень не¬значительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномодового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным характеристикам.

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки - 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2-5 км. В настоящее время многомодовый кабель - основной тип оптоволоконного кабеля, так как он дешевле и доступнее. Задержка распространения сигнала в оптоволоконном кабеле не сильно отличается от задержки в электрических кабелях. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м.

rostech.info

Типы (виды) оптических разъемов

  1. Статьи

Оптический разъем представляет собой соединение 2-х оптических соединителей (коннекторов) посредством адаптера. Адаптер имеет сквозное отверстие диаметром, соответствующим диаметру ферулы оптического коннектора, благодаря чему он способен выполнить соединение с высокой точностью.

Ферула оптического коннектора – керамическая часть коннектора цилиндрической формы, в центр которой вклеено оптическое волокно. Наиболее распространенные диаметры ферулы: 2,5 мм (в коннекторах типа FC, SC, ST) и 1,25 мм (в коннекторах типа LC).

В общем случае, все коннекторы можно разделить следующим образом:

Среди наиболее популярных коннекторов с диаметром ферулы 2,5 мм можно выделить коннекторы видов FC, SC, ST. Они в свою очередь могут быть симплексные (одиночные) или дуплексные (сдвоенные).

Каждый из этих видов коннекторов имеет свои преимущества и недостатки, которые обуславливают применение последних в тех или иных условиях.

Особенности и применение коннекторов типа SC

  • удобство и высокая скорость коммутации
  • высокая плотность коммутации
  • пластмассовый корпус (подверженный быстрому износу, не устойчив к вибрации)
  • наиболее часто применяется в СКС (структурированные кабельные системы), ЦОД (центры обработки данных), телекоммуникациях

Особенности и применение коннекторов типа FC

  • металлический корпус (в меньшей степени подвержен износу и устойчив к вибрации)
  • меньшая по сравнению с SC плотность коммутации
  • менее удобен в эксплуатации ввиду более сложной коммутации
  • наиболее часто применяется в телекоммуникациях, промышленности и измерительных приборах

Особенности и применение коннекторов типа ST

  • металлический корпус (в меньшей степени подвержен износу)
  • меньшая по сравнению с SC плотность коммутации
  • менее удобен в коммутации чем SC, но более удобен чем FC
  • наиболее часто применяется в сетях с использованием многомодовых ВОЛС

Коннекторы с диаметром ферулы 1,25 мм классифицируются следующим образом:

Наиболее популярным среди них является коннектор LC типа.

Особенности и применение коннекторов типа LC

  • самая высокая плотность монтажа
  • удобство коммутации
  • снижена надежность и устойчивость к механическим нагрузкам за счет малого диаметра ферулы
  • наиболее часто применяется в СКС, ЦОД, сетях теллекомуникациях

Кроме того, оптические разъемы отличаются следующими параметрами:

Вебинар на тему: “Оптические разъемы, типы, установка, чистка”

Чтобы задать вопрос докладчику вебинара отправьте письмо на адрес: [email protected]

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Подписаться на рассылку статей


fibertop.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о