Оптоволоконный кабель стал стандартным компонентом в большинстве современных кабельных инфраструктур. Его устойчивость к электромагнитным и радиочастотным помехам сделали его одним из лучших для передачи сигнала. Он способен транспортировать сигналы на значительные расстояния в большинстве сетей. В настоящее время, оптоволоконный кабель используется на многих жилых улицах и ведет непосредственно к домам. Тем не менее, для многих людей, само значение оптоволокна, как оно работает и используется, по-прежнему не очень понятно. В этой статье мы рассмотрим ответы на некоторые из основных вопросов об , поможем его выбрать и расскажем о том, когда и как он должен быть использован.

Что такое оптоволокно?

Оптическое волокно, или оптическое стекло, по существу, очень тонкие нити из стекла , через которое передается импульс света. Стекло с тонкой рубашкой называют оболочкой, через нее проходит сигнал. Эти оптоволоконные пряди собирают вместе общей рубашкой с образованием кабеля. Если вы попробуете растянуть пряди волокна во время установки, скорее всего, это приведет к их повреждению. В некоторых кабельных конструкциях можно увидеть твердый стержень из композитных материалов для придания дополнительной защиты. Для передачи сигнала по стеклянным нитям, электрические устройства, называемые оптическими передатчиками, преобразовывают электрические сигналы (электроны) в импульсы света (фотоны) . Импульсы модулированы так, чтобы приемный конец смог интерпретировать полученный сигнал от передающего конца. После того, как сигнал получен, он преобразуется обратно из фотонов в электроны, а затем передается в сеть. Обычно оптический канал требуется две нити волокна, одну для отправки и одну для приема .

Есть два типа оптического волокна, многомодовое и одномодовое

Многомодовое волокно позволяет сигналу пройти в нескольких режимах вдоль внутренней поверхности стекла нити или стержня . Сердцевина волокна бывает диаметром 62,5 и 50 микрон. Мкм составляет 1 миллионная часть метра. Для сравнения, человеческие волосы около 100 мкм в диаметре. В многомодовом волокне, свет генерируется из недорогого источника света, светоизлучающего диода. В цифровых часах используется схожая технология. Этот оптический передатчик на светодиодной основе обычно называют медиа конвертером. Поскольку сигнал от конвертера проходит через стекло, он отскакивает вперед и назад вдоль внутренней стенки оболочки до тех пор, пока не достигнет своего пункта назначения. Этот процесс, происходит в миллионы в секунду и обеспечивает скорость передачи данных, 10 Мбит / с или 100 Мбит / с. Медленнее светодиоды уже почти не используются, так как спрос на большой пропускной канал данных возросла. Для достижения более высокой скорости передачи данных, рынок создал вертикальный резонатор поверхностного излучающего лазера. ВИЛ фокусирует свет в более узкой полосе в стекле и работает на более высоких скоростях. Технология позволяет увеличивать скорость передачи до 1 Гбит / с и 10 Гбит / с при небольших затратах, с использованием соответствующего волокна. Специально разработанное стекло работает лучше на более высоких скоростях передачи данных и позволяет сигналам путешествовать дальше. Например, самое лучшее 50 мкм волокно, может вместить 10 Гбит / с на расстоянии до 550 метров. Одномодовое оптическое волокно обычно имеет сердечник , 8,3 мкм в диаметре. Для одномодового волокна требуется лазерная технология для передачи и приема данных. Хотя используется лазер, свет в одномодовом волокне преломляется от оболочки волокна. Одиночный режим имеет возможность передачи сигнала на много километров, что делает его идеальным для телефона и кабельного телевидения. Электроника, необходимая для передачи одномодового сигнала, значительно дороже, чем для многомодовых, поэтому они не часто используется в локальной сети. Хотя основные размеры многомодового и одномодового волокна различаются, оба типа волокон имеют наружный диаметр около 250 мкм . С такими кабелями проще работать.

Где используется оптоволоконный кабель?

Оптоволоконные кабели могут передавать больше данных на огромные расстояние, больше, чем обычные медные кабели. Волокно используется для связи сетей зданий вместе, к примеру, связь общежития и здания на территории университетского кампуса, и на сегодняшний день ими пользуются большое количество бытовых потребителей телевизионных и телефонных услуг. В большинстве коммерческих зданий, волокно используется для соединений стационарного кросса MDF, там, где находятся обычно сетевые серверы, и телекоммуникационные шкафы. Например, небольшая группа из пользователей может быть расположена в 500 метров от MDF. Примером, по сути, является соединение всех своих компьютеры в сеть. Так, стандартные связи ограничены 100 метрами, на больших расстояниях они просто не будут работать. Размещая сетевые коммутаторы и в том числе медиа конвертер в одном корпусе, вы можете использовать оптоволоконный кабель для преодоления этих 100 метров. Конвертер данных на другом конце оптоволоконного кабеля завершает канал. Оптоволоконный кабель может быть установлен даже в небольших помещениях, так как один оптический кабель может заменить сотни медных кабелей связи .

Какое оптическое волокно выбрать, 50 микрон или 62,5 мкм?

Хотя 62,5 мкм волокно было на пике популярности лишь несколько лет назад, 50 микрон быстро завоевало значительную долю рынка. 50 мкм волокно может иметь в 20 раз большую пропускную способность (пропускную способность данных) чем 62,5 микрон. Для целей идентификации, многомодовое и одномодовое волокно часто разделяют как по уровню производительности, так и по определенным стандартом ISO / IEC, которые зависят от ширины полосы пропускания. 62,5 мкм многомодовое волокно называют OM1. 50 мкм волокно называют OM2, OM3 и недавно появилось еще и OM4. Как вы можете себе представить, OM4 имеет большую пропускную способность, чем OM3, а OM3 имеет большую пропускную способность, чем OM2. Пятьдесят мкм OM3 волокно рассчитано на 10 Гбит полосу, передаваемую на расстояние до 300 метров, а OM4 может передавать на 550 метров. Таким образом, многие пользователи сейчас предпочитают OM3 и OM4 по сравнению с другими типами стекол. Почти 80% из 50 мкм волокна это волокно типа OM3 или OM4. Если вам требуется более высокие скорости передачи данных или у вас есть план по модернизации сети, рекомендую выбрать OM3 или OM4.

Какие типы разъемов следует использовать?

Существуют разъемы LC, FC, MT-RJ, ST и SC. Есть также MT / MTP типа, которые вмещают до 12 нитей волокна и занимают гораздо меньше места, чем другие разъемы. Самые популярные - разъемы SC типа , также известные, как разъемы общего назначения, которые нужно нажать и повернуть для блокировки. Производители отдают предпочтение SC и ST разъемам.

Какой дизайн кабеля выбрать?

Существуют многочисленные проекты оптических кабелей и уникальный дизайн практически у любого из них. Закрытый или открытый кабель с жесткими буферными волокнами очень популярен, если при установке кабель должен покинуть здание на небольшое расстояние, а затем повторно вернуться в другой корпус. Есть закрытые бронированные кабели, которые могут быть использованы в производственных помещениях или местах, где кабель может подвергаться механическому воздействию. Этот тип кабеля может сэкономить деньги, поскольку бронирование является альтернативой металлической трубе или пластиковому кабельному туннелю.

• Как видите, при выборе соответствующего дизайна оптоволоконного кабеля, вы должны тщательно проанализировать все пути кабеля и определить, какая нужна защита нитей волокна, как вы хотите разместить их в помещении и как вы намерены их спрятать.

Выбор кабеля следует производить в соответствии с целями, по которым производится установка линии. Если вы выбираете провод для прокладки обычной магистрали, вы можете приобрести изделие с несущим элементом из проволоки или троса. Такой кабель имеет одномодовые волокна, количество которых может начинаться от 16 и заканчиваться 48. Также одномодовые провода имеет более высокую зону покрытия и дистанцию передачи данных, а значит при прокладке магистрали общая стоимость установки будет значительно ниже, чем у многомодового. Одномодовый кабель как правило применяется для прокладки телефонных сетей и кабельного телевидения.

Многомодовые кабели способны передавать большое количество данных в несколько волн, в чем и заключается его главное преимущество. Такие изделия применяются при построении кабельных интернет-сетей. Многомодовое оптоволокно поможет обеспечить большую скорость передачи данных, чем одномодовое. Тем не менее многомодовые провода значительно отстают в качестве и их использование не является оправданным, если вы хотите проложить сеть, длина которой превышает 400 м. Подобные изделия подойдут для прокладки сетей на маленькие расстояния.

Характеристики кабеля

Разобравшись с типом кабеля, необходимо определить нужные характеристики для кабельной сети. При выборе изделия важно обратить внимание на такие характеристики, как ударная нагрузка, которая является показателем защищенности провода и его сердцевины от удара. Другим важным параметром является допустимый изгиб, который указывает на максимально возможный радиус кривизны прокладки провода. Важно, чтобы этот показатель был выше, если вы планируете произвести прокладку по канализационной сети, трубопроводу или кабельному каналу.

Пренебрежение данным параметром может стать причиной нарушения целостности световодов провода и причиной выхода изделия из строя. Другой важной характеристикой провода является кручение (степень защиты волокна оболочкой кабеля) и защита от проникновения влаги в кабель, которая станет важной, если вы будете использовать провод вне помещений.

Выбор кабеля также следует осуществлять в зависимости от места его использования. Например, оптоволокно для помещения должно обладать пожарной защитой и не иметь в своем составе геля, чтобы при нагревании он не изменял свою структуру и впоследствии не растекался.

Для использования вне помещений плюсом станет наличие брони и плотного слоя стекловолокна, который защитит кабель от внешних воздействий. Также важно, чтобы такой кабель имел пониженный коэффициент трения, а также внутреннюю и внешнюю полиэтиленовую защиту. Такие характеристики достигаются путем нанесения дополнительных материалов на провод.

А знаете ли вы, как приходит в дом интернет, телефония или цифровое телевидение у самых продвинутых интернет-провайдеров? Ведь технологии давно шагнули вперед и если мы раньше (а кто и до сих пор) подключались к всемирной паутине через модемы и позже через хабы и витую пару (обычные провода), то сейчас для передачи данных хватит тонюсенького провода и скорости света. Это удивительно, ведь получая качественный и быстрый интернет, мы редко задумываемся, а как же это сделано.

Давайте узнаем поближе о загадочной технологии PON, которая все больше завоевывает рынок цифрового телевидения, телефонии и конечно интернета.

Так что же скрывается за аббревиатурой? Технология PON - пассивные оптические сети. Пассивные они потому, что на участке от АТС до абонента не используется никакого активного оборудования и не требуется дополнительного электропитания, волокно тянется до квартиры клиента. За счет этого получается высокая пропускная способность канала и, следовательно, возможность подключить несколько услуг по одной линии телефон, телевидение, Интернет.

Получается, что зайдя на современную АТС мы можем увидеть удивительную картину, когда буквально с одной стойки могут обслуживаться десятки тысяч абонентов. А все потому, что основное преимущество PON - стеклянное оптическое волокно, которое позволяет передавать данные с помощью не электрического, а оптического сигнала (света). Этот сигнал при прохождении от узла связи до квартиры не требует дополнительного оборудования вроде коммутаторов или маршрутизаторов. Радиус действия оптического сигнала до 20км, а это в несколько раз больше, чем электрического.

Узел доступа PON состоит из трех основных элементов: каркас (место, куда устанавливается плата и блок питания), магистральная карта, которая подключается к ядру сети, линейные платы. На один порт линейной платы можно подключить до 64 абонентов.

Если вы подумали, что оптоволокно прокладывается "цельным проводом" от АТС до квартиры, то это не так: на определенном участке линии сигнал делится. Для деления сигнала изобрели пассивный оптический делитель - сплиттер, который превращает одно волокно в два, четыре, восемь и так далее. А прежде, чем интернет или интерактивное телевидение придет в квартиру, он проходит разные этапы.
Как правило в подвале находится распределительная муфта, где кабель, состоящий из 144 волокон делится на то количество, которое нужно именно в этой парадной (или доме), остальное же пропускается дальше. Производятся эти манипуляции мастерами.

Укладываются волокна в бухту, кассету. Потом одевается защитный короб. Все вместе – муфта.

Прибор, который является диагностическим для выявления длины волокна, возможных дефектов и тд. Он обязательно используется при монтаже системы.

Из подвального помещения и уже известной нам бухтымуфты, волокна попадают в сплитер, затем в распределительную коробку, которая в свою очередь располагается непосредственно в подъезде и на этаже.

Оптический патч-корд от квартиры абонента до распределительной коробки, расположенной в подъезде, укладывается в защитные короба.

После того, как оба конца волокна (со сплиттера и из квартиры) находятся в распределительной коробке, производится их соединение с помощью специального сварочного аппарата. Сварка волокна производится в муфте, сплиттере и коробке, а абонентский патч-корд из квартиры подключается уже к разваренному порту в распределительной коробке. Таким образом, получается полностью оптоволоконная линия от АТС до абонента.

В такихе же коробах протягивается кабель и непосредственно в квартиру. Там также бережно волокно укладывается в оптическую розетку или протяжную коробку или кассету оптического терминалабухты и закрывается. По неписаным правилам оборудование монтируют рядом с отверстием, куда затянули оптику, чтобы протяженность волокна по квартире была как можно меньше. Лучше не прокладывать оптоволокно по всей квартире. Почему? Все просто - этот тоненький «проводок» очень и очень хрупок, чувствителен к различным изгибам, перегибам, давлению (наступать на него или ставить мебель не нужно, так же как и подпускать животных). От всех вышеперечисленных процедур оптоволокно ломается и часто вызывать мастера - стоит ли это ваших нервов?

Вот так выглядит уже поставленное оборудование в квартире. Занимаются установкой, отладкой и подключением инсталляторы.

Прежде всего, сотрудник делает оконцовку оптического волокна в квартире абонента и монтирует оптический коннектор. Для этого требуется набор инструментов: измеритель оптической мощности, скалыватель оптических волокон, стриппер, ножницы для кевларовых нитей, спиртовые безворсовые салфетки, визуальный локатор повреждений и источник излучения, а также маркер и линейка. Для соблюдения техники безопасности мастер обычно работает в защитных очках.

Итак, самое интересное впереди. Ведь оптическое волокно уже в квартире, но работать пока не может. Для этого проводится ряд манипуляций. На кабель одевается хвостовик оптического коннектора, затем берется специальный отмаркерованный контейнер, куда складываются осколки оптического волокна (которые ни в коем случае не должны оставаться у потребителя дома, они острые и опасны).

Берется стриппер и снимается верхний слой изоляции. Затем маркером отмечается место, до которого будет производиться зачистка волокна.

Имеем вторичное буферное покрытие оптоволокна и кевларовую нить.

Сптриппером аккуратно надрезается и снимается вторичное покрытие, а затем первичный буфер.

Вот оно - волокно, тонкое как волосок, которое принесет в дом новейшие технологии, доступ в всемирную паутину, а также телефонную связь. Это совершенно потрясающе!

Волокно очищается с помощью спиртовой безворсовой салфетки и делают его скол на специальном приборе (да, да, ведь это стекло по сути!). После чего происходит почти ювелирная работа - надо попасть в маленькое отверстие коннектора и зафиксировать там волокно.

Одевается корпус коннектора

Вот тут вступает в ход измеритель оптической мощности и промеряется патчкорд (уровень затухания сигнала).

А вот очень интересный прибор, похожий на большой карандаш - это визуальный локатор повреждений.

Его целью является нахождение повреждений. Пучок света направляется прямо по волокну и...

если обнаружим повреждение - это будет видно визуально: участок будет светиться.

Смонтированный коннектор (с кабелем) монтируется в оптическую розетку, протяжную коробку или кассету от которой и будет происходить непосредственное подключение оптического терминала абонента. Можно сказать, что мы пришли к последнему шагу в достижении вожделенной системы PON в доме.

Для этого используется соединительный патч-корд с разной полировкой соединительный патч-корд используется в случае установки розетки, при установке протяжной коробки или заведении кабеля в кассету терминала кабель сразу оконцовывается коннектором с полировкой APC и более совершенный измеритель оптической мощности - универсальный тестер-смартфон на платформе Android. При помощи него можно не только производить измерения, но и демонстрировать абоненту работу услуги Wi-Fi, работу сайта и др.

Выполняется настройка дополнительной услуги - Wi-Fi подключения, а также через тестовый ноутбук настраивается доступ к сети.

и обязательно демонстрируется все абоненту!

даже тест на скорость соединения и передачи данных.

Подключается телефония: важно знать, что к оптическому терминалу подключается только один телефонный аппарат.

Ну и наконец, подключается, в данном случае, главная услуга "Ростелекома" - "Интерактивное Телевидение". При первичном запуске вводятся учетные данные приставки.
И если к вам пришел установщик и не ознакомил с основными функциями, смело можете ставить ему большой минус за его работу, он должен это делать в обязательном порядке.
Отдельно объясняется устройство пульта, который может и дублирует функции стационарного пульта (включение-выключение ТВ, переключение громкости), но все же является другим устройством.

Функции "Интерактивного Телевидения": создание различных профилей, "Мультискрин", "Видеопрокат", просмотр на экране фото, видео, музыки при помощи USB-входа на приставке, интернет-сервисы (погода, соцсети, карты), управление просмотром (пауза, запись).
К терминалу можно подключить до трех ТВ-приставок и, соответственно, до трех телевизоров.

Ну как? Находятся ли плюсы в использовании технологии PON? Мне кажется да и самый большой - это пропускная способность такого маленького "волоска".

04.08.2005 | admin

Если вы спросите у сетевого администратора, что он думает о волоконно–оптических кабелях и технологиях, то вы, скорее всего, услышите, что они очень дороги, сложны и требуют постоянного контроля и наблюдения.

Реально это выглядит совершенно по–другому: оптоволокно недорого, очень надежно и обеспечивает поистине огромные скорости передачи данных. Если вам приходилось работать с кабелем UTP Категории 5 или, по крайней мере, с коаксиальным кабелем, то вы без особого труда освоитесь с волоконной оптикой.

Такая область, как волоконно–оптические кабели и технологии, слишком обширна для одной статьи. Поэтому сосредоточим свое внимание исключительно на доводах в пользу применения оптоволокна в вашей сети. Затем мы коротко обоснуем пользу оптоволоконных решений и рассмотрим некоторые отличия стандартного оптоволокна от оптического волокна семейства GIGAlite II компании Nexans.

Почему оптоволокно?

Зачем вместо медного кабеля прокладывать оптоволокно? Оптический кабель может передавать данные с очень высокой скоростью. Пропускная способность такой оптической системы будет измеряться в Тбит/с.

Оптоволокно обладает отличными характеристиками передачи, большой емкостью передаваемых данных, потенциалом для дальнейшего увеличения пропускной способности и прекрасной электромагнитной совместимостью ЭМС.

Оптический световод состоит из сердечника и защитного внешнего слоя (оболочки). Оболочка служит в качестве отражающего слоя, с помощью которого световой сигнал удерживается внутри сердечника.

Оптический кабель может состоять только из одного оптического световода, но на практике он содержит множество оптических волокон. Волокна уложены в мягкий защитный материал (буфер), а он, в свою очередь, защищен жестким покрытием.

В большинстве оптических волокон диаметр оболочки составляет 125 мкм. Размер сердечника в распространенных типах оптических волокон составляет 50 мкм и 62,5 мкм для многомодового оптоволокна и 8 мкм для одномодового оптоволокна. Вобщем–то, световоды характеризуются соотношением размеров сердечника и оболочки, например 50/125, 62,5/125 или 8/125.

Сигналы оптического излучения передаются через оптоволокно и принимаются электронным оборудованием на другом конце кабеля. Такое оборудование называется оконечным оборудованием волоконно–оптической линии связи. Оно преобразует электрические сигналы в оптические, и наоборот.

Одно из преимуществ оптоволокна состоит в том, что пропускную способность сети на базе оптоволокна можно увеличить простой заменой оконечного оборудования на обоих концах волоконно–оптической линии связи.

Многомодовое или одномодовое?

Многомодовое и одномодовое оптоволокно отличаются способом распространения оптического излучения в волокне. Самое простое отличие заключается в размерах сердечника световода. Более конкретно, многомодовое волокно может передавать несколько мод (независимых световых путей) с различными длинами волн или фазами, однако больший диаметр сердечника приводит к тому, что вероятность отражения света от внешней поверхности сердечника повышается, а это приводит к модовой дисперсии (рассеиванию) и, как следствие, уменьшению пропускной способности и расстояния между повторителями сигнала.

Грубо говоря, пропускная способность многомодового оптоволокна составляет около 2,5 Гбит/с. Одномодовое оптоволокно передает световую энергию только одной моды. Однако меньший диаметр сердечника такого оптоволокна означает и меньшую модовую дисперсию. В результате сигнал может передаваться на большие расстояния без повторителей. Проблема заключается в том, что само одномодовое оптоволокно и электронные компоненты для передачи и приема оптического сигнала стоят дороже.

Одномодовое волокно имеет очень тонкий сердечник (диаметром 10 мкм и менее). Из–за малого диаметра сердечника световой пучок отражается от его поверхности реже, а это приводит к меньшей модовой дисперсии. Термин «одномодовый» означает, что такой тонкий сердечник может передавать только один световой несущий сигнал (или моду). Пропускная способность одномодового оптоволокна превышает 10 Гбит/с.

Физическая топология сети

Волоконно–оптическая кабельная проводка, как и проводка UTP, имеет физическую и логическую топологии. Физическая топология - это схема проводки оптического кабеля между зданиями и внутри каждого из них для создания основы гибкой логической топологии.

Одним из лучших, если не самым лучшим, источником практической информации по физической проводке кабелей является руководство BICSI Telecommunications Distribution Method (TDM) за 1995 год. TDM представляет основу для формирования топологии сети с проводкой из оптического кабеля в соответствии с принятыми стандартами.

TDM , американский стандарт на Телекоммуникационную проводку для коммерческих зданий (ANSI/TIA/EIA–568A) и международный стандарт на Универсальную кабельную систему для зданий и территорий заказчика ISO/IEC IS 11801 рекомендуют физическую топологию типа «звезда» для соединения между собой волоконно–оптических магистралей как внутри, так и вне зданий.

Физическая топология во многом определяется взаимным расположением и внутренней планировкой зданий, а также наличием готовой кабельной канализации. Несмотря на то что иерархическая звездообразная топология обеспечивает наибольшую гибкость, она может оказаться невыгодной по чисто финансовым соображениям. Но даже физическое кольцо лучше, чем полное отсутствие оптической кабельной магистрали.

Число используемых оптических волокон в кабеле

Число оптических световодов в кабеле определяет число оптоволокон. К сожалению, ни один опубликованный стандарт не определяет, сколько оптоволокон должно быть в кабеле.

Поэтому проектировщик должен сам решить, сколько оптоволокон будет в каждом кабеле. При выборе оптоволоконного кабеля помните, что производители оптического кабеля, как правило, изготовляют его с числом волокон кратным 6 или 12.

Общее правило таково: волокон в кабеле между зданиями должно быть столько, сколько позволяет ваш бюджет. Но, все же, каков практический минимум для числа оптических волокон?

Подсчитайте, сколько волокон вам нужно для начальной поддержки сетевых приложений, а затем умножьте это число на два, и вы получите необходимый минимум. Например, если вы собираетесь задействовать в кабеле между двумя зданиями 31 волокно, то надо округлить это число до ближайшего кратного шести (в большую сторону), что равняется 36. В нашей ситуации потребуется кабель, по крайней мере, с 72 волокнами.

Если вы привыкли к работе с кабелями UTP, то 72 волокна могут показаться вам слишком большим числом. Однако помните, что цена кабеля с 72 волокнами отнюдь не вдвое больше цены кабеля с 36 волокнами. В действительности, он стоит всего лишь на 20% дороже кабеля с 32 волокнами. Кроме того, помните, что затраты и сложность прокладки кабеля с 72 волокнами будут практически такими же, как и у кабеля с 36 волокнами, а дополнительные волокна могут вполне пригодиться вам в будущем.

Спецификация на оптоволокно

Спецификаций на оптоволокно существует сотни, они охватывают все возможные аспекты » от физических размеров до пропускной способности, от прочности на разрыв до цвета материала защитной оболочки. Защитная оболочка (буфер) предохраняет оптоволокно от повреждения, и она обычно маркируется разным цветом из соображений простоты.

Практические параметры, которые необходимо знать, - это длина, диаметр, окно прозрачности (длина волны), затухание, пропускная способность и качество оптоволокна.

В спецификациях на оптоволокно длина указывается в метрах и километрах. При получении заказанного оптического кабеля проверьте, чтобы поставляемый кабель имел требуемую длину. Кроме того, на случай, скажем, перестановки стойки с оборудованием в пределах комнаты приобретение дополнительной катушки кабеля для комнаты с оконечным оборудованием вполне оправдано.

Многомодовое оптоволокно может быть нескольких диаметров, но наиболее распространено из них оптоволокно с соотношением диаметров сердечника к оболочке 62,5 на 125 мкм. Именно это многомодовое оптоволокно будет использоваться во всех примерах данной статьи. Размер 65,2/125 называется в спецификации ANSI/TIA/EIA–568A стандартным для проводки в зданиях.

Одномодовое оптоволокно имеет один стандартный размер - 9 мкм (плюс–минус один мкм). Помните, если ваше оконечное оборудование волоконно–оптических линий связи предусматривает применение оптоволокна специального диаметра и вы собираетесь и дальше его использовать, то, скорее всего, оно не будет работать с оптоволокном обычного диаметра.

Окно прозрачности - это длина световой волны излучения, которую волокно передает с наименьшим затуханием. Длина волны измеряется обычно в нанометрах (нм). Самые распространенные значения длины волны - 850, 1300, 1310 и 1550 нм. Большинство волокон имеет два окна - т. е. оптическое излучение может передаваться на двух длинах волн. Для многомодовых оптических волокон это 850 и 1310 нм, а для одномодовых - 1310 и 1550 нм.

Затухание характеризует величину потерь сигнала и действует аналогично сопротивлению в медном кабеле. Затухание измеряется в децибелах на километр (дБ/км). Типовое затухание для одномодового волокна составляет 0,5 дБ/км при длине волны в 1310 нм и 0,4 дБ/км при 1550 нм. Для многомодового волокна эти величины равны 3,0 дБ/км при 850 нм и 1,5 дБ/км при 1300 нм. Благодаря тому, что оно тоньше, одномодовое волокно позволяет передавать сигнал с тем же затуханием на большие расстояния, чем аналогичное многомодовое волокно.

Спецификацию на кабели надо составлять, исходя из максимально допустимого затухания (т. е. наихудшего случая), а не типовой величины потерь.

Так, максимальная величина затухания при указанных длинах волн составляет для одномодового 1,0/0,75 дБ/км и 3,75/1,5 дБ/км для многомодового. Чем шире окно прозрачности, т. е. чем больше длина волны оптического излучения, тем меньше затухание для кабелей обоих типов.

Спецификация затухания может выглядеть, например, так:

1. максимальное затухание одномодового волокна должно быть 0,5 дБ/км при окне 1310 нм или максимальное затухание многомодового волокна должно быть 3,75/1,5 дБ/км для окна прозрачности 850/1300 нм;
2. скорость передачи данных, передаваемых по оптоволокну, прямо пропорциональна затуханию. Таким образом, чем меньше затухание (дБ/км), тем шире граничная частота полосы пропускания в МГц. Минимально допустимая граничная частота полосы пропускания для многомодового волокна должна быть 160/500 МГц при длине волны 850/1300 нм и максимальном затухании 3,75/1,5 дБ/км. Эта спецификация отвечает требованиям FDDI, Ethernet и Token Ring.

Волокно может быть трех различных типов в зависимости от необходимых характеристик оптической передачи: стандартное, высококачественное и премиумное. Волокно более высокого качества используется обычно для удовлетворения более жестких требований к протяженности канала в СКС и затуханию сигнала.

Способы ввода оптического излучения в оптоволокно

Ввод оптического излучения в оптоволокно может осуществляться различными способами.

Ввод излучения для одномодового оптоволокна осуществляется узким лучом точно вдоль оси сердечника оптоволокна. В качестве оптического источника излучения здесь применим только лазерный диод.

Для многомодовых волокон может использоваться и более дешевый светодиодный излучатель, имеющий более широкую диаграмму направленности излучения.

Возможно применение и новых дешевых излучателей, но имеющих более узкую диаграмму направленности с большой интенсивностью излучения. Таким источником оптического излучения является VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) - Лазер поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором , работающий на длине волны 850 нм и 1300 нм. Применение данного источника излучения будет особенно экономически выгодным на длине волны 850 нм.

Рис. 3 Лазер поверхностного излучения
с вертикальным объемным резонатором (VCSEL)

Достоинствами VCSEL являются:

1. Технологичность производства излучателя;
2. Снижение цены по сравнению с лазерным диодом;
3. Узконаправленный и интенсивный спектр оптического излучения.

Все эти характеристики излучателя являются чрезвычайно важными при расчете экономической эффективности применения СКС, работающих на оптоволокне.

Линейные системы, строящиеся на основе оптоволокна позволили значительно повысить скорость передачи информации и увеличить длину участка прокладки оптоволокна без промежуточной регенерации.

Практический опыт многих лет создавал иллюзию, что существующие многомодовые волокна могут обеспечить почти неограниченную полосу пропускания в магистралях локальных вычислительных сетей, позволяя использовать все более высокую скорость передачи данных.

Однако проведенные недавно испытания показали, что традиционные многомодовые магистрали просто не в состоянии были обеспечить требуемую полосу пропускания на расстоянии свыше 275 м.

Появление нового поколения оптических излучателей типа VCSEL, работающих на длине волны 850 нм, заставляет выбрать многомодовый оптоволоконный кабель, оптимизированный для лазерной накачки, чтобы получить требуемую полосу пропускания на больших расстояниях. Кабельные решения GIGAlite II компании Nexans, рекомендованные Сонет Текнолоджис - это выбор сегодняшнего дня; они предлагаются с оптоволокном стандарта 50/125 мкм и 62,5/125 мкм.

В чем же преимущества технологии GIGALite II фирмы Nеxans?

На сегодняшний день - это, пожалуй, единственный оптоволоконный кабель, который в состоянии обеспечить требуемую полосу пропускания информационного сигнала на больших расстояниях.

В ходе разработки технологии Gigabit Ethernet было обнаружено искажение сигнала с длиной волны 1300 нм (1000Base–LX) на некоторых многомодовых кабелях низкого качества, имеющих физический дефект в самом центре оптоволокна.

Проведенные испытания показали, что можно избежать искажения сигнала, используя специальные соединительные шнуры, получившие название «соединительный шнур с равновесным модовым распределением», которые обеспечивают смещение при лазерной накачке в многомодовый кабель.

Высокое качество оптоволокна в кабелях GIGAlite II позволяет обойтись без использования этих дорогостоящих специальных соединительных шнуров.

До настоящего времени метод измерения полосы пропускания был основан на условиях OFL (Over Fill Launch - Накачка с модовым переполнением), характерных для светодиодной накачки.

Передатчики типа VCSEL и лазерные диоды обеспечивают неполное заполнение оптоволокна: уменьшение количества мод, поступающих в оптоволокно, должно вести к увеличению полосы пропускания, но только если профиль показателя преломления оптоволокна оптимизирован в самом его центре.

Как известно, явление модовой дисперсии значительно снижает скорость передачи оптического сигнала по оптоволокну. Получается, что при передаче идеального остроконечного импульса он не только претерпевает «уширение», но и теряет часть энергетического спектра за счет эффекта «провала» вершины импульса. Такой эффект провала вызван профилем индекса искажений DIP (Distortion Index Profile) оптоволокна, по которому осуществляется передача (рис. 4,5).

Профиль DIP, который изображен на рисунке вызывает возникновение временной задержки распространения оптического сигнала в многомодовом волокне.

В этом случае моды оптического излучения низкого порядка будут приходить быстрее мод более высокого порядка, что неизбежно отразится на качественных характеристиках канала передачи в СКС.

Оптоволокно технологии GIGAlite II позволяет избежать задержек сигнала в канале СКС. При использовании данного многомодового волокна расстояния, определяемые максимальной дальностью передачи информационного сигнала для сетевого приложения GAGAbit Ethernet могут быть увеличены более, чем вдвое (рис.6)

Могут быть предложены универсальные оптоволоконные решения для магистралей распределителей уровня кампуса, вертикальных участков и свернутых магистралей, а также для оснащения рабочего места.

В связи с этим, интерес представляют несколько кабельных решений, которым компания Сонет Текнолоджис уделяет особое внимание.

Это кабельные решения на основе оптоволокна, получившие сокращения FTTW - оптоволокно до рабочего места, соединяющие в себе решения FTTO - оптоволокно в офис и FTTD - оптоволокно до рабочего стола. Технология FTTW пришла на смену существовавшей до недавнего времени популярной технологии - кабельного решения CTTD - медный кабель до рабочего места (см. рис.7).

Кабельные решения FTTW объединяют два направления, работающие на базе оптоволоконных кабелей: FTTD и FTTO (рис.8)

Преимуществами такого оптоволоконного кабельного решения перед известными, базирующимися на основе медного кабеля будут следующие факторы:

1. Оптоволокно подходит к розетке рабочего места минуя уровни распределения этажа здания, что позволяет сэкономить на установке коммутационных коробок зонового распределения;
2. Возможность доведения до офиса оптоволоконной магистрали высокоскоростных сетевых приложений, таких, как АТМ 155 Мбит/с и GIGAbit Ethernet 1000 Мбит/с;
3. Организация офисных концентраторов на базе оптоволокна с последующим зоновым распределением в офисе или преобразованием оптического излучения в электрический сигнал с доводкой сетевого приложения до рабочего места по медному кабелю.

И, наконец, доводка оптоволоконного кабеля до рабочего места потребует от монтажника выполнения только оконцевания волокна в разъеме.

Одним из новых направлений организации оптоволоконного доступа в офис служит технология FTTO –оптоволокно в офис.

Отличие данного кабельного решения на базе оптоволокна от уже рассмотренного заключается в комбинировании решений FTTD и FTTO. При этом пользователи получают возможность работы с сетевым приложением по стандартным медным витым парам.

Оптические коннекторы

Типов оптических коннекторов столько, сколько существует производителей оборудования. Рекомендуемым типом оптического коннектора согласно спецификации ANSI/TIA/EIA–568A на телекоммуникационную проводку для коммерческих зданий является двойной защелкивающийся SC коннектор.

Однако наиболее часто используемым типом оптического коннектора в патч панелях стал коннектор ST.

Несмотря на использование стандартных коннекторов для оптической патч панели, вы наверняка столкнетесь с множеством оптических коннекторов в оконечном оборудовании. Если коннектор на оконечном оборудовании не соответствует тому, что установлен на патч панели, то вам придется покупать двустороннюю оптическую перемычку с требуемыми коннекторами.

Сращивание волокон

Сращивание оптоволоконных кабелей - процедура неизбежная. Наиболее распространены два метода сращивания: механическое сращивание (сплайсинг) и сварка, каждый из которых имеет своих единомышленников.

При механическом сплайсинге концы волокон соединяются друг с другом при помощи муфты–зажима. При сварке концы волокон стыкуются при помощи сварочного аппарата.

Начальные затраты на оборудование для сварки волокон могут быть весьма значительными, но в результате вы получите сварной шов, практически не имеющий затухания. Механическое сращивание будет по качеству хуже сварки.

Неудачное сращивание многомодового волокна имеет меньшие последствия, нежели одномодового, потому что пропускная способность сигнала, передаваемого по многомодовому волокну несколько ниже и волокно не так чувствительно к отражениям в результате механического сращивания. Если сетевое приложение чувствительно к отражениям, то в качестве метода сращивания необходимо применить сварку.

Тестовое оптическое оборудование

Если вы уже приобрели оптоволоконный кабель и собрались делать проводку, то тогда не забудьте приобрести и измеритель мощности оптического сигнала. Такие измерители нуждаются в калибровке для обеспечения точности замера уровня мощности сигнала на волне заданной длины. Некоторые модели измерителей позволяют при замерах мощности выбирать длину волны.

Чтобы генерировать оптический сигнал для выполнения измерений, нам потребуется источник оптической энергии с соответствующей длиной волны. Он излучает оптический сигнал с известной длиной волны и уровнем мощности. Если источник излучения не генерирует оптическую энергию заданной длины волны, что и оконечное линейное оборудование, то измеренные значения оптических потерь не будут соответствовать действительным оптическим потерям волоконно–оптической линии связи.

При прокладке оптоволоконного кабеля вам не обойтись без рефлектометра OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) или аналогичного оборудования измерений. Если вы не можете приобрести такое оборудование самостоятельно, то его можно арендовать в компании Сонет Текнолоджис на время прокладки кабеля. OTDR поможет вам определить характеристики волокна и обеспечить вывод результатов с их графическим представлением. Принцип работы OTDR–рефлектометра похож на оптический радар: он посылает оптические импульсы, а затем измеряет время и амплитуду отраженного сигнала. Помните, однако, что хотя такие рефлектометры и позволяют измерить величину затухания в дБ, эта величина, как показывает опыт, не очень точна. Для измерения затухания вы должны использовать измеритель мощности оптического сигнала и источник с эталонной длиной волны.

Вместо заключения

Нашей целью было познакомить специалистов из мира компьютерных сетей с волоконно–оптической технологией. Этим, однако, проблемы с волоконной оптикой не исчерпываются, - остаются, например, радиус изгиба оптоволокна, материалы для изготовления кабеля, выбор оконечного оборудования. Но если нам удалось убедить вас в том, что мир оптического кабеля не так уж сильно отличается от более привычного медного кабельного мира, то наша задача выполнена.

Эти советы помогут вам при работе с оптоволокном

Наиболее важные советы по оптоволокну

Внимание! Никогда не смотрите непосредственно в оптическое волокно! Уважайте оптические приемопередатчики! Передаваемая по оптоволокну оптическая энергия не видима человеческим глазом, она может необратимо повредить сетчатку глаза.

Внимание! Обрезки волокна, образующиеся при сращивании волокон, представляют собой осколки стекла. Эти мелкие, практически невидимые «стекляшки» могут повредить кожу или попасть в глаз. Собрать их поможет клейкая двусторонняя лента или скотч.

Внимание! Следите за пожаробезопасностью во время сращивания волокон. При зачистке волокон обычно используется спирт, а он легко воспламеняется, и, кроме того, его горение бесцветно!

Общие советы

Документируйте тестирование оптоволокна. Тесты, проводимые во время прокладки кабеля, дают очень ценные данные. На случай возникновения проблем в будущем сохраните копии измерений потерь и волновых форм.

Затухание сигнала. Установите и запишите затухание каждого волокна на используемой длине волны. Если оконечное оборудование работает с волной 780 нм, то затухание надо проверить на 780 нм - затухание на 850 нм будет отличаться от искомого.

Число волокон. Число волокон в кабеле между зданиями и внутри зданий должно быть максимально возможным.

Четырехкратный допуск на мощность. Делайте допуск по крайней мере в 2 дБ на оптическое затухание по оптоволокну и даже, если это позволяет бюджет, больше.

Не курите! Не курите во время сращивания волокон.

Описание оптоволоконной линии. Составьте описание оконечного оптического канала, включая мощность оптического излучения при передаче, оптические потери, местоположение патч панели, тип коннектора для каждого соединения и мощность оптического излучения при приеме.

Коннекторы для одномодового волокна. Если вы используете как одномодовое, так и многомодовое волокно в кабельной проводке, то одномодовые коннекторы и муфты следует держать отдельно от многомодовых. Во–первых, одномодовые компоненты обходятся дороже. А во–вторых, многомодовый компонент, установленный вместо одномодового, не так–то просто обнаружить даже с помощью специальных приборов.

Топология «звезда». По возможности, физическая проводка должна иметь топологию «звезда».

Использование оптоволокна 62,5/125. Для внутренних приложений наиболее предпочтительно применение многомодового волокна 62,5/125 мкм, к тому же оно рекомендовано стандартом ANSI/TIA/EIA/–568A.

Технология GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) является перспективной разновидностью технологии оптических сетей. Этот вариант строительства компьютерной сети обеспечивает очень высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с) с оптимальным использованием волоконно-оптического ресурса кабеля. Но для передачи данный оптическим способом необходим роутер для оптоволокна.

Серверные оптоволоконные маршрутизаторы Cisco

Безусловно, самые надежные, многофункциональные, но и самые дорогие оптоволоконные роутеры принадлежат производителя Cisco.

Например, роутер модели 7600 series имеет пропускную способность 32 Гбит/с и 24 порта 10BaseFL (интерфейс подключения оптоволокна), что делает его идеальным решением для крупных фирм и провайдеров.

Домашние оптоволоконные маршрутизаторы

Но в наше время оптоволоконные линии уже не столь дорогие, и многие провайдеры проводят линии не только до дома, но и прямо в квартиру абонента. Существует даже термин — услуга FTTH, что означает «оптоволокно до дома». В связи с этим существуют и домашние роутеры. Например, wifi роутер для оптоволокна от китайского производителя Huawei модель EchoLife HG-8240.

Данный роутер относится к сегменту рынка SOHO, что означает «Small office/home office» - «малый офис/домашний офис», то есть недорогое, но ограниченное по функциональности устройство. Именно эту модель чаще всего предлагают провайдеры в подарок при проведении оптоволоконной линии к абоненту. Устройство совмещает в себе и модем, и маршрутизатор, и беспроводную точку доступа.

На задней панели расположены все разъемы подключения к роутеру:

• Порт «Optical» служит для подключения оптоволоконной линии от провайдера (Class B+);
• 3 lan порта для подключения сетевых устройств внутри локальной сети;
• 1 lan порт, зарезервированный исключительно для Интернет телевидения;
• 2 порта «Tel» для подключения телефонного аппарата (роутер поддерживает технологию VoIP);
• Кнопка включения-выключения роутера;
• Разъем для подключения блока питания.

Стоит отметить, что порт «iTV» настроен именно для приема видеоматериалов, и его не следует использовать для подключения сетевых устройств.

Оптоволоконный маршрутизатор Mikrotik

Также на рынке существует другой оптоволоконный роутер от фирмы Mikrotik модель RB2011UAS-2HnD-IN.

Этот вариант роутера обладает более серьезными характеристиками по сравнению с предыдущим Huawei. Примечательно, что корпус роутера изготовлен из металла.

На верхней панели устройства расположен небольшой LCD сенсорный дисплей.

На передней панели расположены пять гигабитных портов, пять сто-мегабитных портов (Fast Ethernet), индикаторные светодиоды, порт USB и порт SFP для подключения оптоволоконного кабеля.

Передняя панель роутера Mikrotik

На задней панели устройства расположены две несъемные Wi-Fi антенны и порт управления.

Операционная система маршрутизатора Mikrotik

Работает роутер под управлением сетевой операционной системы RouterOS, созданной на базе ОС Linux. Примечательно, что RouterOS может быть установлена и на персональный компьютер, тем самым превратив его в маршрутизатор.

Базовые настройки оптоволоконного роутера Mikrotik можно узнать из видеоролика: