Часто у знакомых системных администраторов, не сталкивавшихся раньше с оптическим волокном, возникают вопросы, как и какое оборудование необходимо для организации соединения. Немного почитав, становится понятно, что нужен оптический трансивер. В этой обзорной статье я напишу основные характеристики оптических модулей для приема/передачи информации, расскажу основные моменты, связанные с их использованием, и приложу много наглядных изображений с ними. Осторожно, под катом много трафика, делал кучу своих собственных фотографий.
Что и зачем
Сегодня практически любое сетевое оборудование для передачи данных в сетях Ethernet, предоставляющее возможность подключения через оптическое волокно, имеет оптические порты. В них устанавливаются оптические модули, в которые уже может подключаться волокно. В каждый модуль встроен оптический передатчик (лазер) и приемник (фотоприемник). При классической передаче данных с их использованием предполагается использовать два оптических волокна - одно для приема, другое для передачи. На изображении снизу представлен коммутатор с оптическими портами и установленными модулями.
Вот об этих маленьких электронных штуковинах дальше и пойдет речь.
Виды оптических модулей
Периодически возникают вопросы, какой же оптический приемопередатчик нужен в конкретной ситуации. Если перед глазами оказывается прайслист какой-либо, то просто разбегаются глаза от обилия всевозможных наименований. Попробую прояснить, что же значат различные буквы и цифры в названии модулей и что же из них вам может понадобиться. Оптические модули различаются формфактором (GBIC, SFP, X2...), типом технологии («прямые», CWDM, WDM, DWDM...), мощностью (в дицебелах), разъемами (FC, LC, SC).Различные формфакторы
В первую очередь модули различаются своими формфакторами. Немного расскажу про различные варианты.GBIC
GigaBit Interface Converter, активно использовался в 2000-х. Самый первый промышленно стандартизованный формат модулей. Очень часто применялся при передачи через многомодовые волокна. Сейчас же практически не используется в силу своих размеров. У меня осталась одна старая циска 3500, еще без поддержки CEF, в которой можно воспользоваться данными модулями. На изображении снизу два GBIC-модуля 1000Base-LX и 1000Base-T:
SFP
Small Form-factor Pluggable, наследник GBIC. Наверно самый распространенный на сегодняшний день формат, гораздо удобнее в силу меньших размеров. Такой формфактор позволил значительно увеличить плотность портов на сетевом оборудовании. Благодаря таким размерам стало возможно реализовать до 52 оптических портов на одной железке в один юнит. Используется для передачи данных на скоростях 100Mbits, 1000Mbits. На изображении снизу коммутатор с оптическими портами и пара модулей 1000Base-LX и 1000Base-T.
SFP+
Enhanced Small Form-factor Pluggable. Имеют идеентичный SFP размер. Схожий размер позволил сделать оборудование с портами, поддерживающими обычные SFP и SFP+. Такие порты могут работать в режимах 1000Base/10GBase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Малые размеры придали некоторые особенности - для дальнобойных модулей бывают случаи слишком сильного нагрева. Поэтому для передачи более чем на 80 км таких модулей пока нет. На картинке снизу два модуля SFP+ - CWDM и обычный 10GEBase-LR:
XFP
10 Gigabit Small Form Factor Pluggable. Также, как и SFP+, используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Но в отличии от предыдущих, немного шире. Увеличенный размер позволил использовать их для прострела на большие расстояние по стравнению с SFP+. Снизу дополнительная плата для Huawei с установленными XFP и пара таких модулей.
XENPAK
Модули, используемые преимущественно в оборудовании Cisco. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Сейчас уже изредка можно найти им применение, изредка можно встретить в старых линейках маршрутизаторов. Также такие модули бывают для подключения медного провода 10GBase-CX4. К сожалению, у меня нашелся лишь один XENPAK-модуль 10GEBase-LR и старая Cisco-вская плата WS-X6704-10GE под них.
X2
Дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль TwinGig, в который уже можно установить два модуля SFP… Это нужно в случае, если на оборудовании нет 1GE оптических портов. В основном X2-формфактор использует Cisco. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPACK-to-SFP+). Интересно, что такой комплект (адаптер+SFP+ модуль) выходит дешевле одного X2 модуля.К сожалению, на руках у меня нашелся только адаптер, но чтобы понять, как выглядят эти модули и какого они размера этого вполне хватит. На рисунке снизу адаптер X2-SFP+ со вставленным SFP+ модулем.
Но если кому интересно, вот можно посмотреть больше картинок и возможностей этого разъема.
Да, я не затрагивал относительно новые формфакторы (QSFP, QSFP+, CFP). На текущий момент они еще не очень распространены.
Различные стандарты
Как известно, комитетом 802.3 принято множество разных стандартов Ethernet. Соответственно, оптические модули поддерживают один из них. Неплохая шпаргалка по стандартам Ethernet есть . В основном сейчас распространены следующие типы:- 100Base-LX - 100 мегабит по волокну на 10км
- 100Base-T - 100 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-LX - 1000 мегабит по волокну на 10 км
- 1000Base-T - 1000 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-ZX - 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
- 10GBase-LR - 10GE по одномодовому волокну на 10 км
- 10GBase-ER - 10GE по одномодовому волокну на 40 км
С использованием спектрального уплотнения
Описанные выше оптические модули передают сигнал в основном на длине волны 1310 нм или 1550 нм на двух волокнах (одно для передачи, другое для приема). Они имеют широкополосный фотоприемник (принимают все) и лазер, излучающий на определенной длине волны (грубо конечно). Но имеется возможность использовать уплотнение по длине волны. Это дает возможность использовать меньшее количество волокон для организации нескольких каналов тем самым увеличивая пропускную способность одного волокна.WDM
Такие модули работают в паре, с одной стороны сигнал передается на длине волны 1310 нм, с другой 1550 нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приемник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Снизу фотографии пары WDM-модулей с различными разъемами для подключения патчкордов LC и SC.
В большинстве случаев предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая (по 1 тыс рублей за модуль против 500 рублей за обычный). Причина - вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.
CWDM
Дальнейшее продолжение технологии WDM. С ее использованием можно добиться до 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры (пассивные устройства с призмой внутри, позволяющей делить сигнал по цветам с шагом 20нм в диапазоне от 1270нм до 1610нм). Для этого также используют специальные CWDM-модули, в простонародье их называют «цветные», они передают сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Кроме того, такие оптические модули часто делают для передачи на большие расстояние (до 160 км). На рисунке ниже представлен малый комплект CWDM-SFP, на котором с использованием мультиплексоров можно поднять 2GE на одном волокне.
Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению, у всех производителей они разные.
Здесь появляется понятие оптический бюджет . Правда его расчет выходит за рамки этой статьи. В кратце, чем больше доступных портов, тем больше вы сможете смультиплексировать каналов, тем больше будет затухание. Кроме того, различные длины волн дают различные затухания на 1 километр передаваемого сигнала. А еще нужно учитывать тип волокна…
Можно много писать о методиках подбора таких модулей, о пересечении длин волн, о нежелательных длинах, о ADD/DROP-модулях. Но это отдельная тема.
Разъемы
Это то место, куда вы будете подключать оптический патчкорд. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа раъемов - SC и LC. Грубо и жаргонно - большой и мелкий квадраты. Понятно, что имея в наличии патчкорд с разъемом SC, вы не подсоедините его к разъему LC. Нужно либо менять патчкорд, либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK - SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.Немного о патчкордах
Оптические патчкорды, они же оптические шнуры. Нас будут интересовать следующие характеристики: дуплекс/симплекс (количество волокон), полировка (сейчас это UPC-синие или APC-зеленые), разъем (SC, LC, FC), многомодовость и длина. Конечно, важна еще и толщина сердцевины волокна, но сейчас на многомодовые обычные шнуры используют стандартную толщину. Снизу я представил изображение с различными видами концов патчкордов.
В основном вы будете встречать следующее обозначение шнуров - ШО-2SM-SC/UPC-SC/UPC-3.0
. Это расшифровывается следующим образом: Шнур Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами SC и полировкой UPC с одной стороны и SC-UPC с другой длиной 3.0 метра. Соответственно, например, ШО-SM-LC/APC-SC/APC-15.0
- одномодовый дуплексный шнур с разъемами LC-LC и гравировкой APC длиной 15 метров.
Неоторые особенности
Оптические модули - активное оборудование, они потребяют электроэнергию и выделяют тепло. Это следует учитывать при подключении оборудования к электросети. Также коммутатор, заполненный мощными модулями под завязку может потребовать дополнительного охлаждения.Не стоит забывать, что в оптические модули встроены лазеры, и с ними необходимо соблюдать некоторую технику безопасности. Конечно в большинстве случаев никакой угрозы они не предоставляют в силу слабой мощности, но бывали случаи, дальнобойные мощные 10GE модули могут вполне выжечь сетчатку глаза или оставить ожог, если использовать палец в качестве аттюниатора.
Современные оптические модули имеют функцию DDM (Digital Diagnostics Monitoring) - в них встроен ряд сенсоров, через которые можно определить текущее значение некоторых параметров. Смотрится это через интерфейс оборудования, в которое установлен модуль. Самые важные параметры для вас - текущие принимаемая мощность и температура.
Ряд производителей сетевого оборудования запрещают использовать сторонние модули в их оборудовании. По крайней мере раньше Cisco не давала их запускать, они в ней просто не работали. Сейчас же в узких кругах известны
Отечественными и мировыми производителями за прошедшее время было создано множество типов оптических коннекторов, а также специальных проходных адаптеров, используемых для их надежного соединения. Среди них наибольшую популярность завоевали только 4 типа разъемов: LC, ST, FC и SC. Другие коннекторы применяются крайне редко или уже не производятся. Популярность отдельных типов разъемов зависит от конкретной отрасли их использования.
Главные типы оптических коннекторов
Оптический разъем ST
Отличается металлической байонетной конструкцией. А диаметр его керамического наконечника равен 2.5 мм. Раньше данный разъем широко использовался в сетях с многомодовыми волокнами из оптоволокна. А сейчас его не рекомендуют использовать. По сравнению с другими типами, он лишен возможности создания специального дуплексного разъема, имеет невысокую надежность, плохую устойчивость, недостаточно компактный и простой.
Оптический разъем FC
По своей конструкции схож с предыдущим. Диаметр его керамического наконечника тоже составляет 2.5 мм, но вместо байонета применяется металлическое соединение с резьбой. Этот разъем сегодня широко используют в оборудовании активного типа и различных измерительных приборах. Он отличается долговечностью, отличной устойчивостью к всевозможным вибрациям. Зачастую его используют именно в магистральных ВОЛС. можно так же в нашей компании. В компании AVS Electronics оптики и компонентов.
Оптический разъем SC
Широкое распространение получил за счет удобства коммутации и возможности создания специального дуплексного разъема. Он имеет не только внешний корпус, но и внутренний. А диаметр его керамического наконечника равен 2.5 мм. Как правило, такой разъем устанавливают в проходной адаптер легко, без необходимости вращения. широко используется в СКС, современных сетях передачи всевозможных данных в масштабах города. Кабель оптический
Оптический разъем LC
Диаметр наконечника данного разъема равняется 1.25 мм, поэтому с ним необходимо аккуратно работать. За счет своих компактных размеров, данные коннекторы завоевали огромную популярность в различном активном оборудовании, современных пассивных оптических шкафах или полках, имеющих высокую плотность. 
Они легко заходят в специальный проходной адаптер обыкновенным защелкиванием. Ассортимент включает коннекторы и , а также многие другие.
Среди большого разнообразия различных коннекторов в СКС преимущество отдается дуплексным разъемам SC или LC типа с ключом, которые способны предотвратить неправильный ввод коннектора в проходной адаптер, обеспечить правильную полярность данного оптического соединения. В новейшем активном оборудовании и во всех центрах по обработке данных чаще всего применяют разъемы типа LC, ведь они весьма компактны и надежны. Коннекторы разъемы купить можно у специалистов компании AVS Electronics.
Типы полировки
Поверхность торца большинства современных оптических коннекторов размещена под углом в 90 градусов, а торец их керамического наконечника немного закруглен. Их различают по качеству выполненной полировки:
. PC - это обыкновенное качество, допустимое для простых приложений в СКС, современных локальных сетей с небольшим расстоянием и максимальной скоростью, равной 1 Гбит/с. Показатель отражательной способности равен -35 дБ.
. SPC - улучшенное качество, отличается отражательной способностью, равной от -40 до -45 дБ либо меньше. Данная полировка характерна для всех и пигтэйлов заводского производства.
UPC - наилучшее качество, исключительно машинная полировка, проводится усиленный контроль качества. Его отражательная способность равна от -50 до -55 дБ либо ниже. Зачастую шнуры с подобной полировкой используют для осуществления измерений высокой точности в процессе проверки современных оптических систем, функционирования самых требовательных приложений, отличающихся скоростями 10 Гбит/с и выше.
Коннекторы с угловой APC полировкой
Стыкуемая поверхность коннекторов, имеющих угловую полировку, размещена под углом в 82 градусов. Показатель отражательной способности равен -65 дБ либо меньше.С его помощью можно получить наилучшие параметры из всех вероятных на данный момент и уменьшить обратные отражения, но они абсолютно не совместимы со всеми коннекторами, имеющими базовую полировку. Для снижения риска неправильной стыковки, все корпуса этих коннекторов, их хвостовики вместе с проходными адаптерами, делают насыщенного зеленого цвета. Зачастую применяют в провайдерских линиях и во многих сетях современного кабельного телевидения.
Цвета коннекторов
Все вышеупомянутые коннекторы изготавливаются в нескольких версиях: для одномодовых оптических волокон 9/125 мкм либо для многомодовых 50/125 мкм. Корпуса вместе с проходными адаптерами в простых многомодовых коннекторах встречаются в черном или бежевом цвете. А одномодовые коннекторы вместе с адаптерами зачастую имеют синий цвет. Все представленные и многие другие можно в компании AVS Electronics по оптовым ценам, высокого качества.Для соединения оптических кабелей в муфтах или установки пигтейлов в кроссах обычно используют сварочный аппарат - он позволяет надежно и с максимальной плотностью фиксировать волокна, а так же оставлять технологические запасы на повторное соединение и перемещения волокон в кабеле под воздействием температуры и растягивающего усилия. В большинстве случаев сварка самый удобный вид соединения. Но у нее есть и недостатки, которые можно решить с помощью установки на кабель быстрых коннекторов.
Какие проблемы возникают при использовании сварки как основного вида соединений?
1. Место сварки оптического волокна становится хрупким и его следует фиксировать специальной термоусадочной гильзой КЗДС.
2. Термоусадочная гильза требует фиксации, т.к. не защищает волокно от растягивающего усилия.
3. Волокно с обоих сторон гильзы может сломаться, т.к. с него снята защитная оболочка.
4. Нельзя произвести соединение волокон с помощью сварки в сложных условиях, например когда нет запаса волокна или на столбе без технологического запаса волокна.
Из всего следует, что при оконцовывании кабеля всегда требуется установка маленького кросса, а при развертывании сетей в частном секторе всегда требуется снимать муфту со столба и оставлять колечки кабеля магистрального и клиентских, что со временем создает паутину из проводов. И самое главное нельзя провести такие работы одному монтажнику, т.к. он просто не сможет снять муфту.
Вставляем оптическое волокно в центральную трубку и перемещаем зажимной бегунок вправо, тем самым фиксируя его в разъеме. Передвинув его обратно можно вынуть волокно из коннектора.
Под крышкой, зажимающей кабель от выскальзывания необходимо оставить запас волокна. Быстрый коннектор типа SC одевается непосредственно на кабель, поэтому нельзя оставить большой запас волокна, как при использовании сварочного аппарата. Если длина кабеля более 200 метров нужно предпринять меры для исключения перемещения волокон внутри кабеля, например оставлять запас, свернутый в колечки.
Закрываем крышку быстрого коннектора и затягиваем зажимную втулку. Хотя разъем предназначен для установки на FTTH кабель, можно устанавливать его и на центральную трубку кабеля.
ВНИМАНИЕ!!! При установки на центральную трубку она не надежно фиксируется в разъеме, нужно положить сверху обрезок этой трубки, или намотать немного изоленты, что бы увеличить ее толщину. В этом случае крепление будет надежным.
Осталось только одеть синий пластмассовый фиксатор в розетке и готово - волокно можно подключать к оборудованию. Можно подключить его непосредственно или расположить в кроссе или настенной розетке, а подключение оборудования осуществлять через промежуточный патчкорд.
Теперь для сравнения произведем установку разъема с применением оптического сварочного аппарата. Сами разъемы на кабель с помощью сварки непосредственно не устанавливаются, поэтому нужно использовать разрезанный патчкорд или специальный оптический пигтейл. Он приваривается к волокну из кабеля и устанавливается в кроссе.
Существуют оптические патчкорды с разъемами SC разной длины, у них обычно толстая изоляция 2 или 3 миллиметра, бывают и специальные пигтейлы (обрезанные патчкорды), с тонкой внешней изоляцией 0.9 миллиметров. Использовать можно любые, однако для плотного монтажа многоволоконного кабеля в кроссе целесообразнее использовать пигтейлы с тонкой изоляцией - они легко гнуться и фиксируются, не занимают много места.
Сделать из патчкорда пигтейл можно с помощью специального кабельного стриппера с различными диаметрами отверстий. Разрезаем его пополам и снимаем верхнюю защитную изоляцию.
В итоге получаем тот же оптический пигтейл, который при сравнении с оптическим волокном обладает несколько более толстой защитной оболочкой.
Скалываем оптическое волокно из кабеля по линейке 20 миллиметров скалывателем Jilong KL- 21 C . Естественно волокно предварительно нужно очистить и снять буферное покрытие стриппером.
Зажимаем волокно прижимной планкой скалывателя KL- 21 C , закрываем крышку и производим скол.
Аналогичную операцию производим и с привариваемым патчкордом - снимаем буферное покрытие, протираем и скалываем.
Включаем сварочный аппарат Jilong KL-280 G и ждем его готовности к работе, когда на экране появится соответствующее сообщение.
Открываем защитную крышку сварочного аппарата и укладываем пигтейл на правую зажимную площадку, волокно при этом должно попасть на V образную канавку перед сварочными электродами. Предварительно на волокно нужно одеть термоусадочную гильзу КЗДС.
Аналогично укладываем волокно из оптического кабеля слева. Роутер Mikrotik RB450 G используем в качестве подставки под кабель.
После закрытия крышки сварочного аппарата Jilong KL-280 он автоматически производит сведение и сварку волокон, но предварительно проверяет качество произведенного скола. Аппарату скол не понравился, поэтому он выдал сообщение что превышен угол скола. Хоть на экране аппарата и виден дефект волокна справа, однако не всегда его явно видно и было бы не плохо, если аппарат сообщал с какой стороны плохой скол.
Сообщение с экрана сварочного аппарата об ошибке - "Превышен угол скола". Он предлагает игнорировать дефект и продолжить, но лучше этого не делать и произвести повторный скол волокна.
После произведения повторных действий по сколу, очистке и укладки волокна аппарат без проблем произвел сварку и показал информацию о потерях в сварном соединении - Loss: 0.01 dB - такое значение должно быть показано при всех сварках, если оно выше 0.03 , то нужно произвести повторное соединение волокон.
Вводить волокна в аппарат Jilong KL-280 G можно даже в защитной оболочке, специальная прокладка под крышкой и соответствующий вырез это позволяют.
После сварки волокно натягивается между зажимными планками, если одну пошевелить пальцем, вторая так же будет перемещаться, поэтому открывать крышки следует аккуратно.
Получилось вот такое красивое соединение, однако глаз специалиста сразу поймет не ладное.
Забыли одеть термоусадочную гильзу КЗДС, а без нее волокно можно легко сломать. Это одна из основных ошибок при начале работы с оптикой. Придется разрезать волокно и произвести повторную сварку. Нельзя просто взять и разрезать волокно в любом месте, нужно найти место сварки и вырезать его с двух сторон, как красную ленточку при открытии новых объектов строителями.
Производим повторный скол скалывателем Jilong KL- 21 C , только линейку ставим на самое минимальное значение, что бы буферное покрытие было на максимально возможной длине оптического волокна.
Одеваем термоусадочную гильзу и вновь заводим волокна в сварочный аппарат.
Производим сварку и получаем результат - Loss:0.36 dB - это очень много, нужно резать и делать повторную сварку. Видно что волокно сварилось со смещением, что говорит о том, что нельзя укладывать в канавку сварочного аппарата волокно с не снятым буферным покрытием.
Зато гильза КЗДС на месте, однако она не закрывает все волокно со снятым буферным покрытием - со стороны кабеля конец оголенного волокна был короткий, а со стороны патчкорда забыли выровнять длину. Режем снова.
Пробуем сразу поместить волокна в сварочный аппарат не скалывая их концы - и вот наглядный результат. Сразу становиться понятно для чего нужен скалыватель и можно ли обойтись без него. Аппарат для сварки оптических волокон Jilong KL-280 G не будет работать если их торцы не обработаны.
Аппарат выдает соответствующее предупреждение.
Теперь производим скол по всем правилам с обрезкой волокна по линейке на 16 миллиметров.
И попадаем опять на сообщение о превышении угла скола, смотрим на картинке какое волокно с дефектом (в данном случае правое) и производим повторный скол.
Вставляем волокна в аппарат Jilong KL 280 G и закрываем крышку. Волокна должны свободно перемещаться, т.к. аппарат во время сведения может утягивать их внутрь. Так же не следует располагать волокна глубже сварочного электрода, аппарат выдаст сообщение об ошибке - он может только втягивать волокна в себя, а не выталкивать обратно.
Процесс сварки производится автоматически, в этом и есть основное отличие сварочного аппарата Jilong KL-280 G от обычного KL-280 .
Опять что-то пошло не так и аппарат выдал сбой сварки с интересной картинкой волокна с дыркой в центре, нужно опять резать и переделывать.
Однако само волокно с дефектом сварилось и достаточно крепко.
Производим повторную сварку.
И получаем требуемый уровень потерь - Loss: 0.01 dB .
Аккуратно достаем волокна, сдвигаем термоусадочную гильзу КЗДС на место сварки и помещаем ее в печку вверху сварочного аппарата.
Закрываем крышку, но ей мешает толстая оболочка кабеля - ничего страшного, печка может работать и с приоткрытой крышкой.
Для включения печки следует нажать кнопку HEAT на панели сварочного аппарата.
И по завершении процесса усадки вынуть гильзу и разместить ее в специальном металлическом держателе для полного остывания. Гильза может прилипнуть в печке, поэтому следует доставать ее сразу после звукового сигнала.
Вот результат, волокно сварено, одета гильза КЗДС, но все равно обращаться с ним нужно осторожно и требуется уложить в кросс или настенную коробку.
Вид со стороны коннекторов на соединения различных типов. Вверху быстрый коннектор одетый на центральную трубку оптического кабеля, внизу патчкорд, приваренный к основному кабелю.
С другой стороны все не так аккуратно. Если конец кабеля с быстрым коннектором можно гнуть как угодно, то конец кабеля в месте сварки очень легко повредить и требуется защитить его путем укладки в маленький настенный оптический бокс, при этом для подключения активного оборудования понадобиться использовать дополнительный пигтейл.
Конечно можно разделать волокно так, что бы центральная трубка оптического кабеля зашла в гильзу КЗДС, и буферное покрытие пигтейла так же оказалось внутри, тогда при усадке и трубка основного кабеля, и приваренный патчкорд окажутся надежно соединенными.
Естественно внешний вид такого соединения не очень аккуратный. Толстую желтую изоляцию не получится одеть в гильзу, т.к. она не зажимается лапкой сварочного аппарата, тут можно либо обмотать все изолентой, либо одеть несколько обычных термоусадочных трубок для электрических кабелей.
В сравнении со сваркой соединение быстрым коннектором с разъемом SC производится быстрее и проще, кроме этого в некоторых случаях не требуется применение оптического кросса и лишних переходников с патчкордами. Что может быть удобно при подключении абонентских кабелей в муфты на столбах не на сварке, а на быстрых соединителях. В муфте предварительно развариваются волокна и устанавливаются розетки, абонентские кабели на земле оконцовываются коннекторами и подключаются к муфте, при этом запас кабеля не требуется и на столбах не появляется паутина из проводов. Кроме этого быстрые соединители можно использовать при строительстве сетей на базе технологии PON.
Стоимость самого дешевого оптического кабеля меньше витой пары, поэтому набор из скалывателя, стриппера и быстрых коннекторов очень быстро окупается, особенно если часто приходится прокладывать линии связи длиной более 100 метров.
Данный информационный материал был создан, подготовлен и размещен специалистами ООО «ЛАНМАРТ» и является собственностью администрации проекта www.сайт. Любое использование и размещение данного материала на других ресурсах допускается только при наличии прямой ссылки на первоисточник.
Основные данные по ВОЛС для проектирования систем телекоммуникаций
Оптическое волокно позволяет организовывать связь без регенераторов (повторителей сигнала) до 120 км у одномодовых и до 5 км у многомодовых кабелей.
В качестве сигналов в оптических кабелях используются не электрические импульсы, а моды (световые потоки). Стенки центральной жилы - диэлектрики и имеют отражающие свойства стекла, благодаря которым световые потоки распространяются внутри кабеля.
Одномодовые и многомодовые волокна
Принято разделять оптоволоконные волокна (кабеля и пачкорды) на два типа:
Одномодовые (Single Mode), сокращённо: SM;
Многомодовые (Multi Mode), сокращённо: MM.
При этом оба типа имеют свои преимущества и недостатки, а значит каждый из них может быть использован для реализации различных целей.
Одномодовые оптические волокна (SM)
8/125, 9/125, 10/125 - это маркировка одномодовых оптоволоконных пачкордов. Первая цифра в маркировке - диаметр центральной жилы, а вторая - это диаметр оболочки. Стоит отметить, что диметры ВОЛС (волоконно-оптической линии передач) измеряются в мкм (микрометрах).
В одномодовом кабеле используют сфокусированный узконаправленный лазерный луч с диапазоном световых волн 1,310-1,550 мкм (1310-1550 нм).
Благодаря тому, что диаметр центральной жилы достаточно мал, световые моды двигаются в ней практически параллельно центральной оси. Поэтому в волокне практически отсутствуют искажения сигнала, а малое затухание позволяет передавать оптический импульс на расстояния до 120 км без регенерации на скоростях до 100 Гбит/с и выше.
Различают одномодовые оптические волокна:
С несмещённой дисперсией (стандартное, SMF);
Со смещённой дисперсией (DSF);
И с ненулевой смещённое дисперсией (NZDSF).
Многомодовые оптические волокна (MM)
Многомодовое волокно со ступенчатым коэффициентом
Многомодовое волокно с градиентным коэффициентом
Многомодовые волокна имеют маркировку, например, 50/125 или 62,5/125. Это говорит о том, что диаметр центральной жилы может быть 50 или 62,5 мкм, а диметр оболочки такой же, как и у одномодового типа - 125 мкм.
В многомодовом кабеле используют рассеянные лучи от светодиодов или лазера с диапазоном световых волн 0,85 мкм - 1,310 мкм (850-1310 нм).
Из-за того, что диаметр центральной жилы многомодового патч-корда больше, чем у одномодового, количество путей для распространения световых модов увеличивается. Сразу несколько световых потоков двигаются по различным траекториям, отражаясь от зеркальной поверхности центральной жилы.
Однако, многомодовые волокна со ступенчатым коэффициентом преломления имеет достаточно высокую межмодовую дисперсию (постепенное расширение оптического луча в результате отражений), что ограничивает расстояние передачи сигнала до 1 км и скорость передачи до 100 - 155 Мбит/с. Рабочая длина волны, как правило, 850 нм.
Многомодовые волокна с градиентным коэффициентом преломления характеризуются меньшей межмодовой дисперсией вследствие плавного изменения показателя преломления в волокне. Это позволяет передавать оптический сигнал на расстояния до 5 км со скоростью до 155 Мбит/с. Рабочая длина волны - 850 нм и 1310 нм.
Отличия одномодовых и многомодовых оптических волокон
В одномодовом и многомодовом оптоволокне достаточно важную роль играет затухание сигналов. Этим и обусловлено малое рабочее расстояние многомодовых волокон (1-5 км). Несмотря на то, что казалось бы, по многомодовому кабелю движется больше световых потоков, пропускная способность таких кабелей и патч-кордов ниже, чем у одномодовых.
Узконаправленный (одномодовый) луч в одномодовых волокнах затухает в несколько раз меньше, чем рассеянный (многомодовый) в многомодовых волокнах, что позволяет увеличивать расстояние (до 120 км) и скорость передаваемого сигнала.
Оптические коннекторы
Оптический разъем, или коннектор (Optical Connector) - это недорогой и эффективный способ коммутации оптоволоконных кабелей. Он обеспечивает надежное соединение и целостность передаваемых пакетов.
Сегодня на рынке присутствует большое количество различных типов коннекторов для ВОЛС. Все они имеют различные параметры и назначение. Стыковку двух одинаковых либо разных коннекторов производят при помощи оптического адаптера.
Различные типы оптических коннекторов имеют разную форму и технологию соединения. Также при производстве таких разъемов могут быть использованы различные материалы, будь то металлы или полимеры.
Основные типы оптических коннекторов (разъёмов)
Коннекторы SC
SC-наиболее популярные оптические разъёмы.
Корпус разъёма SC выполнен из пластика, в поперечном сечении - прямоугольный. Подключение и отключение данного коннектора производятся линейно, в отличие от коннекторов FC и SC, в которых подключение вращательное. Благодаря этому, а также специальной «защёлке», обеспечивается достаточно жёсткая фиксация в оптической розетке. Разъёмы SC используются, в основном, на стационарных объектах. По цене несколько дороже разъёмов FC и SC.
Синим цветом маркируются одномодовые SC-разъёмы, серым цветом - многомодовые разъёмы, зелёным цветом - одномодовые разъёмы с классом полировки APC (со скошенным торцом).
Коннекторы LC
Оптический разъём LC внешне похож на разъём SC, но меньше него по размерам, благодаря чему при помощи LC-разъёмов легко реализуются кроссовые оптические соединения высокой плотности. Фиксация в оптической розетке осуществляется при помощи защелки.
Коннекторы FC
Разъёмы FC выполнены из керамической сердцевины и металлического наконечника. Фиксация в оптической розетке происходит за счёт резьбового соединения. Разъёмы FC обеспечивают низкий уровень потерь и минимум обратных отражений, а благодаря надёжной фиксации используются для организации связи на подвижных объектах, сетях связи железных дорог и других ответственных применениях.
Коннекторы ST
Разъёмы ST характеризуются простотой и надежностью в эксплуатации, легкостью установки и относительно невысокой ценой. Внешне похожи на разъёмы FC, но, в отличие от FC, в которых фиксация в розетке осуществляется при помощи резьбового соединения, разъёмы ST относятся к разряду BNC-коннекторов (соединение осуществляется при помощи разъёма байонет). ST-разъёмы чувствительны к вибрации и применяются с этими ограничениями.
Разъёмы ST используются, в основном, для подключения оптического оборудования к магистральным линиям и в локальных вычислительных сетях.
Коннекторы DIN
Разъём DIN похож на разъём FC, но имеет меньшие размеры. Керамический сердечник диаметром 2,5 мм, выступает за пределы пластикового корпуса, который, в свою очередь, имеет фиксатор, препятствующий вращению сердечника вокруг своей. Разъёмы DIN часто используются в измерительном оборудовании.
Коннекторы Е-2000
Е-2000 - один из наиболее сложных оптических разъёмов. Подключение и отключение осуществляется линейно (push-pull), а открытие - посредством специальной вставки-ключа. Поэтому, ошибочно вынуть такой коннектор практически не представляется возможным.
Разъёмы E-2000 имеют в своей конструкции специальные заглушки, которые автоматически закрывают торец разъёма при его отключении от оптической розетки, благодаря чему исключается попадание пыли внутрь.
Разъёмы Е-2000 отличает высокая надежность и плотность монтажа. Квадратное сечение разъёма обеспечивает лёгкую реализацию дуплексных соединений.
Разъемы с увеличенной плотностью монтажа
Коннекторы MT-RJ
Разъёмы MT-RJ изготавливаются в виде дуплексных пар.
Коннекторы VF-45 (SJ)
Хвостовик разъёма наклонён примерно под углом от плоскости соединения волокон. Разъём VF-45 (SJ) оборудован самозащёлкивающейся противопылевой шторкой.
Коннекторы MU
Аналог разъёма SC, меньший по размерам. Центратор - керамический, диаметром 1,25 мм, остальные части пластиковые.
Цвета оптических коннекторов (разъёмов).
FC и ST - никелированная латунь
SC и LC дуплексный или симплексный многомодовый - бежевый или серый
SC и LC дуплексный или симплексный одномодовый - синий
SC/APC симплексный (simplex) - зеленый
Классы полировки оптических коннекторов
Пожалуй, главными характеристиками оптических разъемов являются вносимое затухание и обратное отражение. Оптическое затухание оказывает более сильное влияние на качество сигнала, чем обратное отражение.
Показатель обратного затухания зависит, прежде всего, от поперечного отклонения сердцевин соединяемых оптических волокон.
Полировка оптических разъёмов обеспечивает плотность соединения оптических волокон друг с другом и уменьшает воздушный зазор, что, в свою очередь, уменьшает обратное отражение сигнала.
Существует 4 класса полировки: PC, SPC, UPC и APC.
Полировка PC, SPC, UPC:
РС (Physically Contact)
К классу PC относятся коннекторы ручной полировки, а также разъёмы, изготовляемые по клеевой технологии. Скорость применения - до 1 Гбит/с.
SРС (Super Physically Contact)
Механическая полировка торцов оптических коннекторов. Обеспечивает более плотное прилегание и использование в системах со скоростями более 1,25 Гбит/с.
UPC (Ultra Physically Contact)
Автоматическая полировка. Плоскости соединяемых коннекторов прилегают ещё более плотно, чем в PC и SPC, поэтому такие коннекторы используются в системах передачи информации со скоростями 2,5 Гбит/с и выше.
Полировка APC (Angled Physically Contact):
Контактная поверхность данных разъёмов скошена на 8 - 12 градусов от перпендикуляра. Такой способ шлифовки применяется для снижения уровня энергии отраженного сигнала (не менее 60 дБ). Коннекторы АРС используются только совместно с другими коннекторами APC и не могут применяться в соединении с другими видами коннекторов (PC, SPC, UPC). Отличаются зеленой маркировкой пластиковых наконечников.
Виды оптических патчкордов
Симплексные (SX) и дуплексные (DX) патчкорды
Оптические патчкорды могут быть симплексными (на одно соединение) и дуплексными (на два соединения).
 |
 |
||
| Патчкорд SC-SC simplex (SX) | Патчкорд SC-SC duplex (DX) |
Переходные патчкорды
Для перехода с одного типа оптического коннектора на другой служат переходные оптические патчкорды. Необходимость их применения возникает достаточно часто, при коммутации оборудования различного назначения и производства. Для этого переходные патчкорды оконцовываются разными оптическими коннекторами: например, с одного конца - LC, с другого конца - FC.
Переходные патчкорды бывают симплексными и дуплексными.
Цвета патчкордов
Оболочка оптических патчкордов отличается, взависимости от типа оптического волокна, и имеет цвет:
- жёлтый - для одномодового волокна;
- оранжевый - для многомодового волокна с диаметром 50 мкм;
- синий, чёрный - для многомодового волокна с диаметром 62,5 мкм.
Отличия от общепринятой цветовой маркировки могут быть при изготовлении дуплексных патчкордов.
Маркировка оптических патчкордов
Обычно, в маркировке оптических патчкордов указывается:
- тип коннекторов: обычно SC, FC, LC, ST, MTRJ;
- тип волокна: одномодовое (SM) или многомодовое (MM)
- класс полировки: PC, SPC, UPC или APC;
- количество волокон: одном (simplex, SX) или два (duplex, DX);
- диаметр светопроводящей сердцевины и буфера: обычно 9/125 у одномодовых патчкордов и 50/125 или 62,5/125 у многомодовых патчкордов;
- длина патчкорда.
Основные данные по ВОЛС для проектирования систем телекоммуникаций
Оптическое волокно позволяет организовывать связь без регенераторов (повторителей сигнала) до 120 км у одномодовых и до 5 км у многомодовых кабелей.
В качестве сигналов в оптических кабелях используются не электрические импульсы, а моды (световые потоки). Стенки центральной жилы - диэлектрики и имеют отражающие свойства стекла, благодаря которым световые потоки распространяются внутри кабеля.
Одномодовые и многомодовые волокна
Принято разделять оптоволоконные волокна (кабеля и пачкорды) на два типа:
Одномодовые (Single Mode), сокращённо: SM;
Многомодовые (Multi Mode), сокращённо: MM.
При этом оба типа имеют свои преимущества и недостатки, а значит каждый из них может быть использован для реализации различных целей.
Одномодовые оптические волокна (SM)
8/125, 9/125, 10/125 - это маркировка одномодовых оптоволоконных пачкордов. Первая цифра в маркировке - диаметр центральной жилы, а вторая - это диаметр оболочки. Стоит отметить, что диметры ВОЛС (волоконно-оптической линии передач) измеряются в мкм (микрометрах).
В одномодовом кабеле используют сфокусированный узконаправленный лазерный луч с диапазоном световых волн 1,310-1,550 мкм (1310-1550 нм).
Благодаря тому, что диаметр центральной жилы достаточно мал, световые моды двигаются в ней практически параллельно центральной оси. Поэтому в волокне практически отсутствуют искажения сигнала, а малое затухание позволяет передавать оптический импульс на расстояния до 120 км без регенерации на скоростях до 100 Гбит/с и выше.
Различают одномодовые оптические волокна:
С несмещённой дисперсией (стандартное, SMF);
Со смещённой дисперсией (DSF);
И с ненулевой смещённое дисперсией (NZDSF).
Многомодовые оптические волокна (MM)
Многомодовое волокно со ступенчатым коэффициентом
Многомодовое волокно с градиентным коэффициентом
Многомодовые волокна имеют маркировку, например, 50/125 или 62,5/125. Это говорит о том, что диаметр центральной жилы может быть 50 или 62,5 мкм, а диметр оболочки такой же, как и у одномодового типа - 125 мкм.
В многомодовом кабеле используют рассеянные лучи от светодиодов или лазера с диапазоном световых волн 0,85 мкм - 1,310 мкм (850-1310 нм).
Из-за того, что диаметр центральной жилы многомодового патч-корда больше, чем у одномодового, количество путей для распространения световых модов увеличивается. Сразу несколько световых потоков двигаются по различным траекториям, отражаясь от зеркальной поверхности центральной жилы.
Однако, многомодовые волокна со ступенчатым коэффициентом преломления имеет достаточно высокую межмодовую дисперсию (постепенное расширение оптического луча в результате отражений), что ограничивает расстояние передачи сигнала до 1 км и скорость передачи до 100 - 155 Мбит/с. Рабочая длина волны, как правило, 850 нм.
Многомодовые волокна с градиентным коэффициентом преломления характеризуются меньшей межмодовой дисперсией вследствие плавного изменения показателя преломления в волокне. Это позволяет передавать оптический сигнал на расстояния до 5 км со скоростью до 155 Мбит/с. Рабочая длина волны - 850 нм и 1310 нм.
Отличия одномодовых и многомодовых оптических волокон
В одномодовом и многомодовом оптоволокне достаточно важную роль играет затухание сигналов. Этим и обусловлено малое рабочее расстояние многомодовых волокон (1-5 км). Несмотря на то, что казалось бы, по многомодовому кабелю движется больше световых потоков, пропускная способность таких кабелей и патч-кордов ниже, чем у одномодовых.
Узконаправленный (одномодовый) луч в одномодовых волокнах затухает в несколько раз меньше, чем рассеянный (многомодовый) в многомодовых волокнах, что позволяет увеличивать расстояние (до 120 км) и скорость передаваемого сигнала.
Оптические коннекторы
Оптический разъем, или коннектор (Optical Connector) - это недорогой и эффективный способ коммутации оптоволоконных кабелей. Он обеспечивает надежное соединение и целостность передаваемых пакетов.
Сегодня на рынке присутствует большое количество различных типов коннекторов для ВОЛС. Все они имеют различные параметры и назначение. Стыковку двух одинаковых либо разных коннекторов производят при помощи оптического адаптера.
Различные типы оптических коннекторов имеют разную форму и технологию соединения. Также при производстве таких разъемов могут быть использованы различные материалы, будь то металлы или полимеры.
Основные типы оптических коннекторов (разъёмов)
Коннекторы SC
SC-наиболее популярные оптические разъёмы.
Корпус разъёма SC выполнен из пластика, в поперечном сечении - прямоугольный. Подключение и отключение данного коннектора производятся линейно, в отличие от коннекторов FC и SC, в которых подключение вращательное. Благодаря этому, а также специальной «защёлке», обеспечивается достаточно жёсткая фиксация в оптической розетке. Разъёмы SC используются, в основном, на стационарных объектах. По цене несколько дороже разъёмов FC и SC.
Синим цветом маркируются одномодовые SC-разъёмы, серым цветом - многомодовые разъёмы, зелёным цветом - одномодовые разъёмы с классом полировки APC (со скошенным торцом).
Коннекторы LC
Оптический разъём LC внешне похож на разъём SC, но меньше него по размерам, благодаря чему при помощи LC-разъёмов легко реализуются кроссовые оптические соединения высокой плотности. Фиксация в оптической розетке осуществляется при помощи защелки.
Коннекторы FC
Разъёмы FC выполнены из керамической сердцевины и металлического наконечника. Фиксация в оптической розетке происходит за счёт резьбового соединения. Разъёмы FC обеспечивают низкий уровень потерь и минимум обратных отражений, а благодаря надёжной фиксации используются для организации связи на подвижных объектах, сетях связи железных дорог и других ответственных применениях.
Коннекторы ST
Разъёмы ST характеризуются простотой и надежностью в эксплуатации, легкостью установки и относительно невысокой ценой. Внешне похожи на разъёмы FC, но, в отличие от FC, в которых фиксация в розетке осуществляется при помощи резьбового соединения, разъёмы ST относятся к разряду BNC-коннекторов (соединение осуществляется при помощи разъёма байонет). ST-разъёмы чувствительны к вибрации и применяются с этими ограничениями.
Разъёмы ST используются, в основном, для подключения оптического оборудования к магистральным линиям и в локальных вычислительных сетях.
Коннекторы DIN
Разъём DIN похож на разъём FC, но имеет меньшие размеры. Керамический сердечник диаметром 2,5 мм, выступает за пределы пластикового корпуса, который, в свою очередь, имеет фиксатор, препятствующий вращению сердечника вокруг своей. Разъёмы DIN часто используются в измерительном оборудовании.
Коннекторы Е-2000
Е-2000 - один из наиболее сложных оптических разъёмов. Подключение и отключение осуществляется линейно (push-pull), а открытие - посредством специальной вставки-ключа. Поэтому, ошибочно вынуть такой коннектор практически не представляется возможным.
Разъёмы E-2000 имеют в своей конструкции специальные заглушки, которые автоматически закрывают торец разъёма при его отключении от оптической розетки, благодаря чему исключается попадание пыли внутрь.
Разъёмы Е-2000 отличает высокая надежность и плотность монтажа. Квадратное сечение разъёма обеспечивает лёгкую реализацию дуплексных соединений.
Разъемы с увеличенной плотностью монтажа
Коннекторы MT-RJ
Разъёмы MT-RJ изготавливаются в виде дуплексных пар.
Коннекторы VF-45 (SJ)
Хвостовик разъёма наклонён примерно под углом от плоскости соединения волокон. Разъём VF-45 (SJ) оборудован самозащёлкивающейся противопылевой шторкой.
Коннекторы MU
Аналог разъёма SC, меньший по размерам. Центратор - керамический, диаметром 1,25 мм, остальные части пластиковые.
Цвета оптических коннекторов (разъёмов).
FC и ST - никелированная латунь
SC и LC дуплексный или симплексный многомодовый - бежевый или серый
SC и LC дуплексный или симплексный одномодовый - синий
SC/APC симплексный (simplex) - зеленый
Классы полировки оптических коннекторов
Пожалуй, главными характеристиками оптических разъемов являются вносимое затухание и обратное отражение. Оптическое затухание оказывает более сильное влияние на качество сигнала, чем обратное отражение.
Показатель обратного затухания зависит, прежде всего, от поперечного отклонения сердцевин соединяемых оптических волокон.
Полировка оптических разъёмов обеспечивает плотность соединения оптических волокон друг с другом и уменьшает воздушный зазор, что, в свою очередь, уменьшает обратное отражение сигнала.
Существует 4 класса полировки: PC, SPC, UPC и APC.
Полировка PC, SPC, UPC:
РС (Physically Contact)
К классу PC относятся коннекторы ручной полировки, а также разъёмы, изготовляемые по клеевой технологии. Скорость применения - до 1 Гбит/с.
SРС (Super Physically Contact)
Механическая полировка торцов оптических коннекторов. Обеспечивает более плотное прилегание и использование в системах со скоростями более 1,25 Гбит/с.
UPC (Ultra Physically Contact)
Автоматическая полировка. Плоскости соединяемых коннекторов прилегают ещё более плотно, чем в PC и SPC, поэтому такие коннекторы используются в системах передачи информации со скоростями 2,5 Гбит/с и выше.
Полировка APC (Angled Physically Contact):
Контактная поверхность данных разъёмов скошена на 8 - 12 градусов от перпендикуляра. Такой способ шлифовки применяется для снижения уровня энергии отраженного сигнала (не менее 60 дБ). Коннекторы АРС используются только совместно с другими коннекторами APC и не могут применяться в соединении с другими видами коннекторов (PC, SPC, UPC). Отличаются зеленой маркировкой пластиковых наконечников.
Виды оптических патчкордов
Симплексные (SX) и дуплексные (DX) патчкорды
Оптические патчкорды могут быть симплексными (на одно соединение) и дуплексными (на два соединения).
|
|
||
| Патчкорд SC-SC simplex (SX) | Патчкорд SC-SC duplex (DX) |
Переходные патчкорды
Для перехода с одного типа оптического коннектора на другой служат переходные оптические патчкорды. Необходимость их применения возникает достаточно часто, при коммутации оборудования различного назначения и производства. Для этого переходные патчкорды оконцовываются разными оптическими коннекторами: например, с одного конца - LC, с другого конца - FC.
Переходные патчкорды бывают симплексными и дуплексными.
Цвета патчкордов
Оболочка оптических патчкордов отличается, взависимости от типа оптического волокна, и имеет цвет:
- жёлтый - для одномодового волокна;
- оранжевый - для многомодового волокна с диаметром 50 мкм;
- синий, чёрный - для многомодового волокна с диаметром 62,5 мкм.
Отличия от общепринятой цветовой маркировки могут быть при изготовлении дуплексных патчкордов.
Маркировка оптических патчкордов
Обычно, в маркировке оптических патчкордов указывается:
- тип коннекторов: обычно SC, FC, LC, ST, MTRJ;
- тип волокна: одномодовое (SM) или многомодовое (MM)
- класс полировки: PC, SPC, UPC или APC;
- количество волокон: одном (simplex, SX) или два (duplex, DX);
- диаметр светопроводящей сердцевины и буфера: обычно 9/125 у одномодовых патчкордов и 50/125 или 62,5/125 у многомодовых патчкордов;
- длина патчкорда.
