Волоконно-оптический кабель: характеристики, преимущества и недостатки

Оптоволоконный кабель: плюсы и минусы

Оптоволоконный кабель: преимущества и недостатки

Еще каких-то лет десять назад мы и представить не могли, насколько сильно вырастет скорость домашнего интернета. Многие в то время, как и я, пользовались мобильным телефоном или же выходили в сеть через спутниковую тарелку.

Кстати, возможно кто-то помнит те времена, когда вовсю была популярна так называемая «спутниковая рыбалка». Если у вас была тарелка, компьютер и специальная программа Skynet, то можно было перехватывать нешифрованный спутниковый поток данных.

Однако это уже совсем другая история, о которой я поведаю в другой статье на сайте elektrikinfo.ru. В сегодняшней статье речь пойдёт про оптоволоконный кабель, его преимущества и недостатки. Так что если ваш интернет провайдер настойчиво хочет поменять старые медные провода на оптоволоконный кабель, то даже не сомневайтесь, соглашаться или нет. Конечно же, да, и вот почему.

Чем оптоволоконный кабель отличается от медного

В отличие от медного кабеля, где интернет передаётся путем электрических сигналов, в оптоволокне передача сигнала идёт благодаря световому излучению. Оптоволоконный кабель не имеет металлических жил. В нем, вместо них есть тонкие трубки, по которым сигнал трансформируется на трех длинных волнах: 1550 нм, 1310 нм и 850 нм.

То есть, как видно, разница ощутима, правда? Уже хотя бы в принципиально другой схеме передачи данных. Подробно вдаваться в технологию передачи данных по оптоволоконному кабелю я не буду, а уточню лишь все преимущества, которых существует очень большое количество.

Преимущество оптоволоконного кабеля

Итак, мы узнали, что интернет по оптоволоконному кабелю передаётся благодаря световому излучению. Вследствие этого увеличивается не только сама скорость интернета, которая может составлять 10 Гбит/сек и более, но и расстояние передачи данных. При помощи оптоволоконного кабеля можно передавать интернет на расстояние до 250 км.

Кроме этого оптоволоконный кабель имеет ряд других, очень важных преимуществ по сравнению с медным кабелем:

• Высокая пропускная способность независимо от количества подключённых абонентов;
• Большие расстояния передачи данных;
• Высокая безопасность передачи данных. Перехватить данные через оптоволокно очень сложно;
• Оптоволоконный кабель не имеет металлических частей внутри, поэтому он не является предметом внимания для тех, кто промышляет сбором цветных металлов;
• Оптоволокно имеет повышенную стойкость, как к атмосферным осадкам, так и к химическому влиянию.

Ну и самое, пожалуй, главное преимущество заключается в том, что интернету, который передаётся по оптоволокну, не страшна гроза. Сколько у вас уже сгорело роутеров и сетевых карт из-за того, что вы не вовремя выдернули кабель из компьютерного гнезда? Так вот, в случае с оптоволоконным кабелем ничего подобного не случится, поскольку он не проводит электрический сигнал.

Недостатки оптоволоконного кабеля

Настал тот самый черед поговорить о некоторых недостатках оптоволоконного кабеля. В первую очередь следует выделить особую сложность соединения. Если кабель поломался, что для него очень вредно, соединить его может только мастер со специальной паяльной станцией. Скрутки медных проводов, как можно было делать раньше, уже не прокатят.

Второй момент связан с тем, что оптоволоконный кабель нельзя ни в коем случае сгибать. Его можно свернуть в кольцо и скорость интернета никак не пострадает вследствие этого. Однако оптоволокно, как и обычную трубу, нельзя сгибать и ломать. Помните в начале статьи я рассказывал про маленькие трубки в оптоволоконном кабеле? Так вот, они легко ломаются, и кабель в данном месте придётся перепаивать.

Во всем же остальном, оптоволоконный кабель, как и интернет, передаваемый по нему, во всем переигрывает кабеля с медными жилами.

Преимущества и недостатки оптических волокон

Оптическое волокно с каждым днем набирает все большую популярность как среда для передачи информации. Это обусловлено множеством преимуществ по сравнению с медными парами. Рассмотрим основные преимущества и недостатки оптических волокон.

Преимущества оптических волокон:

1. Помехозащищенность.

Никакие виды электромагнитных помех не влияют на качество передачи информации в оптическом волокне. Благодаря этому, оптическое волокно может располагаться вблизи таких мощных источников электромагнитных помех как: радиоантенны, неоновая реклама, оборудование АТС (особенно декадно шаговых), станки на заводах и др. Кроме того, многие ЛЭП уже имеют в своем составе ВОЛС, вмонтированную в грозо трос.

1. Вследствие того, что оптическое волокно не проводит электрический сигнал, то обеспечивается полная гальваническая развязка между передатчиком и приемником. Это облегчает схема технику канало образующего оборудования.
2. Электро магнитная совместимость и информационная безопасность

Оптическое волокно не только не чувствительно к внешним электро магнитным воздействиям, но и само не излучает никаких сигналов в окружающую среду. Последнее существенно усложняет перехват информации, которая передается по оптическому волокну. Для того, чтобы перехватить информацию, необходимо удалить слой за слоем оболочку оптического кабеля до самого оптического волокна. (см рисунок 1). Далее необходимо изогнуть оптическое волокно, после чего часть сигнала будет выходить за пределы волокна. Эта часть излучения и может быть перехвачена. Вместе с тем, этот изгиб (макро изгиб) оптического волокна легко зафиксировать при помощи оптического рефлектометра. В отличии от этого, подняв в неподходящий момент трубку домашнего аналогового (если у кого-то остался) телефона можно случайно «подслушать» соседа, или послушать радио.

Рисунок 1 – оптоволоконный кабель

Такой способ «врезки» в оптическое волокно активно используется связистами для организации служебного канала связи. В качестве устройства для ответвления трафика в этом случае используются ответвители-прищепки.

1. Оптическое волокно имеет малое погонное затухание. Уровень затухания сигнала зависит от рабочей длины волны, но он имеет намного меньшие значения чем медный кабель. Вследствие этого, возможна организация протяженных высокоскоростных систем передачи. (Например, применение одного оптического усилителя позволяет передавать цифровую информацию со скоростью до 10 Гбит/с на расстояние до 250 км.)
2. Оптические волокна имеют большую широкополосность и пропускную способность. Благодаря улучшенной очистке оптического волокна, удалось расширить количество окон прозрачности, что привело к появлению систем волнового уплотнения WDM (СWDM, DWDM. DWDM мультиплексирование позволяет по одному оптическому волокну организовать до 160 независимых каналов передачи, в каждом из которого передавать информацию со скоростью до 40 а то и больше Гбит/с.
3. Оптические кабели имеют меньшие габариты и вес, а зачастую и стоимость.

Недостатки оптических волокон

Основным недостатком оптических волокон являются повышенные требования к обслуживающему персоналу как на этапе монтажа оптического кабеля, так и в ходе обслуживания. Львиная доля повреждений в ВОЛС как раз и связана с недостатком знаний и навыков по работе с активными и пассивными компонентами ВОЛС. Среди основных проблем, которые допускаются по незнанию или халатности можно выделить грязные коннекторы и макро изгибы.

Рисунок 2 – грязный коннектор

Еще одним недостатком является появление микротрещин и повышение затухания оптического волокна за счет водородной коррозии. Распространенным заблуждением является утверждение, что оптическое волокно не боится попадания воды в оптическую муфту. Посмотрим на рисунок 3.

Рисунок 3 – зависимость погонного затухания в оптическом волокне от длины волны

На рисунке видно три “холма”, которые называются также водяными пиками. Эти повышения потерь обусловлены повышенным содержанием в сердцевине оптического волокна примесей SiOH. Если разобраться в химической формуле, то:

• Si – кремний, его достаточно в оптическом волокне. (это основной элемент, из которого оно изготовлено)
• О – кислород
• Н – водород.

Если теперь обратить внимание на формулу воды Н₂О, то видим, что в ней присутствует и кислород и водород. Конечно, сигнал передается только в сердцевине оптического волокна, поэтому требуется время чтобы под воздействием внешних факторов из воды и кремния получится SiOH, а после произошла диффузия этой примеси в сердцевину оптического волокна через его оболочку и буферный слой. В результате – вода негативно влияет на характеристики оптического волокна, однако, в отличие от медного кабеля, такое воздействие имеет отсрочку во времени и необратимо.

Вебинар “Теоретические основы передачи информации по оптическому волокну”

Оптоволоконные кабели, виды и характеристики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Существуют два различных типа оптоволоконных кабелей:

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

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

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

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

ВОЛС (волоконно-оптические линии связи)

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

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

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

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

Преимущества ВОЛС

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

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

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

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

Область применения ВОЛС

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

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

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

Технологии соединения ВОЛС

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ВОЛС: типы оптических волокон

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

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

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

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

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

Диагностика волоконно-оптических линий связи

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

Примеры оборудования

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Преимущества и недостатки оптического волокна

Jason

Купить FS оптические патч-корды

Оптическое волокно растет в сфере телекоммуникаций и передачи данных благодаря своим непревзойденным преимуществам: более высокая скорость с меньшим затуханием, меньшая устойчивость к электромагнитным помехам (EMI), меньший размер и большая пропускная способность информации. С другой стороны, постоянные потребности в полосе пропускания также приводят к значительному росту потребностей в оптическом волокне. Давайте рассмотрим наиболее распространенные типы оптоволоконных кабелей, изучим преимущества и недостатки оптоволокна и узнаем советы по выбору оптоволоконных кабелей.

Что такое оптическое волокно?

Оптическое волокно использует световые импульсы вместо электрических импульсов для передачи информации, что обеспечивает пропускную способность в сотни раз большую, чем традиционные электрические системы. Волоконно-оптический кабель может быть защищен оболочкой и броней, чтобы сделать его устойчивым к суровым условиям окружающей среды. Следовательно, он широко применяется в коммерческом бизнесе, правительстве, военной и многих других отраслях для передачи голоса, видео и данных.

Рисунок 1: Структура оптического волокна

Общие типы оптоволоконных кабелей

Как правило, существует три типа оптоволоконных кабелей: два стекловолокна – одномодовый оптический кабель и многомодовый оптический кабель, а также пластиковое оптическое волокно (plastic optical fiber-POF).

Одномодовый оптический кабель

“Режим” в оптоволоконном кабеле относится к пути, по которому передает свет. Одномодовое волокно имеет меньший диаметр сердечника 9 микрон (точнее 8,3 микрона) и только позволяет одной длине волны и пути передачи света, что значительно уменьшает отражение света и уменьшает затухание. Немного дороже, чем его многомодовые аналоги, одномодовый оптоволоконный кабель часто используется в сетевых соединениях на большие расстояния.

Рисунок 2: одномодовое волокно

Многомодовый оптический кабель

Многомодовое оптическое волокно имеет больший диаметр сердечника, чем одномодовое оптическое волокно, что позволяет передавать несколько путей и несколько длин волн света. Многомодовое оптическое волокно доступно в двух размерах: 50 микрон и 62,5 микрон. Обычно используется на короткие расстояния, в том числе применения патч-корда, такие как оптоволокно к настольному компьютеру или патч-панель к оборудованию, применения данных и аудио/видео в локальных сетях. Согласно распределению показателя преломления волокна, многомодовое волокно может разделить на два типа: многомодовое волокно Step-Index vs многомодовое волокно Graded-Index .

Рисунок 3: многомодовое волокно

Пластиковое оптическое волокно (POF)

POF – это step-index оптическое волокно с большим сердечником с типичным диаметром 1 мм. Большой размер позволяет легко соединять большое количество света от источников и разъемов, которые не должны быть высокой точностью. Таким образом, типичные затраты на соединители составляют 10-20% столько же, сколько для стекловолокна, и заделка проста. Являющийся пластиковым, он более прочный и может быть установлен в минутах с минимальными инструментами и обучением. Для приложений не требуют большой пропускной способности на большие расстояния, POF становится более конкурентоспособным, что делает его жизнеспособным вариантом для настольных локальных сетей и низкоскоростных коротких линий связи.

Преимущества и недостатки оптического волокна

Хотя оптическое волокно имеет преимущества в скорости и пропускной способности по сравнению с медным кабелем, стоит учитывать, что у него также есть и определенные недостатки. Вот преимущества и недостатки оптического волокна.

Преимущества оптического волокна

Большая пропускная способность & более высокая скорость—оптоволоконный кабель поддерживает чрезвычайно высокую пропускную способность и скорость. Большое количество информации, которое может быть передано на единицу оптоволоконного кабеля, является его наиболее значительным преимуществом.

Дешевка—длинные, непрерывные мили оптоволоконного кабеля могут быть сделаны дешевле, чем эквивалентные длины медного провода. С многочисленными поставщиками, борющимися за долю рынка, цена оптического кабеля обязательно упадет.

Тоньше и легче—оптическое волокно тоньше, и его можно вытянуть на меньшие диаметры, чем медный провод. Они имеют меньший размер и легкий вес, чем сопоставимый медный кабель, поэтому лучше подходят для мест, где требуется пространство.

Более высокая пропускная способность—поскольку оптические волокна намного тоньше, чем медные провода, больше волокон могут быть объединены в кабеле заданного диаметра. Это позволяет больше телефонных линий переходить по одному и тому же кабелю или большему каналу, проходящему через кабель в вашу кабельную телевизионную коробку.

Меньшая деградация сигнала—потеря сигнала в оптическом волокне меньше, чем в медном проводе.

Световые сигналы—в отличие от электрических сигналов, передаваемых по медным проводам, световые сигналы от одного волокна не влияют на сигналы других волокон в том же оптоволоконном кабеле. Это означает более четкие телефонные разговоры или прием на телевидении.

Долгий срок службы—оптические волокна обычно имеют более длительный жизненный цикл более 100 лет.

Недостатки оптического волокна

Низкая мощность—светоизлучающие источники ограничены низкой мощностью. Хотя излучатели высокой мощности доступны для улучшения энергопотребления, это добавит дополнительную стоимость.

Хрупкость—оптическое волокно довольно хрупкое и более уязвимо к повреждениям по сравнению с медными проводами. Лучше не скручивать и не сгибать оптоволоконные кабели слишком сильно.

Расстояние—расстояние между передатчиком и приемником должно быть коротким, или повторители необходимы для усиления сигнала.

Как правильно выбрать оптоволоконный кабель?

Оптоволоконный кабель приобрел большой импульс в сетях связи, и появляется огромное количество поставщиков, конкурирующих за производство и поставку оптоволоконных кабелей. При выборе оптического волокна, вам лучше начать с надежного поставщика, а затем рассмотреть критерии выбора. Вот руководство, чтобы прояснить некоторые недоразумения при выборе оптоволоконного кабеля.

Проверьте квалификацию производителя

Основные производители оптоволоконных кабелей должны получить сертификацию системы качества ISO9001, международную сертификацию системы охраны окружающей среды ISO4001, ROHS, сертификацию соответствующих национальных и международных учреждений, таких как Министерство информационной индустрии, сертификацию UL и т. д.

Оптический режим: одномод или многомод

Как показано выше, одномодовое волокно часто используется для больших расстояний, в то время как многомодовое волокно обычно используется для коротких расстояний. Кроме того, стоимость системы и установки изменяются с различными режимами волокна. Вы можете обратиться к Одномодовое или многомодовое волокно: в чем разница? а затем решите, какой режим волокна вам нужен.

Оболочки оптических кабелей: OFNR, OFNP или LSZH

Стандартный тип оболочки оптического кабеля – OFNR, что означает “Optical Fiber Non-conductive Riser”. Кроме того, оптические волокна также доступны с OFNP или оболочкой plenum, которые подходят для использования в plenum средах, таких как подвесные потолки или фальшполы. Другой вариант оболочки – это LSZH. Сокращенно от “Low Smoke Zero Halogen”, он сделан из специальных составов, которые выделяют очень мало дыма и не токсичны при пожаре. Поэтому всегда обращайтесь к местному органу пожарной безопасности, чтобы уточнить требования к установке перед выбором типа оболочки.

Внутренняя конструкция оптического волокна: Tight Pack или Breakout или Сборка или Loose Tube

Tight pack кабели также известны как кабели распределительного типа, функции, что все буферные волокна под одной оболочкой с прочными элементами для установки Корпуса к Корпусу и Трубопровода под Установки Класса. Breakout оптический кабель или fan out кабель применим приложений от Устройства к Устройству с жесткими и прочными преимуществами. Сборка или конструкция zip cord часто используется для изготовления оптических патч-кордов и коротких breakout кабелей. В то время как конструкция loose tube – это стандарт Telco, используемый в телекоммуникационной отрасли.

Внутренний vs. Наружный

Выбор во многом зависит от вашего приложения. Основное различие между внутренним и наружным оптоволоконным кабелем заключается в блокировке воды. Наружные кабели предназначены для защиты волокон от воздействия влаги в течение многих лет. Тем не менее, в настоящее время существуют кабели с сухим водоблокирующей наружной функцией и внутренним дизайном. Например в среде кампуса, вы можете приобрести кабели с двумя оболочками: внешняя оболочка PE, выдерживающая влагу, и внутренняя оболочка PVC, имеющая сертификат UL для огнестойкости.

Количество волокон

Оба внутренний и наружный оптический кабель имеют широкий выбор количества волокон в диапазоне от 4 до 144 волокон. Если ваша потребность в волокне превышает этот диапазон, вы можете индивидуально настроить количество волокон для внутреннего или наружного оптического кабеля. Настоятельно рекомендуется приобрести запасные волокна для вас, если не изготовляете оптические патч-корды или соединяете простую линию связи с двумя волокнами.

Вывод

Оптическое волокно предлагает быстрое, постоянное и стабильное интернет-соединение, которое позволяет передавать много данных на невероятные расстояния. Поскольку потребности в данных становятся огромными, оптическая кабельная система представляет собой верный путь к гибкости и стабильности сети.

Достоинства и недостатки подключения по оптоволоконному кабелю

Практически все пользователи Сети уверены, что качество интернета зависит от провайдера или крутизны роутера. Специалисты же заявляют, что на скорость передачи данных напрямую влияют характеристики сетевого кабеля. Именно он отвечает за надежность транспортировки сигнала. В ближайшие годы в сетевое оборудование будут внедряться оптоволоконные кабели, которые считаются наиболее эффективными. Их активно используют в Европе, США и намного реже в России. Какие преимущества и недостатки у оптоволоконного кабеля?

Основные характеристики оптоволоконного провода

Оптический волоконный провод создан на основе волокнистых светодиодов, предназначенных для транспортировки сигналов на оптической линии связи. Пропускная способность обеспечивается за счет кварца, являющегося основой кабеля. Скорость передачи данных меньше, чем скорость света, потому что движение происходит непрямолинейно.

Оптоволоконные провода изготовлены из нескольких оптических жил, окруженных единой оболочкой, в их состав входят:

• сердцевина кабеля;
• оптическая наружная оболочка;
• защита от механических повреждений;
• буферное покрытие.

Существуют одно- и многомодовые провода, первый из которых имеет меньшую стоимость. Одномодовый кабель способен передавать хороший сигнал на большие расстояния, но модемы для него будут стоить больше.

Сигнал передается по медному кабелю с эффектом изначального затухания мощности. При больших расстояниях в один или два километра сила сигнала становится ниже из-за воздействия помех радиоволн.

Интернет имеет максимальную мощность до 100 мегабит в секунду даже при стометровой длине кабеля. Но при этом необходимо использовать коммутаторы с высокоуровневой защитой, чтобы избежать скачков электроэнергии и сетевых атак.

Достоинства современного сетевого кабеля

Производство оптоволоконного кабеля началось еще в середине прошлого века, но процесс это трудоемкий и требовательный. С помощью оптоволокна люди получили возможность пользоваться быстрым интернетом на больших расстояниях, поскольку оно обладает высокой пропускной способностью и позволяют передавать сигнал без искажения и ослабления.

Замечательные свойства оптоволоконных линий обусловили их преимущества относительно других кабелей:

• Высокая производительность скоростной передачи данных даже при пиковых нагрузках в сети (в вечернее время и выходные дни).
• Повышенная защита к помехам.
• Повышенная безопасность при несанкционированном доступе передачи данных (считывание, взлом, сетевые атаки).
• Отсутствие обрывов и задержек передачи данных (в беспроводной сети задержка до 100 миллисекунд, а для спутникового интернета – до 1000 миллисекунд).
• К кабелю подключаются системы видеонаблюдения, охранные системы, и другие умные технологии.
• Прокладывать оптоволокно можно на достаточно большие расстояния без потерь сигнала.
• Электропровод имеет повышенную гибкость и небольшие габариты.
• Защита провода создана из устойчивых к повреждениям материалов.
• Огнеупорность оболочки.
• Долговечная эксплуатация.

Специалисты говорят о том, что пользователи, применяющие оптоволоконные сети, могут быть уверены в бесперебойности работы интернета. Оптическое волокно имеет производительность не хуже, чем привычная витая пара, и разработчики активно пропагандируют новинку на рынках.

Отрицательные качества оптического кабеля

Несмотря на огромное количество плюсов, оптоволоконный кабель имеет и несколько минусов:

• Хрупкость материала не позволяет грубо обращаться с проводом, поэтому при установке нужно быть максимально осторожным и не сломать его.
• Чтобы преобразовать сигнал, необходимо применять специализированные устройства.
• Оптоволоконный шнур не подлежит восстановлению при повреждении, поэтому приходится менять большой его участок.
• Провод теряет привлекательный внешний вид – тускнеет.
• Высокая стоимость провода и его обслуживания.
• Нет возможности оборудовать кабель в подъездах и многоэтажных домах, ведь возрастает риск вандализма (коммутатор и кабель легко повредить и тяжело восстановить).
• Подходит лишь для установки в частных секторах.

Кабель действительно является хорошим средством для качественного соединения с сетью, но положив на чашу весов плюсы и минусы оптоволоконного кабеля, его преимущества и недостатки, можно понять, нужен ли он для вашего дома или можно обойтись привычной витой парой. Витая пара является доступной и простой системой соединения, которую сможет установить любой человек собственными руками.

Процесс укладки мраморной плитки

Укладка мраморной плитки мало чем отличается от подобных работ с обычной керамикой. Все сложности, возникающие при монтаже, связаны со свойствами мрамора. Этот природный известняк способен впитывать влагу, в том числе из недостаточно высохшего основания пола, что может стать причиной появления пятен. Использование загрязненных цементных растворов в качестве клеевого состава приводит к образованию налета или пигментации, особенно на стыках плит.

Виды мраморной плитки

Еще совсем недавно отделку мрамором мог себе позволить далеко не каждый. Трудоемкий процесс разработки, последующего монтажа и ухода за готовым покрытием делали этот материал чрезмерно дорогостоящим. Использование прогрессивных технологий позволило существенно удешевить процесс, одновременно расширив ассортимент плитного материала из мрамора.

На современном рынке доступны его следующие разновидности:

• Шлифованный мрамор.
• Полированный мрамор.
• Литокерамика.
• Мраморная плитка.
• Плитка из мраморной крошки.

Шлифованный мрамор

Лицевая сторона плиты обрабатывается абразивами мелкой зернистости, что делает ее матовой. Пол, изготовленный из такого материала, более практичен – на нем не видны мелкие царапины, и он не требует такого бережного отношения и ухода, как полированный. Шероховатая фактура препятствует скольжению, делая эксплуатацию пола более безопасной.

Полированный мрамор

Помимо шлифовки, мрамор обрабатывается специальными полировочными пастами, что делает одну из его сторон зеркально-гладкой. Такое покрытие требует к себе бережного отношения и периодической повторной полировки (достаточно 1 раз в год). Глянцевый мрамор довольно скользкий, и пренебрежение этим фактом может послужить причиной травм.

Но недостатки такого покрытия никак не умаляют его достоинств. Отражающая поверхность пола, выполненного из полированного мрамора, наполняет помещение блеском и торжественностью, подчеркивая изысканность интерьера.

Литокерамика

Композитная плита, состоящая из двух слоев: лицевого слоя из мрамора и фарфорового основания. Небольшое количество дорогостоящего материала, делает этот вид мраморного покрытия более доступным широкому потребителю. В сравнении с монолитными плитами литокерамика менее надежна и не столь долговечна.

Мраморная плитка

Обычные плиты мрамора, прошедшие минимальную обработку. Для лицевой стороны этого продукта характерен легкий блеск. Стоимость материала во многом зависит от текстуры и цвета. Впоследствии его можно обработать шлифовальными абразивами и полировочными пастами.

Плитка из мраморной крошки

Название говорит само за себя. Наиболее бюджетный вариант с преимуществами керамической плитки и эстетическими характеристиками близкими к мрамору. Изготавливается прессованием, измельченных до нужной фракции (пыль, отсев, щебень), отходов мрамора. В качестве связующего используют экологически чистые материалы (акриловые или водные дисперсии).

Инструмент для укладки мрамора

Качественная укладка мраморной плитки невозможна без минимального набора инструмента и расходных материалов:

• Строительный уровень. Для укладки плит достаточно уровня длиной 40 см, главное, чтобы он был точным.
• Ведро для замешивания клеевого раствора.
• Губка и ветошь для удаления загрязнений.
• Клей, на который будут монтироваться плиты.
• Зубчатый шпатель (40 см). При его помощи клей наносится на бетонное основание пола.
• Резиновый шпатель (для затирки швов).
• Малярный скотч (средство защиты от загрязнения примыкающих поверхностей, а также помогает избежать сколов при разрезании плит).
• Дистанционные крестики. Помогают сделать стыки между плитами одинаковыми.
• Плиткорез. Чтобы исключить сколы и сделать рез ровно, необходимо специальное устройство с алмазным кругом и подачей воды для его охлаждения.
• Дрель, венчик. Помогут размешать клеевой раствор.
• Средства защиты. Плотные строительные перчатки, респиратор, очки или маска.
• Растворитель (647, или ацетон).
• Угольник, линейка, карандаш (маркер), рулетка.
• Мелкозернистая наждачная бумага.
• Молоток и резиновая киянка.
• Щетка по металлу.
• Шлифовальная машина (вибрационная или орбитальная, но не ленточная).
• УШМ (болгарка).

Подготовка поверхности

Основание, на которое будет проводиться укладка мрамора, должно отвечать следующим требованиям:

• Поверхность должна быть ровной: максимальные расхождения по плоскости – 5 мм (проверить можно правилом или ровной рейкой).
• Отсутствие остатков старых покрытий, жировых и прочих загрязнений.
• Основание должно быть крепким, без трещин и отслоений.
• Свежая стяжка должна быть выдержана не менее 28 дней (это обеспечивает ее полную усадку и предотвращает последующую деформацию).
• Процент влажности бетонного основания не должен превышать 0,6% (проверяется влагомером).
• С поверхности не должен осыпаться песок, цемент или другие составляющие бетонного основания.

Для проверки основания на крепость можно провести по нему металлическим предметом крест-накрест. На качественной основе останется неглубокая царапина, без сколов на пересечении. В случае выявления значительных неровностей или отклонений от необходимого уровня, следует сделать стяжку. Перед монтажом мраморных плит на пол, актуально использовать нивелир-массу (самовыравнивающиеся раствор). Чтобы выровнять плоскость можно использовать листы фанеры. Их крепят при помощи саморезов к поверхности конструкции, на которую планируется укладка мрамора. Чтобы выровнять плоскость можно использовать листы фанеры. При помощи саморезов крепят к поверхности конструкции, для последующей укладки мрамора.

Если основание удовлетворяет всем вышеописанным требованиям, непосредственно перед началом монтажных работ поверхность следует обработать специальным грунтовочным раствором. Марка грунтовки подбирается в соответствии с обрабатываемой поверхностью и типом мраморной плиты.

Технология укладки

Существует два распространенных способа укладки мраморных плит. Наиболее древний и проверенный – это укладка на цементный раствор, более современный и универсальный – укладка на специальный клей. Универсальность второго способа заключается в возможности укладки плит на любую основу (фанера, бетон), в то время как цементный раствор подойдет только для подобных ему поверхностей. Вне зависимости от базового материала процесс заключается в следующем:

• Поклейка.
• Формирование швов.
• Порезка плит.
• Затирка швов.

Поклейка

Зубчатым шпателем на основу и мраморную плиту равномерно наносят клеевой состав. Раствор не должен быть слишком жидкий, для соблюдения консистенции нужно следовать инструкции производителя. Когда раствор нанесен, плиту прижимают к основе. Усилие надо направлять перпендикулярно поверхности плиты, чтобы не допускать горизонтальное смещение. Нежелательно чтобы клеевая смесь в большом количестве попадала встык плитки, тем более на ее поверхность.

Формирование швов

Для калибровки стыков между плитами используют специальные дистанционные крестики. Оптимальный зазор между плиткой 2–3 мм. Чем он меньше, тем ровней должен быть мрамор. Существуют варианты укладки без швов, в этом случае остается надеяться на идеальные размеры плит.

Порезка

Мрамор хрупкий материал, склонный к образованию сколов во время механической обработки. Чтобы рез был качественный лучше всего использовать электропилу с алмазным диском и водяным охлаждением. Но, даже используя подобное оборудование, необходимо следить за направлением текстуры и появлением трещин в плите. Верный способ не допустить появления сколов – предварительно наклеить на место разреза малярный скотч.

Затирка

Швы на мраморной поверхности затирают не раньше чем через сутки после укладки плит. Делают это специальным цементным раствором при помощи резинового шпателя. Процесс нужно организовать так, чтобы успеть удалить с плитки остатки затирочной смеси.

Видео по теме: Кладка мраморной плитки