Как устроен оптоволоконный кабель. Оптоволоконный кабель

В современном мире необходимо качественно и быстро передавать информацию. Сегодня нет более совершенного и эффективного способа передачи данных, чем оптоволоконный кабель. Если кто-то думает, что это уникальная разработка, то он глубоко ошибается. Первые оптические волокна появились еще в конце прошлого столетия, и до сих пор ведутся работы по развитию этой технологии.

На сегодняшний день мы уже имеем передающий материал, уникальный по свойствам. Его применение получило широкую популярность. Информация в наше время имеет большое значение. С помощью нее мы общаемся, развиваем экономику и быт. Скорость передачи информации при этом должна быть высокой для того, чтобы обеспечить необходимый темп современной жизни. Поэтому сейчас многие интернет провайдеры внедряют оптоволоконный кабель.

Этот тип проводника предназначен только на передачу импульса света, несущего часть информации. Поэтому его применяют для передачи информативных данных, а не для подключения питания. Оптоволоконный кабель дает возможность повысить скорость в несколько раз, в сравнении с проводами из металла. При эксплуатации он не имеет побочных явлений, ухудшения качества на расстоянии, перегрева провода. Достоинством кабеля на основе оптических волокон является невозможность влияния на передаваемый сигнал, поэтому ему не нужен экран, блуждающие токи на него не действуют.

Классификация

Оптоволоконный кабель имеет большие отличия от витой пары, исходя из области применения и места монтажа. Выделяют основные виды кабелей на основе оптического волокна:

• Для внутреннего монтажа.
• Установки в кабельные каналы, без брони.
• Установки в кабельные каналы, бронированный.
• Укладки в грунт.
• Подвесной, не имеющий троса.
• Подвесной, с тросом.
• Для подводного монтажа.

Устройство

Самое простое устройство имеет оптоволоконный кабель для внутреннего монтажа, а также кабель обычного исполнения, не имеющего брони. Наиболее сложная конструкция у кабелей для подводного монтажа и для монтажа в грунт.

Кабель для внутреннего монтажа

Внутренние кабели делят на абонентские, для прокладки к потребителю, и распределительные для создания сети. Оптику проводят в кабельных каналах, лотках. Некоторые разновидности прокладывают по фасаду здания до распредкоробки, либо до самого абонента.

Устройство оптоволокна для внутренней прокладки состоит из оптического волокна, специального защитного покрытия, силовых элементов, например, троса. К кабелю, прокладываемому внутри зданий, предъявляются требования пожарной безопасности: стойкость к горению, низкое выделение дыма. Материал оболочки кабеля состоит из полиуретана, а не полиэтилена. Кабель должен быть легким, тонким и гибким. Многие исполнения оптоволоконного кабеля облегчены и защищены от влаги.

Внутри помещений кабель обычно прокладывается на небольшие расстояния, поэтому о затухании сигнала и влиянии на передачу информации речи не идет. В таких кабелях количество оптоволокна не более двенадцати. Существуют и гибридные оптоволоконные кабели, имеющие в составе витую пару.

Кабель без брони для кабельных каналов

Оптика без брони применяется для монтажа в кабельные каналы, при условии, что не будет механических воздействий снаружи. Такое исполнение кабеля применяется для тоннелей и коллекторов домов. Его укладывают в трубы из полиэтилена, вручную или специальной лебедкой. Особенностью такого исполнения кабеля является наличие гидрофобного наполнителя, гарантирующего нормальную эксплуатацию в кабельном канале, защищает от влаги.

Кабель с броней для кабельных каналов

Оптоволоконный кабель с броней применяется тогда, когда присутствуют нагрузки снаружи, например, на растяжение. Броня выполняется по-разному. Броня в виде ленты применяется, если нет воздействия агрессивных веществ, в, тоннелях и т.д. Конструкция брони состоит из стальной трубы (гофрированная, либо гладкая), с толщиной стенки 0,25 мм. Гофрирование выполняют тогда, когда это является одним слоем защиты кабеля. Оно защищает оптическое волокно от грызунов, увеличивает гибкость кабеля. При условиях с большим риском повреждений применяют броню из проволоки, например, на дне реки, или в грунте.

Кабель для укладки в грунт

Для монтажа кабеля в грунт применяют оптоволокно с броней из проволоки. Могут использоваться также кабели с ленточной броней, усиленные, но они не нашли широкого применения. Для прокладки оптоволокна в грунт задействуют кабелеукладчик. Если монтаж в грунт осуществляется в холодное время при температуре менее -10 градусов, то кабель заранее нагревают.

Для мокрого грунта применяют кабель с герметичным оптоволокном в металлической трубке, а броня из проволоки пропитывается водоотталкивающим составом. Специалисты делают расчеты по укладке кабеля. Они определяют допустимые растяжения, нагрузки на сдавливание и т. д. Иначе по истечении определенного времени оптические волокна повредятся, и кабель придет в негодность.

Броня оказывает влияние на величину допускаемой нагрузки на растяжение. Оптоволокно с броней из проволоки выдерживает нагрузку до 80 кН, с ленточной броней нагрузка может быть не более 2,7 кН.

Подвесной оптоволоконный кабель без брони

Такие кабели устанавливаются на опоры линий связи и питания. Так производить монтаж проще и удобнее, чем в грунт. При этом есть важное ограничение – во время монтажа температура не должна опускаться ниже -15 градусов. Сечение кабеля имеет круглую форму. Благодаря этому уменьшаются нагрузки от ветра на кабель. Расстояние между опорами должно быть не больше 100 метров. В конструкции есть силовой элемент в виде стеклопластика.

Благодаря силовому элементу кабель может выдержать большие нагрузки, направленные вдоль него. Силовые элементы в виде арамидных нитей применяют при расстояниях между столбами до 1000 метров. Достоинством арамидных нитей, кроме малой массы и прочности, являются диэлектрические свойства арамида. При ударе молнии в кабель, никаких повреждений не будет.

Сердечники подвесных кабелей бывают разными. По их типу кабели делят на:

• Кабель с сердечником в виде профиля, оптоволокно устойчиво к сдавливанию и растяжению.
• Кабель с модулями скрученного вида, оптические волокна проложены свободно, имеется устойчивость к растяжению.
• С оптическим модулем, сердечник кроме оптоволокна ничего в составе не имеет. Недостаток такого исполнения – неудобно идентифицировать волокна. Преимущество – малый диаметр, низкая стоимость.

Оптоволоконный кабель с тросом

Тросовое оптоволокно является самонесущим. Такие кабели применяются для прокладки по воздуху. Трос бывает несущим или навивным. Есть модели кабеля, в котором оптоволокно находится внутри молниезащитного троса. Кабель, усиленный профильным сердечником, обладает достаточной эффективностью. Трос состоит из стальной проволоки в оболочке. Эта оболочка соединена с оплеткой кабеля. Свободный объем заполнен гидрофобным веществом. Такие кабели прокладывают с расстоянием между столбами не более 70 метров. Ограничением кабеля является невозможность прокладки на линию электропитания.

Кабели с тросом для грозовой защиты устанавливаются на высоковольтных линиях с фиксацией на заземление. Тросовый кабель используется при рисках его повреждения животными, либо на большие дистанции.

Оптоволоконный кабель для укладки под водой

Такой тип оптоволокна обособлен от остальных, потому что его укладка проходит в особых условиях. Все подводные кабели имеют броню, конструкция которой зависит от глубины прокладки и рельефа дна водоема.

Некоторые виды подводного оптоволокна по исполнению брони с:

• Одинарной броней.
• Усиленной броней.
• Усиленной двойной броней.
• Без брони.

1› Изоляция из полиэтилена.
2› Майларовое покрытие.
3› Двойная броня из проволоки.
4› Гидроизоляция алюминиевая.
5› Поликарбонат.
6› Центральная трубка.
7› Заполнитель гидрофобный.
8› Оптоволокно.

Размер брони не зависит от глубины прокладки. Армирование защищает кабель только от обитателей водоема, якорей, судов.

Сварка оптоволокна

Для сварки используется сварочный аппарат специального типа. В его составе содержится микроскоп, зажимы для фиксации волокон, дуговая сварка, камера термоусадки для нагрева гильз, микропроцессор для управления и контроля.

Краткий техпроцесс сварки оптоволокна:

• Снятие оболочки стриппером.
• Подготовка к сварке. На концы надеваются гильзы. Концы волокон обезжириваются спиртом. Конец волокна скалывается специальным приспособлением под определенным углом. Волокна укладываются в аппарат.
• Сварка. Волокна выравниваются. При автоматическом управлении положение волокон устанавливается автоматически. После подтверждения сварщика, волокна свариваются аппаратом. При ручном управлении все операции проводятся вручную специалистом. При сварке волокна плавятся дугой электрического тока, совмещаются. Затем свариваемое место прогревается во избежание внутренних напряжений.
• Проверка качества. Автомат сварки проводит анализ картинки места сварки по микроскопу, определяет оценку работы. Точный результат получают рефлектометром, который выявляет неоднородность и затухание на линии сварки.
• Обработка и защита свариваемого места. Надетая гильза сдвигается на сварку и закладывается в печь для термоусадки на одну минуту. После этого гильза остывает, ложится в защитную пластину муфты, накладывается запасное оптическое волокно.

Достоинства оптоволоконного кабеля

Основным достоинством оптоволокна является повышенная скорость передачи информации, практически нет затухания сигнала (очень низкое), а также, безопасность передачи данных.

• Невозможно подключиться к оптической линии без санкций. При любом включении в сеть оптические волокна повредятся.
• Электробезопасность. Она повышает популярность и область применения таких кабелей. Их все больше используют в промышленности при опасности взрывов на производстве.
• Имеет хорошую защиту от помех природного происхождения, электрооборудования и т.д.

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

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

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

Описание и конструкция

· оптоволокна или стекловолоконные нити из высококачественного кварцевого стекла, которые скручены по продуманной схеме и представляют собой заключенную в оболочку сердцевину. По ней за счет последовательных и полных отражений распространяется свет. При этом сердцевина имеет высочайший уровень преломления, а оболочка - низкий,

· оптический модуль - это центральная полимерная или металлическая трубка, в которой заключены хрупкие оптические волокна,

· центральный силовой элемент из стеклопластика, стального каната, проволоки или стренги присутствует в многомодульных магистральных марках кабеля,

· наружная защитная оболочка.

Классификация оптических кабелей и сфера их применения

В этом разделе мы выделим основные критерии, по которым различают оптические кабеля для интернета , и разберемся, что в них особенного.

· (самонесущие: , а также оптический кабель с тросом из стеклопластика или металла, который покрыт ПЭТ-оболочкой: , ). Подвесная оптика может размещаться на грозотросах, фазовых проводах ВЛ, контактной сети электротранспорта.

По сфере применения и дальности передачи информации оптический интернет-кабель бывает следующих типов:

· городской оптический интернет-кабель ( , , ), как правило, прокладывается в трубах и коллекторах. Он предназначен для создания сравнительно коротких магистралей (до 10 км), но также должен обладать отличной дата-пропускной способностью, т.е. быть поликанальным. По техпараметрам класс городских кабелей близок к зоновым,

· полевые марки (ОК-ПН) предназначены для строительства линий в полевых условиях, в т.ч. подземным, подводным и подвесным способом, поэтому рассчитаны на многократные прокладки и снятия, не распространяют горение, стойки к воздействию растягивающих усилий, влаги, бензина и дизтоплива, грызунам. Полевой кабель обычно содержит 1-12 оптоволокон,

· подводный оптический кабель ( , ) может быть грузонесущим, отличается высокой разрывной и растягивающей устойчивостью, не пропускает влагу, в т.ч. молекулярную, имеет низкий уровень дисперсионности и значительные длины регенерационных участков.,

· объектовая (стационарная) оптика служит для пропускания внутренних информационных потоков, к примеру, в бортовых системах кораблей и самолетов, видеотелефонии в учреждениях, кабельном ТВ непосредственно в здании. В конструкции объектовых кабелей не предусмотрены гидрофобные заполнители, что упрощает их монтаж и повышает степень пожарной безопасности. Примеры марок: , , ,

· монтажный оптический кабель (ОК-МС с разным номером разработки) имеет форму плоских лент или жгутов. Он применяется для создания внутри- и межблоковых соединений в аппаратуре локальных инфо-систем. Монтажные кабельные изделия сконструированы на основе мультимодовых градиентных оптоволокон.

Одна из разновидностей классификации оптических кабелей связи по назначению с указанием вариантов применения и монтажа представлена на рисунке.

Оптоволоконные кабеля могут также различаться по вариантам конструктивного исполнения сердечника:

· с повивной концентрической скруткой. Оптические модули с числом волокон 1-24 в этом виде проводных изделий скручены вокруг центрального силового элемента. При этом каждый следующий повив содержит на 6 волокон больше. Одноповивная скрутка насчитывает 4-12 модулей (до 288 оптоволокон), мультиповивная - до 48 (576 ОВ),

· с центральным оптическим модулем, который выполнен в виде сердечника с количеством оптических волокон до 48,

· с фигурным сердечником. В полимерной оболочке этого типа кабельных изделий выполнены профилированные пазы, в которые укладываются оптические модули или плоские ленты с общим числом оптоволокон до 576. Преимуществом такого расположения является минимизация продольного разрывного усилия. Этот тип встречается редко из-за высокой стоимости и сложности монтажной разделки,

· плоские оптические ленты уложены в центральный оптомодуль, количество оптических волокон может достигать 288.

Первые две группы оптических кабелей чрезвычайно широко распространены в странах СНГ и РФ.

Еще одна классификация подразделяет оптические кабеля для интернета по материалу, из которого изготовлены оптоволокна:

· GOF - стекловолокно, glass optic fiber,

· POF - полимерное волокно, plastic optic fiber,

· PCF - стеклянно-кристаллическое волокно с защитным покрытием из полимера, plastic crystal fiber.

В конструкции оптического кабеля для интернета могут присутствовать металлические элементы, к примеру, свинцовые или алюминиевые оболочки, бронированные покровы, медные проводники. Существуют и полностью диэлектрические марки, которые менее прочны и влагостойки, но обладают отличной помехоустойчивостью, имеют более скромные габариты и вес, поэтому удобны в транспортировке и монтаже.

Для информационной индустрии применяются различные виды кабелей, но на сегодняшний день наибольшее распространение получили оптоволоконные кабели. Оптические технологии стали настоящим прорывом в телекоммуникационных системах. А стал именно тем средством, которое позволяет передавать данные с невероятно высокой скоростью.

Назначение

Благодаря тому, что эти кабели обладают отличными характеристиками передачи сигналов и обеспечивают большую информационную емкость, они получили широкое распространение. Предназначены оптоволоконные кабели для прокладки внутри помещений (могут выходить на серверный шкаф настенный ), в коллекторах, туннелях, а также для соединения между зданиями, поскольку обладают повышенной стойкостью ко многим внешним факторам. Все это благодаря надежной внешней оболочке, выполненной к тому же из огнестойкого материала.

Устройство оптического кабеля

Состоит такой кабель из внешней оболочки, защитных оболочек, оптоволокон и сердцевины. Он представляет собой скрученные определенным образом оптоволокна, которые покрываются защитной оболочкой. Благодаря сердцевине происходит передача сигналов. Несмотря на то, что внешне такой кабель очень похож на электрический, внутри вместо медного провода расположено стекловолокно. Внутренняя оболочка заменена оболочкой пластиковой или стеклянной, которая не дает возможности свету выходить за пределы стекловолокна.

Таким образом, главный элемент волоконно-оптического кабеля - это прозрачное стекловолокно, проводящее свет на огромные расстояния. Как правило, у такого кабеля не имеется металлической оплетки, так как не требуется экранировать воздействие внешних электромагнитных помех. Однако иногда она требуется, чтобы обеспечить защиту кабеля от факторов окружающей среды. В этом случае цифровой оптический кабель считается бронированным и способен выдерживать значительные физические нагрузки.

Каких типов бывают?

Оптоволоконные кабели могут иметь в своем составе от одного до нескольких волокон. Поэтому по количеству их они могут быть:

• симплексными (одножильными);
• дуплексными (с парой волокон);
• многожильными (от четырех до нескольких сотен волокон).

Также по типу выделяют оптоволоконные кабели одномодовые и многомодовые. В первом случае передаваемый сигнал доходит до приемника почти без искажений, поскольку все световые лучи достигают цели одновременно. Если происходит потеря данных, то она является совершенно незначительной. Это дает возможность передавать данные на значительные расстояния. Для передачи информации с помощью таких кабелей применяется лазерные передатчики, которым нужен свет с определенной длиной волны. Поэтому такие устройства очень дорогие, но недолговечные.

В многомодовых кабелях лучи разбрасываются по траектории, что приводит к искажению информации в конце кабеля. В сравнении с одномодовым кабелем для передачи информации по многомодовому используется обычный светодиод, что удешевляет стоимость прокладки кабеля и увеличивает срок его службы в несколько раз.

Преимущества оптоволокна

Если сравнить оптический кабель с медным, то первый обладает массой преимуществ:

• отличается простотой монтажа;
• невосприимчив к помехам;
• обладает высоким качеством передачи информации;
• прост в использовании;
• имеет меньшие размеры и вес;
• обладает широкой полосой пропускания;
• долговечен;
• имеет низкие потери данных;
• обладает высокой скоростью передачи данных;
• невосприимчив к погодным условиям.

Для качественного соединения оптических кабелей необходимо специальное оборудование и дополнительные элементы (например, муфта оптическая МТОК ), которые необходимо приобретать у известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции.

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель – это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. 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.

Рис. 5.6. Структура оптоволоконного кабеля

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля (рис. 5.6). Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 – 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае речь идет о режиме 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 сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 10 12 Гц , то есть 1000 ГГц , что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 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, у него просто нет 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. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием.

Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Оптоволоконные кабели допускают разветвление сигналов (для этого производятся специальные пассивные разветвители (couplers) на 2-8 каналов), но, как правило, их используют для передачи данных только в одном направлении между одним передатчиком и одним приемником. Ведь любое разветвление неизбежно сильно ослабляет световой сигнал, и если разветвлений будет много, то свет может просто не дойти до конца сети. Кроме того, в разветвителе есть и внутренние потери, так что суммарная мощность сигнала на выходе меньше входной мощности.

Оптоволоконный кабель менее прочен и гибок, чем электрический. Типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10 – 20 см, при меньших радиусах изгиба центральное волокно может сломаться. Плохо переносит кабель и механическое растяжение, а также раздавливающие воздействия.

Чувствителен оптоволоконный кабель и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Резкие перепады температуры также негативно сказываются на нем, стекловолокно может треснуть.

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 или, во всяком случае, сильно потеснит их. Запасы меди на планете истощаются, а сырья для производства стекла более чем достаточно.

Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:

многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;

одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.

Суть различия между этими двумя типами сводится к разным режимам прохождения световых лучей в кабеле.

Рис. 5.7. Распространение света в одномодовом кабеле

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего они достигают приемника одновременно, и форма сигнала почти не искажается (рис. 5.7). 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 незначительны, 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 долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным типом благодаря своим прекрасным характеристикам. К тому же лазеры имеют большее быстродействие, чем обычные светодиоды. Затухание сигнала в одномодовом кабеле составляет около 5 дБ/км и может быть даже снижено до 1 дБ/км.

Рис. 5.8. Распространение света в многомодовом кабеле

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается (рис. 5.8). Центральное волокно имеет диаметр62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125 ). Для

Таблица 5.1

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, при этом наблюдается разброс длин волн около 30 – 50 нм. Допустимая длина кабеля составляет 2 – 5 км. Многомодовый кабель – это основной тип оптоволоконного кабеля в настоящее время, так как он дешевле и доступнее. Затухание в многомодовом кабеле больше, чем в одномодовом и составляет 5 – 20 дБ/км. Типичная величина задержки для наиболее распространенных кабелей составляет около 4-5 нс/м, что близко к величине задержки в электрических кабелях. Оптоволоконные кабели, как и электрические, выпускаются в исполнении plenum и non-plenum .

Характеристики основных типов кабелей приведены в таблице 5.1.

Бескабельные каналы связи

Кроме кабельных каналов в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки проводов (не надо делать отверстий в стенах, закреплять кабель в трубах и желобах, прокладывать его под фальшполами, над подвесными потолками или в вентиляционных шахтах, искать и устранять повреждения). К тому же компьютеры сети можно легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны.

Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому теоретически он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи достигает десятков мегабит в секунду (здесь многое зависит от выбранной длины волны и способа кодирования).

Особенность радиоканала состоит в том, что сигнал свободно излучается в эфир, он не замкнут в кабель, поэтому возникают проблемы совместимости с другими источниками радиоволн (радио - и телевещательными станциями, радарами, радиолюбительскими и профессиональными передатчиками и т.д.). В радиоканале используется передача в узком диапазоне частот и модуляция информационным сигналом сигнала несущей частоты. Главным недостатком радиоканала является его плохая защита от прослушивания, так как радиоволны распространяются неконтролируемо. Другой большой недостаток радиоканала – слабая помехозащищенность.

Для локальных беспроводных сетей (WLAN – Wireless LAN ) в настоящее время применяются подключения по радиоканалу на небольших расстояниях (обычно до 100 метров) и в пределах прямой видимости. Чаще всего используются два частотных диапазона – 2,4 ГГц и 5 ГГц. Скорость передачи – до 54 Мбит/с. Распространен вариант со скоростью 11 Мбит/с.

Сети WLAN позволяют устанавливать беспроводные сетевые соединения на ограниченной территории (обычно внутри офисного или университетского здания или в таких общественных местах, как аэропорты). Они могут использоваться во временных офисах или в других местах, где прокладка кабелей неосуществима, а также в качестве дополнения к имеющейся проводной локальной сети, призванного обеспечить пользователям возможность работать перемещаясь по зданию.

Популярная технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) позволяет организовать связь между компьютерами числом от 2 до 15 с помощью концентратора (называемого точка доступа, Access Point, AP ), или нескольких концентраторов, если компьютеров от 10 до 50 . Кроме того, эта технология дает возможность связать две локальные сети на расстоянии до 25 километров с помощью мощных беспроводных мостов. Для примера на рис. 5.9 показано объединение компьютеров с помощью одной точки доступа. Важно, что многие мобильные компьютеры (ноутбуки) уже имеют встроенный контроллерWi-Fi , что существенно упрощает их подключение к беспроводной сети.

Рис. 5.9. Объединение компьютеров с помощью технологии Wi-Fi

Радиоканал широко применяется в глобальных сетях как для наземной, так и для спутниковой связи. В этом применении у радиоканала нет конкурентов, так как радиоволны могут дойти до любой точки земного шара.

Инфракрасный канал также не требует соединительных проводов, так как использует для связи инфракрасное излучение (подобно пульту дистанционного управления домашнего телевизора). Главное его преимущество по сравнению с радиоканалом – нечувствительность к электромагнитным помехам, что позволяет применять его, например, в производственных условиях, где всегда много помех от силового оборудования. Правда, в данном случае требуется довольно высокая мощность передачи, чтобы не влияли никакие другие источники теплового (инфракрасного) излучения. Плохо работает инфракрасная связь и в условиях сильной запыленности воздуха.

Скорости передачи информации по инфракрасному каналу обычно не превышают 5-10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров может быть достигнута скорость более 100 Мбит/с. Секретность передаваемой информации, как и в случае радиоканала, не достигается, также требуются сравнительно дорогие приемники и передатчики. Все это приводит к тому, что применяют инфракрасные каналы в локальных сетях довольно редко. В основном они используются для связи компьютеров с периферией (интерфейс IrDA ).

Инфракрасные каналы делятся на две группы:

Каналы прямой видимости , в которых связь осуществляется на лучах, идущих непосредственно от передатчика к приемнику. При этом связь возможна только при отсутствии препятствий между компьютерами сети. Зато протяженность канала прямой видимости может достигать нескольких километров.

Каналы на рассеянном излучении , которые работают на сигналах, отраженных от стен, потолка, пола и других препятствий. Препятствия в данном случае не помеха, но связь может осуществляться только в пределах одного помещения.

Если говорить о возможных топологиях, то наиболее естественно все беспроводные каналы связи подходят для топологии типа шина, в которой информация передается одновременно всем абонентам. Но при использовании узконаправленной передачи и/или частотного разделения по каналам можно реализовать любые топологии (кольцо, звезда, комбинированные топологии) как на радиоканале, так и на инфракрасном канале.

Разъемы в сетевых адаптерах

В качестве разъемов используются разъемы типа UTP (Unshielded Twisted Pair ) для подключения витой пары, AUT (Access Unit Interface ) для подключения толстого (thick ) коаксиального кабеля, который определяет тип разъема и кабель для соединения PS и PMA между собой и BNC (British Naval Connector ) для тонкого (thin ) коаксиального кабеля.

Имеется два основных вида приемо-передатчиков: внутренний и внешний . Карта может иметь внутренний передатчик и AUI (Access Unit Interface – интерфейс с устройством доступа). Для такого адаптера наиболее подходящим является кабель 10 Base - T , подключаемый в разъем RJ -45 для внутреннего передатчика, или AUI , использующий для подключения толстый или тонкий Ethernet .

Имеется три типа внешних передатчиков:

Внешний передатчик для сети с тонким кабелем с AUI разъемом.

Внешний передатчик для Ethernet , который соединяется напрямую с сетевым адаптером.

Внешний передатчик для толстого кабеля с врезаемым съемником (соединитель, который своими зубцами прошивает изоляцию кабеля и снимает сигналы).

Кабели:

RG -58 А/ U имеет стандартный медный провод.

RG -58 C / U представляет собой военный вариант RG -58 А/ U

RG -58 U имеет жёсткий медный провод.

Разъёмы:

RJ -11 имеет четыре кабельных соединения и идентичен по размеру стандартному телефонному разъему.

RJ -45 по размеру больше и содержит восемь кабельных соединений. Обычно RJ-45 используется с витой парой (10 Base T ).

Заключение

Сетевые адаптеры являются физическим интерфейсом или сопряжением между компьютером и сетевым кабелем. Они осуществляют подготовку данных компьютера для пересылки их по кабелю к другому компьютеру, приема данных из сети и передачи их в компьютер. Вы устанавливаете сетевой адаптер в один из расширительных слотов компьютера. Компонентами сетевого адаптера являются: память, кабельные соединители, шинные соединители, процессоры и разъемы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ:

1. Назначение сетевого адаптера; другие названия.

2. Структура сетевого адаптера; назначение блоков.

3. Компоненты сетевого адаптера и их назначение.

4. Как осуществляется приём и передача данных через сетевой адаптер?

5. Как производится установка сетевого адаптера?

6. Выбор сетевого адаптера.

7.Характеристика различных типов кабелей, используемых в сетях.

8. Характеристика кабелей на основе витых пар.

9. Коаксиальные кабели.

10. Оптоволоконные кабели.

11. Радиоканалы и инфракрасные каналы.

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.