ВоЛС

Содержание

По теме старения оптоволокна • теория •
Измерение механических характеристик волокон
Разрывная прочность
Статическая усталость
Долговечность волокон
Метод бриллюэновской рефлектометрии
+ Из переписки
Большое затухание ОВ G.652 на волне 1550 нм
Преждевременное старение подвесного оптического кабеля
+ Из практики
Конструкция кабеля и натяжение оптоволокна

Старение оптоволоконных (оптических) кабелей

Как-то тема старения оптоволокна долгое время мне казалась не актуальной. Все специалисты-теоретики и особенно производители в один голос утверждали, что срок службы оптического кабеля 20-25 лет, типа проложил и забыл. Сам я работал в строительно-монтажной организации и в процессе дальнейшей эксплуатации смонтированных линий связи участия не принимал. Обратиться к этой теме заставили два письма косвенно затронувших проблемы эксплуатации оптоволоконных линий связи.

Кроме повреждений оболочки кабеля или аппаратуры на старение оптических волокон влияют три фактора: растяжение волокон, вода (или влажность) и водород. Далее представлены выписки по этому поводу из более авторитетных изданий со ссылками на соответствующие страницы.

Растяжение волокон

В настоящее время установлено, что срок службы оптических кабелей определяется, в основном, величиной натяжения волокон. Дело в том, что под действием нагрузки кварцевые волокна постепенно снижают свою прочность из-за роста трещин на их поверхности. Это явление, называемое статической усталостью стекла, объясняется совместным действием напряжения и молекул веществ (в первую очередь воды), попадающих в трещину и активирующих разрыв химических связей в её вершине.

Листвин A.B. Листвин В.Н. Рефлектометрия оптических волокон.
→ Часть 4. Измерение механических характеристик волокон (дальше в главах много теории)

Влажность

… Длительное воздействие водяных паров может привести к проникновению в волокна находящихся в воде гидроксильных ионов (ОН-), вызывая потерю прочности и увеличение затухания.

Диффузия водорода

Было обнаружено, что когда волокна длительное время находятся в атмосфере с высоким содержанием водорода, молекулы водорода могут диффундировать в волокна и вызвать увеличение затухания на более длинных волнах (1300 и особенно 1500 нм)…
Когда концентрация водорода в воздухе очень мала, он может образовываться внутри некоторых кабелей в результате разложения пластиковых материалов…

Волоконная оптика. Теория и практика. Дэвид Бейли, Эдвин Райт
→ Конструктивные элементы волоконно-оптического кабеля

В жизни всё конечно же в комплексе и по каждому случаю надо разбираться отдельно.



Прежде чем подозревать оптоволокно кабеля

Не стоит делать вывод о состарившемся волокне всей линии только по той причине, что аппаратура перестала работать. Мест, где может прерваться оптический контакт много, и многие из них находятся не в кабеле, а во всевозможных коннекторах, шнурах и местах соединений этих шнуров с волокнами кабеля.

Коннекторы, шнуры и соединения в кроссе

Измерения оптическим рефлектометром этих мест, как правило, затруднены влиянием мёртвых зон и должны быть сделаны с использованием дополнительных длин оптоволокна (километрических катушек).

Теоретически именно в этих местах факторы старения должны проявиться в первую очередь. В кабеле оптоволокно защищено несколькими оболочками и гидрофобными наполнителями. В шнуре (ОВ пигтейле) защитных оболочек намного меньше, соответственно проникновение к волокнам атмосферной влаги или водорода не столь уж и затруднено. К тому же шнуры и волокна кабеля в кассетах (спайс-пластинах) всегда изогнуты. И даже если изгибы эти сделаны с допустимыми радиусами фактор это для долговечности волокон неблагоприятный.

Опять же оптоволоконный шнур на отрезке оптический кросс – приёмо-передающая аппаратура часто изогнут с ещё меньшим радиусом. То есть сигнал проходит, но само волокно на таком изгибе деградирует гораздо быстрее остальной системы.

Найти место оптического обрыва в таких случаях помогает специальный и довольно дешёвый тип приборов. Подробней Прозвонка оптоволокна

Муфты


Комплект муфты FOSC

Кабельная муфта на любом кабеле элемент менее надёжный, чем остальная длина кабельной линии. Если оболочка кабеля это сплошной полиэтиленовый шланг, то герметизирующие компоненты муфты как правило содержат довольно разнообразные материалы которые в свою очередь могут быть не столь долговечны.

Производители муфт зачастую указывают довольно длительный срок службы своих изделий (25 лет пункт 1.7 МОГу-М-О1-IV), но относится к этому надо с некоторой долей скепсиса. По крайней мере, о не герметичности разборных муфт типа МТОК (FOSC) слышал неоднократно, поговаривали, что они предназначены скорее для сухих немецких колодцев, а не для нашего постоянного затопления.

Из-за того что в муфте волокна отделены от гидрофобных и защитных оболочек и изогнуты процессы старения в них происходят быстрее.

Вклад к ненадёжности муфт вносит также человеческий фактор. Монтируют их не роботы и «косяки» в виде плохо уложенных волокон и некачественной герметизации вполне возможны.

Старение оптоволоконных кабелей

Случаи преждевременного старения оптических волокон в кабелях пока замечены из-за двух причин.

1. Пластиковые оболочки кабеля сделаны из пластмассы выделяющей водород. В них быстро, в течении года-двух деградировали волокна становясь непрозрачными сначала на волне 1550 нм позже и на 1310 нм. Выпускались такие кабеля непродолжительное время, пока ошибка в технологии не была устранена (данные не проверены, но если что и было, никто не признается).

2. Чрезмерное растяжение кабеля и соответственно оптических волокон. Теория на странице Измерение механических характеристик волокон. Причина не соответствующие оболочкам кабеля условия эксплуатации. Проявляется обрывами и деградацией волокна на механически перегруженных участках.

По второму пункту несколько вариантов «кто виноват…». Обычно с такими проблемами грешат подвесные линии (воздушки). Ещё бы, в кабельной канализации или в грунте кабель буквально лежит и даже если в момент прокладки были растягивающие перегрузки, то, как правило, они выравниваются, сами волокна находятся в геле и могут подтягиваться с концов кабеля. Добавьте к подземным плюсам малые температурные колебания на глубине около метра и отсутствие ультрафиолетового солнечного облучения и получите оптимальные условия сохранности.

С подвесной прокладкой тоже может всё хорошо и надёжно, но для этого надо учитывать больше факторов. Пример нормативный документ Требования к выбору параметров и конструкции ОКСН

Если же не учесть все растягивающие нагрузки в пролётах, перетянуть кабель, не учтя высоту провеса в тёплое время и не учтя теплового расширения материалов (8.13 Подвеска кабелей на воздушных столбовых линиях связи), то растягивающая нагрузка на оптоволокно может сказаться на его старении.

Дальше → Удешевление конструкции кабеля

К теме главы из книги Лиственных → «Рефлектометрия оптических волокон»

→ ИЗМЕРЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛОКОН
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛОКОН
§ 1 → Разрывная прочность
§ 2 → Статическая усталость
§ 3 → Долговечность волокон
ИЗМЕРЕНИЕ НАТЯЖЕНИЯ ВОЛОКОН
§ 4 → Метод бриллюэновской рефлектометрии
§ 5 → Бриллюэновский анализатор (BOTDA)
§ 6 → Бриллюэновский рефлектометр (BOTDR)
§ 7 → Точность измерения натяжения волокна

ВНИМАНИЕ: все компоненты СКС и ВОЛС, коммутационные и электротехнические устройства поставляются только в рамках сетевых проектов, мы не занимаемся дистрибуцией оборудования.

  • Стандарты ВОЛС
  • Монтаж оптических каналов связи
  • Сети на основе кабеля типа «Витая пара»
    • Теория витой пары
    • Теория кабеля на основе витой пары
  • Оптоволоконные сети
    • Теория оптического волокна
    • Теория оптического кабеля
    • Теория оптических коннекторов
    • Теория неразъемного соединения волокна

ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС предлагает услуги по проектированию, монтажу и сервисной поддержке корпоративных коммуникаций, построенных на основе ВОЛС. Уникальное предложение компании – в комплексном подходе к созданию корпоративных телекоммуникационных и информационных систем. Помимо прокладки оптики, мы эффективно реализуем создание офисных АТС и call-центров (в том числе на базе VOIP), а также создание центров обработки данных и СХД.

ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС имеет партнерские отношения с ведущими разработчиками решений по созданию структурированных кабельных систем. Компания обладает полным пакетом действующих лицензий, позволяющим осуществлять весь комплекс работ по сетевой интеграции на разноотраслевых объектах.

Специалисты компании осуществляют полный цикл проекта по построению или модернизации сетевой инфраструктуры заказчика, построению ВОЛС и СКС – начиная от аудита до запуска системы и ее последующего технического обслуживания.

В то время как возможности медных кабельных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления, перспективы использования ВОЛС становятся все экономичнее и эффективнее. Сегодня ВОЛС, безусловно, являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того волоконно-оптические линии связи невосприимчивы к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи.

Основные понятия и области применения ВОЛС

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) – это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно».

Волс – это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии Волс помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.

ВОЛС в основном используются при построении объектов, в которых монтаж СКС должен объединить многоэтажное здание или здание большой протяженности, а также при объединении территориально-разрозненных зданий.

Структурная схема ВОЛС, применяемой для создания подсистемы внешних магистралей, изображена на рисунке.

Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей (ВОК)

Волоконно-оптические кабели, применяемые при проектировании и монтаже СКС, предназначены для передачи оптических сигналов внутри зданий и между ними. На их основе могут быть реализованы все три подсистемы СКС, хотя в горизонтальной подсистеме волоконная оптика пока находит ограниченное применение для обеспечения функционирования ЛВС. В подсистеме внутренних магистралей оптические кабели применяются одинаково часто с кабелями из витых пар, а в подсистеме внешних магистралей они играют доминирующую роль.

В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на три основных вида:

  • кабели внешней прокладки (outdoor cables);
  • кабели внутренней прокладки (indoor cables);
  • кабели для шнуров.

Кабели внешней прокладки используются при создании подсистемы внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Основной областью использования кабелей внутренней прокладки является организация внутренней магистрали здания, тогда как кабели для шнуров предназначены в основном для изготовления соединительных и коммутационных шнуров, а также для выполнения горизонтальной разводки при реализации проектов класса «fiber to the desk» (волокно до рабочего места) и «fiber to the room» (волокно до комнаты). Общую классификацию оптических кабелей СКС можно представить в виде как показано на рисунке.

  • Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

  • Широкая полоса пропускания – обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущей 1014Гц. Это дает потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду. Большая полоса пропускания – это одно из наиболее важных преимуществ оптического волокна над медной или любой другой средой передачи информации.

  • Малое затухание светового сигнала в волокне. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание 0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и небольшая дисперсия позволяют строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 км и более.

  • Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой ибыточностью кода.

  • Высокая помехозащищенность. Поскольку волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, способного индуцировать электромагнитное излучение (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.). В многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения, присущей многопарным медным кабелям.

  • Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели (ВОК) имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно «одеть» в множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, диаметр такого ВОК будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.

  • Высокая защищенность от несанкционированного доступа. Поскольку ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, то передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приема-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности оптической линии связи, используя свойства высокой чувствительности волокна, могут мгновенно отключить «взламываемый» канал связи и подать сигнал тревоги. Сенсорные системы, использующие интерференционные эффекты распространяемых световых сигналов (как по разным волокнам, так и разной поляризации) имеют очень высокую чувствительность к колебаниям, к небольшим перепадам давления. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных.

  • Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических «земельных» петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.

  • Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

  • Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.

  • Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

  • Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

Дополнительные материалы, которые могут быть интересны по теме «Проектирование, монтаж СКС, инженерных систем офисов и ЦОД»:

  • Специальные предложения: Организация переезда ИТ-инфраструктуры офиса
    Специальные предложения: Правильная организация кабельного хозяйства в вашей серверной

Выбор ВОЛС — это очень ответственная и важная задача. Руководствуйтесь мудрой пословицей: «Семь раз отмерь, один раз отрежь».

Особенности выбора волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) при аренде и покупке

1. Выбор ВОЛС для аренды

В последнее время всё больше компаний отказываются от строительства и содержания собственного волоконно-оптического кабеля (ВОК) и предпочитают арендовать оптические волокна у крупных игроков этого рынка. Связано это прежде всего с дороговизной и сложностью обслуживания ВОК. Удельные расходы на содержание ВОК с условно небольшой оптической сетью намного выше, чем у крупных игроков, в том числе немаловажным будет время восстановления кабеля, которое у специализирующихся на данном виде услуг компаний будет значительно меньшим, чем у мелких неопытных собственников волоконно-оптического кабеля.

На что мы рекомендуем обратить внимание при выборе ВОЛС для аренды?

  • Предлагаемая к аренде волоконно-оптическая линия связи должна быть спроектирована и построена в соответствии со всеми необходимыми стандартами, нормами и правилами отрасли. Иными словами владелец ВОК, у которого Вы собираетесь арендовать ВОЛС, должен иметь ВОК построенный законным путем с получением всех необходимых разрешений и правоустанавливающих документов. Владелец ВОК должен предоставить Вам соответствующую документацию на свой ВОК, в котором Вы собираетесь арендовать ВОЛС;
  • Общее затухание на всей линии связи не должно превышать 0,28 дБ/км на длине волны 1550нм;
  • Кабельная линия должна быть построена одномодовым оптическим кабелем, предназначенным для прокладки в городской телефонной кабельной канализации. На кабель должен быть предоставлен сертификат соответствия;
  • В составе ВОЛС не должно быть промежуточного приемо-передающего, ретрансляционного или другого активного оборудования по всей длине арендуемого кабеля;
  • Арендованная ВОЛС не должна иметь промежуточных механических соединений через пассивное кроссовое оборудование на всей длине трассы и должна оканчиваться пассивными кроссами только в точках размещения оконечного оборудования;
  • В процессе проведения пуско-наладочных работ владелец ВОК должен предоставить техническую документацию и результаты тестирования предлагаемой к аренде оптической линии (рефлектограмму);
  • В случае аренды нескольких ВОЛС до одних и тех же точек с целью резервирования предлагаемая к аренде волоконно-оптическая линия связи должна соединять двумя разными непересекающимися маршрутами. Так же стоит обратить внимание, при наличии технической возможности, чтобы в помещение по каждому из указанных адресов волоконно-оптический кабель заводился через два разных независимых кабельных ввода;
  • В составе ВОЛС в пределах одной кабельной трассы должны использоваться волокна одного типа: ITU-T G.652;
  • Затухание сигнала на применяемом кабеле не должно превышать паспортных значений кабеля (не более 0,23 дБ/км на длине волны 1550 нм);
  • Затухание в месте сварки не более 0,05 дБ на длине волны 1550 нм. Значение потерь для каждого сварочного соединения определяется как среднее арифметическое результатов измерений оптическим рефлектометром с обоих концов оптической линии;
  • Обговорить с владельцем кабеля тип разъемов на окончаниях ВОЛС в кроссах;
  • В местах размещения волоконно-оптических кроссов должен быть предусмотрен технологический запас оптического кабеля длиной 5-8 метров, витками диаметром 1,0 — 1,2м;
  • Допустимый радиус изгиба при монтаже кабеля в помещении (здании) должен составлять не менее 20 диаметров кабеля.

Рекомендации к приемо-сдаточным испытаниям ВОЛС

При оценке качества сварных соединений на всей длине оптических волокон следует руководствоваться указаниями действующего документа Министерства связи Российской Федерации: «Нормы приемо-сдаточных измерений элементарных кабельных участков магистральных и внутризоновых подземных волоконно-оптических линий передачи сети связи общего пользования». Нормы утверждены приказом Госкомсвязи России от 17.12.97 № 97

Ссылка на официальный интернет-ресурс «Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации» по которой можно ознакомиться с документом «приказ Госкомсвязи России от 17.12.97 № 97»:

Требования к документации

а) Паспорт трассы ВОЛС:

  • Паспорт оптического кабеля;
  • Протокол измерения затуханий на обоих концах трассы;
  • Трасса прокладки кабеля по телефонной канализации;
  • Трасса прокладки кабеля по зданиям;
  • Схема заземления оптического кабеля;
  • Ведомость осмотра телефонных и кабельных сооружений;
  • Акт о выполнении работ;
  • Рефлектограммы участка ВОЛС.

б) Рабочая документация:

  • Свидетельство о поверке измерительной аппаратуры;
  • Свидетельство и сертификат СРО;
  • Сертификат соответствия на используемые оптические кабели;
  • Сертификат соответствия на применяемые оптические муфты;
  • Сертификат соответствия на применяемый оптический кросс.

Примечание: Решить допускается ли сдача документации по отдельным участкам, входящим в состав трассы или нет.

Обслуживание арендуемой ВОЛС

Владелец ВОК должен:

  • поддерживать работоспособность ВОЛС и её соответствие требованиям прописанным в договоре аренды;
  • предоставлять круглосуточную техническую поддержку для подачи заявок на устранение неисправностей ВОЛС, которые могут возникнуть во время аренды;
  • устранять неисправности ВОЛС, которые могут возникнуть во время аренды, в течение 48 часов (или иного обговоренного промежутка времени) с момента подачи заявки о неисправности;
  • стоимость технического обслуживания ВОЛС должна быть включена в стоимость аренды.

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:

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

Существует несколько способов построения пассивной оптической (PON) сети в коттеджном поселке. Каждая из схем построения PON имеет свои достоинства и недостатки, которые мы и рассмотрим. Для начала следует определить для себя понятие коттеджного поселка и основных его характеристик. Среди ключевых особенностей можно выделить:

  • Поселок представляет собой большое количество (порядка 100) зданий, расположенных на ограниченной территории (1 км2);
  • Расстояние между зданиями в среднем 30 м, в каждом доме находится клиент (исключение – составные дома, которые можно считать отдельными зданиями);
  • Здания выстроены вдоль дороги.

Построение PON методом задувки оптического волокна в микро трубки.

В этом случае выполняется следующая последовательность действий:

  • строится кабельная канализация диаметром 50 мм
  • прокладывается кабель из микро трубок

Кабель из микро трубок по конструкции напоминает обычный, но вместо оптических волокон или медных пар он имеет несколько микро трубок. Этот кабель может прокладываться в кабельную канализацию при помощи УЗК или других доступных способов.

  • производится ответвление микро трубок при помощи Y- ответвителей, в которых микро трубки герметически соединяются между собой. Отдельная микро трубка заводится в помещение абонента.
  • в микро трубку производится задувка нужного клиенту количества оптических волокон.

Видео 1 – демонстрация способа задувки оптического волокна в микро трубку

Оптическое волокно, которое задувается в микро трубки имеет шероховатую поверхность. Скорость движения потока воздуха возле гладких стенок трубки выше, чем возле шероховатого волокна, в результате чего последнее смещается в центр трубки и перемещается в таком положении не цепляясь за стенки трубки. Мощности компрессора и шуруповерта вполне достаточно для задувки волокна на расстояние 500 – 600 м. Это идеально для построения PON сети в коттеджном поселке описанного типа.

К сожалению, описанный способ построения PON сети не сильно популярен из-за высокой стоимости работ и оборудования. Вместе с тем ожидается, что технология будет дешеветь и станет более популярной.

Более популярными являются методы использующие стандартный оптоволоконный кабель и разветвительные муфты.

Построение PON сети в коттеджном поселке с использованием кабельной канализации.

Данный метод подразумевает использование уже имеющейся или построение кабельной канализации диаметром 50 мм, и включает в себя следующие этапы:

  • протяжка оптоволоконного кабеля в кабельную канализацию
  • установка разветвительных муфт и проведение монтажа
  • подведение абонентского кабеля от муфты в помещение абонента

Этот метод удобно использовать в случае, если в коттеджном поселке имеется кабельная канализация. Экономия средств в данном случае достигается также благодаря новейшей практике, позволяющей извлечь одно или несколько волокон из оптического модуля, не повреждая остальные. В этом случае один модуль разрезается вдоль при помощи специального инструмента и из него извлекается нужное количество волокон. К этим волокнам подвариваются абонентские кабели, которые выводятся из муфты и прокладываются в помещения абонентов. Целостность остальных волокон и модулей не нарушается. Они укладываются в виде кольца запаса в муфту и закрепляются стяжками.

В случае отсутствия в коттеджном поселке кабельной канализации, прибегают к еще более простому способу построения сети.

  • прокладка бронированного оптического кабеля при помощи кабелеукладчика
  • установка разветвительных муфт и проведение монтажа
  • подведение абонентского кабеля от муфты в помещение абонента

Этот способ на первый взгляд – самый простой в монтаже. Вместе с тем он требует наличия кабелеукладчика и согласования проведения земляных работ. Кроме того, он неудобен в эксплуатации, потому как для доступа к муфте придется ее сначала откопать.