Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Волоконно-оптический кабель — что это и зачем он нужен

Марк Д. Ступс

Как можно догадаться уже из названия, волоконно-оптический кабель — это пучок нитей из чистого стекла, способных переносить оптические сигналы. Своим появлением он обязан развитию техники цифровой передачи, а те, кто его придумали, — специалисты телефонной промышленности — разработали этот кабель как среду передачи информации между удаленными офисами и узлами магистральных сетей.

Лишь недавно волоконно-оптический кабель стал применяться в качестве абонентской линии, а сегодня он считается основной средой для высокоскоростной передачи цифровой информации на большие расстояния.

Для лучшего понимания работы волоконно-оптического кабеля (ВОК) удобнее всего рассматривать его как световую трубку. Вспомните также оптику — то, что на границе двух сред с различными физическими свойствами луч света может преломляться и отражаться. В ВОК используются оба этих явления (рис. 1).

Для чего нужен волоконно-оптический кабель?

Одним из основных побудительных факторов для разработки ВОК стала необходимость найти эффективную замену громоздким медным кабелям. В телефонии стандартным методом передачи данных по медному кабелю является DS1. Для организации 2400 каналов DS1 нужны два 4-дюймовых кабельных канала. Учитывая, что в каждом групповом канале DS1 содержатся 24 цифровых канала DS0, можно организовать до 57 600 речевых соединений одновременно.

В этих же двух 4-дюймовых кабельных каналах, вмещающих 2400 пар медных проводов, могут разместиться 12 полноразмерных ВОК по 144 волокна каждый. В сумме это составит 1728 волокон. Для образования полного оптического канала требуются два волокна: одно для передачи сигнала, другое для его приема, т. е. теоретически в одном и том же стволе образуются 864 оптических канала. При соответствии оптического сигнала спецификации OC12 через эти кабели можно организовать передачу сигнала по 290 304 каналам DS1 или по 6 967 296 речевым каналам DS0. Теперь ясно, почему ВОК стали незаменимыми в магистральных линиях связи.

Одномодовое или многомодовое волокно

ВОК выпускаются в двух модификациях — одномодовые и многомодовые. Первые широко применяются в телефонии, вторые — в компьютерных сетях. По одномодовым волокнам передаются оптические сигналы с одной длиной волны. В многомодовых волокнах могут передаваться сигналы с различной длиной волны. Для совмещения нескольких оптических сигналов применяется так называемый волновой мультиплексор (Wave Division Multiplexer — WDM) (рис. 2).

WDM работает как призма. Сигналы с различной длиной волны комбинируются в нем, а затем пересылаются по одному из оптических волокон. Призма на приемном конце разлагает сигнал на волны исходной длины и направляет их на вход соответствующего оптического приемника. Если в приведенном выше примере использовать волновое мультиплексирование и сгруппировать в каждом волокне по четыре сигнала, число возможных речевых каналов возрастет до 27 869 184. Однако в многомодовых кабелях сигналы затухают сильнее — следовательно, расстояния между узлами регенерации должны быть значительно уменьшены, что, конечно, сделает систему более дорогой.

Процесс производства волокна

Как уже говорилось ранее, ВОК — это всего лишь пучок волокон из чистого стекла. В начале своего "жизненного" пути каждое такое волокно выглядит как стеклянная труба длиной около метра, диаметром от 5 до 8 см с толщиной стенок примерно 1,5 см. Эта труба поступает на специальный станок для заполнения ее сердцевины стеклянной массой, в результате чего она становится сплошным стеклянным стержнем, т. е. заготовкой.

Заготовка загружается в "многоэтажную" машину, называемую волочильной башней. Здесь она расплавляется, протягивается, постепенно превращаясь в стеклянное волокно, очень напоминающее тонкую рыболовную леску, и наматывается на небольшие катушки. Такие волокна составляют основу кабелей.

Для получения конечного продукта волокна покрываются внешней оболочкой, которую дополняют внутренние силовые компоненты. Кабель, в котором все компоненты оболочки неметаллические и непроводящие, называется диэлектрическим. Кабель с какими-либо проводящими электричество компонентами считается проводящим. Тип ВОК определяется областью его применения. В случае когда большая часть инфраструктуры сети используется для передачи электрических сигналов, особенно эффективна полностью диэлектрическая оболочка.

Процесс прокладки ВОК несколько отличен от процесса прокладки стандартного медного кабеля по причине своей хрупкости — при чрезмерном изгибании или натягивании он может сломаться. ВОК, используемый вне помещений, производится тех же модификаций, что и медный, и прокладывают его такими же способами — под землей, в трубопроводе или по воздуху. Воздушный кабель может быть несущим, привязан к тросу или проложен внутри подвешенного трубопровода.

Вложенный кабельный канал (innerduct) разрабатывался одновременно с ВОК. Его назначение — защитить гигантские финансовые вложения телефонных компаний, сделанные в подземные трубопроводы, по которым проложены их медные кабели. Для прокладки ВОК эти компании предпочитают использовать уже привычную им технологию и не хотят размещать единственный ВОК в отдельном 4-дюймовом канале. Поэтому уже в процессе создания ВОК производители трубопроводов думали над тем, как рациональнее задействовать для его прокладки существующие 4-дюймовые кабельные каналы, и разработали многоячеистую конструкцию типа труба в трубе, что позволяет по мере необходимости протягивать через один 4-дюймовый кабельный канал несколько независимых друг от друга ВОК.

Безопасность работы — прежде всего

Обсуждение особенностей ВОК нельзя считать законченным без упоминания о безопасности работы с ним. Стеклянные волокна настолько тонки, что их невозможно увидеть невооруженным глазом. Кусочек волокна может попасть в глаза прежде, чем вы успеете разглядеть его. Потенциально опасен для человека и излучатель оптического сигнала. Это может быть очень мощный лазер, который в состоянии нанести непоправимый ущерб здоровью. Итак, работая с ВОК, возьмите себе за правило никогда не смотреть в торец волокна, а для обследования кабелей обязательно использовать соответствующее оборудование.

Стыковка и терминирование

При терминировании и стыковке ВОК значительную роль играют явления отражения и преломления света, о которых мы говорили выше. Для терминирования применяют множество типов механических соединений. Однако при выборе того или иного из них всегда следует учитывать два основных момента: наличие свободного пространства для терминатора и допустимые потери энергии в волокне.

Сращивание (стыковку) ВОК осуществляют механически и путем плавления. Выбор способа зависит от допустимых значений потери энергии. Эффективность сращивания любого ВОК зависит от точности выравнивания осей двух волокон: малейшее их несовпадение увеличивает потери сигнала. Механическое сращивание — это простая стыковка двух тщательно отполированных концов волокон с помощью некоего устройства, в котором микроскопические полости заполняются с помощью капли геля, имеющего коэффициент преломления такой же, как у волокна. При указанном способе сращивания пока не разработаны методы тонкого соединения волокон на стыке для того, чтобы свести потери энергии к минимуму.

Сращивание путем плавления превращает два волокна в одно. В этом случае еще до начала плавления стык двух волокон нужно расположить таким образом, чтобы обеспечить наименьшие потери энергии.

В большинстве локальных и магистральных сетей применяется только механическое сращивание. Его преимущество заключается в довольно простом наборе средств, предлагаемых многими производителями. Оперировать ими может любой работающий в службе поддержки. Для сращивания же методом плавления требуется дорогостоящее оборудование, а также серьезное обучение монтажников. Поэтому для вас будет лучше, если этим займутся специалисты, работающие по контракту. Тогда стоимость самого оборудования и плата за обучение специалистов распределятся на большое число компаний-заказчиков.

Тестирование и ремонт

Для обслуживания ВОК используется целый ряд инструментов и множество тестовых устройств. Некоторые производители тестеров для неэкранированной витой пары предлагают к своим изделиям дополнительные приспособления, позволяющие измерять потери энергии и в оптическом волокне. Чтобы проверить целостность кабеля и устранить возникшие проблемы при передаче и приеме сигналов по ВОК их вполне достаточно. Для обслуживания большой волоконно-оптической сети, охватывающей значительную территорию, потребуется оптический рефлектометр (Optical Time Domain Reflectometer — OTDR). Испытательный комплекс с таким рефлектометром дает очень точные показатели потерь энергии в волокне. С его помощью можно определять расстояние между двумя сращениями волокна и измерять расстояние до места повреждения, что дает значительную экономию времени при вынужденном простое.

ВОК незаменим во многих ситуациях — например, когда нужно соединить между собой здания для передачи данных с большей, чем это могут обеспечить медные кабели категории 3, скоростью или когда кабельная система подвержена сильным внешним воздействиям (для скоростей выше обеспечиваемой кабелями категории 3 устройств защиты кабелей не существует). ВОК необходим и в том случае, если расстояние до рабочей станции превышает 90 м. Наконец, он незаменим и тогда, когда требуемая ширина полосы пропускания выше той, что обеспечивается медными кабелями категории 5.

Помимо качества ВОК, важное значение имеет и конструкция его несущих элементов, ведь на радиус изгиба и натяжение кабеля могут влиять многие факторы. Обратившись при построении кабельной системы за помощью к консультанту, имеющему опыт разработки конструкций таких систем, вы сэкономите деньги своей компании, так как профессионалы гарантируют многолетнюю службу установленной ими кабельной системы.

Поиграем в числа

Критичным для волоконно-оптической кабельной системы является вопрос о необходимом числе задействованных волокон. Однозначного ответа на него нет, но несколько общих положений, которым рекомендуется следовать, все же приведем. Безусловно, в магистральной линии передачи для каждого направления требуется отдельное волокно, но может быть и несколько резервных волокон. А учитывая дешевизну этих кабелей по сравнению с соответствующими электронными устройствами, можно порекомендовать, например для офиса с шестью волоконно-оптическими устройствами с учетом резервных каналов, использовать по 24 волокна в одном и другом направлении. Резервные волокна всегда следует терминировать.

Необходимо также учитывать, как переход на оптический кабель повлияет на организацию технической поддержки всей системы. Ведь персонал, обслуживающий систему на медных кабелях, придется переобучить и снабдить нужным для работы с ВОК оборудованием. Однако, если вы захотите возложить работу по обслуживанию кабельной системы на стороннюю организацию, то вам нужно лишь убедиться в достаточной квалификации ее персонала для работы с ВОК. Самый простой способ проверки этого — заказать прокладку кабельной системы с гарантией качества и сертификацией. Тогда ответственность за функционирование системы ляжет на подрядчика.

Устранение неполадок

И последний вопрос: как устранять неполадки в системах с ВОК. Изначально совершенная конструкция, т. е. имеющая достаточное число резервных и обходных каналов, уже гарантирует работу вашей сети с минимальными потерями при любом повреждении волокна.

Тем не менее, если последнее произойдет, следует решить, что делать с ВОК: ремонтировать его или заменить. После ремонта на кабеле появятся еще по меньшей мере два стыка. Допустимы ли дополнительные потери мощности в вашей системе? Ответить на этот вопрос будет проще, если в проект кабельной системы включить план ремонтно-восстановительных работ, что увеличит его изначальную стоимость, но сэкономит много средств и времени при возникновении неполадок в кабеле





  
11 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Нарушитель конвенции

локальные сети

• Коннектор - "узкое" место кабельной системы

• Коммутируемый Ethernet или разделяемый Fast Ethernet

• Когда не помогает хороший пинок

• Волоконно-оптический кабель - что это и зачем он нужен

• Удаленная загрузка - ваша "палочка-выручалочка"

корпоративные сети

• IP-коммутация: сражение за сетевые высоты

• Надоедливый "писк"

• Связующее ПО: на сцене статисты

• Качество обслуживания, или Как добиться неравенства в мире равноправия

• Системы управления уровня рабочей группы

• Грядет РИФ'98...

услуги сетей связи

• Услуги цифровой связи E1

• Рефлектометры для медных кабелей

• Телефонные гарнитуры: в серьезном бизнесе нет мелочей

• Технологии доступа. Делайте ваши ставки

• Руководство покупателя модемов формата Pc Card

интернет и интрасети

• Интернет для среднего офиса

• Мультимедиа в Интернет

защита данных

• Реальные системы для виртуальных коммутируемых частных сетей

новые продукты

• Три новинки Lucent Technologies, Парад новинок от HP, Что нам стоит сеть построить..., Быстрый и многофункциональный коммутатор от 3Com

только на сервере

• Интернет от... IBM

• Фирменное ПО управления сетевыми устройствами

• Исследуем производительность JDBC - интерфейсов

• В поисках унифицированной почтовой архитектуры



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх