Ethernet 10/100/1000 Мбит/с
Для технологии Ethernet (10 Мбит/с) стандартный оптический коннектор, типа ST. Для технологии Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с) в основном применяют коннекторы SC, в более современной аппаратуре используют компактный MT-RJ.
IEEE 802.3
Стандарт 802.3 для оптической среды при скорости 10 Мбит/с, предусматривает длину волны 850 нм (ММ). Существуют и фирменные устройства на 1310 нм, используемые как с SM, так и с ММ. Предполагается введение альтернативного коротковолнового (850 нм) стандарта lOOBaseSX для связи ММ-волокном на короткие расстояния. Gigabit Ethernet имеет оптические версии с разной длиной волны: lOOOBaseSX -850 нм (MM), lOOOBaseLX - 1300 нм (MM/SM), lOOOBaseLH (предполагаемая) - 1310 или 1550 нм (SM). Лазерные передатчики портов Gigabit Ethernet при работе с ММ-волокном вызывают эффект дифференциальной модовой задержки.
Token Ring
Фирма IBM первоначально использовала ММ-волокно 100/140 нм. Стандарт 802.5 определяет ММ-волокно, длину волны 850 нм. В “фирменных” решениях используется и SM-волокно, 1310 нм. Оптические порты имеются в ряде хабов. Для соединения обычных портов существуют устройства TRC (Token Ring converter) и TRX (Token Ring extender).
FDDI
В качестве передатчиков используют светодиоды или лазеры на 1300 нм. Коннекторы – специфические дуплексные FDDI MIC или более дешевые ST или SC. Для обеспечения непрерывности кольца при отключении станции применяют обходные коммутаторы ОВР (optical bypass switch), для двойного кольца – сдвоенные. Иногда используют и сумматоры-разветвители (coupler) – с их помощью сигналы передатчика и приемника объединяют в одном волокне.
ATM
В качестве физического интерфейса в ATM используется SONET (ОС-1, 3, 12, 24 48, 192) или SDH (STM-1, 4, 8, 16, 64). В локальных сетях чаще встречается OC-3/STM-1 (155 Мбит/с) и OC-12/STM-4 (622 Мбит/с), где могут применяться как многомодовые, так и одномодовые порты. В старших каналах, применяемых в коммутаторах глобальных сетей, используются только лазерные источники и SM-волокно.
ARCnet (TCNS)
Оптическая среда для сетей ARCnet существует только в ее реализации фирмой Thomas-Conrad — TCNS. Скорость передачи 100 Мбит/с, топология — звезда с активным хабом, коннекторы ST, многомодовое волокно с длиной до 900 м.
По сравнению с электрическим кабелем, монтаж оптики имеет свои особенности, влияющие на конструкции абонентских розеток, соединительных коробок и коммутационных панелей. Это связано с технологией установки соединителей. В процессе оконцовки коннектор приходится брать в руки, помещать в сушильную печь, полировальную машину. Для этого многожильный кабель приходится разделывать на большой длине, оставляя 1-1,5 м обнаженного (в защитном покрытии) волокна. После оконцовки эти излишки должны быть уложены в специальные направляющие с радиусом изгиба не менее 30 мм и защищены от повреждений. Из-за этих укладочных направляющих оптические абонентские розетки по сравнению с электрическими имеют больший размер корпуса.
Сплайс-пластины предназначены для закрепления сварных стыков или сплайсов в местах соединения многожильных кабелей.
Оптические распределительные коробки предназначаются для разделки многожильных кабелей и оконцовки множества абонентских кабелей в распределительных пунктах.
Инструменты, расходные материалы и приборы
Для работы с оптоволоконным кабелем требуется обширный и дорогой инструментарий. Для разделки кабеля применяют:
нож для разрезания оболочек;
ножницы специальные для резки упрочняющих кевларовых нитей кабеля;
тросокусы, кусачки и ножовки для перерезания силовых тросов и снятия брони кабеля;
стриперы для снятия наружных оболочек;
стриперы для снятия 250-мкм покрытия и 900-мкм буфера со стандартного 125-мкм волокна;
скалыватель для волокна в первичном (250 мкм) и буферном (900 мкм) покрытии.
Набор инструментов и материалов для оконцовки зависит от типа устанавливаемого коннектора:
стриперы для наружной (3 мм) оболочки и буферных покрытий (250 и 900 мкм);
кримпер для кольца, обжимающего внешний (3 мм) буфер;
средства фиксации волокна в наконечнике – комплект для эпоксидной вклейки;
ручка-скалыватель (scribe tool) – резец из корунда или сапфира в держателе для скалывания волокна, выходящего из наконечника коннектора;
механический скалыватель (cleave tool) – более удобный инструмент для скалывания кончиков.
Для работы с оптическими коннекторами применяют чистящие средства:
изопропиловый спирт для промывки коннекторов, безворсовые чистящие салфетки;
спиртовые салфетки (пропитаны изопропиловым спиртом);
баллончики со сжатым воздухом для продувки коннекторов от пыли.
Для эпоксидной вклейки требуется:
компаунд – эпоксидный клей и отвердитель;
емкость и деревянная лопаточка для смешивания;
шприц с иглой (ероху applicator) для ввода компаунда;
печка для ускорения сушки.
Для сварки волокон применяют сварочные аппараты с различной степенью автоматизации процесса, существенно различающиеся по возможностям, производительности и цене. Основные характеристики аппаратов:
типы свариваемых волокон;
типичные потери на соединении: от 0,12 до 0,02 дБ для SM, от 0,05 до 0,01 дБ для ММ-волокон;
способ юстировки волокон: ручной (под наблюдением через встроенный микроскоп) или автоматический.
Для контроля и измерения параметров оптических линий применяют различные приборы:
оптические;
измерительные комплекты;
тестеры-телефоны;
индикаторы излучения;
измерители длины оптических линий;
оптические рефлектометры OTDR (Optical Time Domain Reflectometer);
локаторы дефектов.
В качестве заключения, будет целесообразно рассмотреть достоинства и недостатки волоконно-оптических линий связи.
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. Рассмотрение волоконно-оптических сенсорных систем выходит за рамки материала данной книги.
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.