Оптический (Fiber Optics) кабель

Волоконно-оптические кабели изготавливаются из кремния (стекла) или пластмассы. В качестве носителей информации в них используются импульсы света. Т.к. волоконная оптика не использует электрические сигналы для передачи данных, последние не подвержены помехам от внешних электромагнитных излучений. Отсутствие помех и низкое затухание импульсов света при распространении позволяют передавать данные на большие расстояния (измеряемые десятками километров).

Стеклянное оптическое волокно состоит из стеклянной жилы, нескольких защитных оболочек, не позволяющих свету выйти за пределы волокна и пластиковой защитной оболочки (которая часто также не однородна по своему составу и может содержать слои из разнородных материалов).

Рис.1. 14 Структура оптического кабеля

Существует два основных типа волоконно-оптических кабелей: многомодовые (multi mode) и одномодовые (single mode).

Рис.1. 15 Типы оптического кабеля

Для передачи сигналов по многомодовому кабелю применяются светодиоды, а для передачи информации по одномодовому кабелю – лазеры. С помощью светодиодного излучателя невозможно получить однородный сигнал и точно направить его внутрь светопроводящей жилы, поэтому при распространении сигнала по многомодовому кабелю приходится учитывать не только затухание, но и дисперсию сигнала. Лазерные же источники света по своей природе когерентны, т.е. излучают одну длину волны, поэтому на дальность распространения сигнала по одномодовому кабелю влияет только величина затухания. Допустимая общая величина затухания от излучателя до приемника в сетях Ethernet может составлять 18 dB.

Волоконно-оптические кабели выпускаются разных типоразмеров, но в сетях Ethernet применяются многомодовые кабели типа 50/125 и 62,5/125 и одномодовый 9/125. Цифра до знака “/” означает диаметр светопроводящей жилы, а цифра после знака “/” - диаметр наружной оболочки жилы в микронах (mkm). Диаметр собственно кабеля “в сборе” определяется количеством и составом внешних защитных оболочек. Например, маркировка 50/125 означает только то, что перед Вами многомодовый кабель, с диаметром светопроводящей жилы 50 mm и диаметром наружной оболочки световолокна 125 mm. Маркировка 9/125 означает одномодовый кабель, с диаметром светопроводящей жилы 9 мкм и диаметром наружной оболочки световолокна 125 мкм. Имейте в виду, что использовать в паре одномодовый кабель и многомодовые излучатели категорически нельзя (обратите внимание на диаметры светопроводящих жил), т.к. в этом случае вся мощность сигнала будет потеряна в местах сопряжения излучателей с кабелем.

Помимо физических характеристик светопроводящего волокна, оптические кабели существенно отличаются друг от друга по количеству оптических жил, входящих в их состав. Учитывая, что работы по прокладке оптического кабеля трудоемки и, как правило, дороже стоимости самого кабеля, всегда закладывайте кабель с лишними оптическими жилами, это поможет предотвратить необходимость перекладывать кабель, если в процессе монтажа будет повреждена какая-то одна жила; позволит перейти на технологии, использующие большее количество оптических пар (Ethernet использует 2 жилы: 1 жила для приема и 1 жила для передачи данных); подключить дополнительные устройства в процессе развития Вашей сети.

Не приобретайте кабель, диаметр наружной оболочки которого отличен от 125 мкм. В этом случае у вас возникнут проблемы с оконцовками этих видов кабелей т.к. применяемые в сетях Ethernet разъемы имеют посадочный диаметр для жилы 125 мкм. В случае же применения технологий сварки, возникнет неизбежное ухудшение качества шва, что вызовет увеличение затухания сигнала.

Излучатели и оптический кабель можно использовать только парами: одномодовый кабель и одномодовые излучатели, многомодовый кабель и многомодовые излучатели. Всегда прокладывайте оптический кабель с резервными парами. Количество резервных линий должно составлять как минимум 50% от текущей потребности.

Многомодовый (Multimode) кабель.Особенностью многомодового кабеля является то, что у него сравнительно большой диаметр светопроводящей жилы. Это приводит к тому, что при его использовании становится возможным применение диодных (наиболее дешевых) излучателей. Однако, по причине большого диаметра светового канала, световые лучи (моды) попадают в него под разными углами. При этом проходимый ими путь сильно разнится и сигнал на выходе кабеля “размывается”. Вот этот эффект “размывания” или дисперсии сигнала при нынешнем уровне технологий производства оптических кабелей (сегодня не представляет сколько-нибудь значительной проблемы приобретение кабеля с величиной затухания 2 dB/km) является ограничивающим фактором для применения многомодовых кабелей (2 км).

Одномодовый (Single Mode) кабель.Одномодовый оптический кабель – наглядный пример “перехода количества в качество”. Главная отличительная особенность этого типа кабелей – диаметр светопроводящей части жилы, который составляет 8-10 мкм. Новое качество при этом проявляется в том, что при таких геометрических размерах входящий в кабель световой поток движется вдоль жилы, не испытывая отражений (кабель пропускает только одну моду). Световые потоки, направляемые “под углом” просто не в состоянии проникнуть в кабель. Естественно, что в такой ситуации приходится применять лазерные источники света, что делает проект дороже (дороже не кабель, а оптические приемо-передатчики и разъемы).

Оптические разъемы.Строго говоря, спецификаций на волоконно-оптические виды и типы соединителей целых три. Когда я об этом узнал, то испытал некоторое удивление – зачем так много и чем они отличаются. Но ответа пока на эти вопросы у меня нет. Поэтому я их пока просто перечислю:

10Base-FP или Passive Fiber Optic Star,

10Base-FB или Active Fiber Optic Backbone,

10Base-FL или Active Fiber Optic Link.

Есть еще спецификация FOIRL, но я нигде не нашел ее отличий от спецификации FL.

Straight-Tip Connector (ST).Не смотря на то, что во многих источниках указано, что спецификация 10Base-FL определяет применение разъема ST (Straight-Tip Connector), а спецификация 100Base-FX рекомендует разъем SC, на практике оба типа разъема одинаково широко представлены в составе изделий обоих стандартов (может быть для оборудования 10Base-FL рекомендации стандарта выполняются производителями более тщательно). При этом оба типа разъемов применяются как в многомодовых, так и в одномодовых исполнениях.

Рис.1. 16 Оптический разъем типа ST

SC Connector.Разъем SC - рекомендованный для использования в сетях Fast Ethernet соединитель. Принципиальными отличиями этого разъема от разъема ST заключаются в том, что он изготавливается из пластмассы (ST – из металла), для его фиксации используются защелкивающие механизмы (у ST – поворотный механизм), наконечник SC разъема плавающий (имеет небольшой свободный ход, а у ST – он жестко закреплен в корпусе разъема).Внешний вид двух SC разъемов, собранных в блок приведен на рисунке.

Рис.1. 17 Оптический разъем типа SC

Мое личное мнение: на практике применение ST соединителей наиболее предпочтительно. Причем ST разъемов Российского производства. Они обеспечивают более надежное соединение, не допускают случайного разъединения, которое может возникнуть при работе с SC коннекторами. В то же время западные производители изготавливают их из металлических порошков, а в России традиционным резаньем на токарных станках. Соответственно внешний вид, а также механические характеристики Российских разъемов выше их зарубежных аналогов. Хотя на Западе, судя по каталогам активного оборудования, предпочтение отдают SC соединителям.