logo

Адрес: 142432, М.О.,

г. Черноголовка, ул. Лесная, д. 9

Открыть каталог

30.09.2017 12:28

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель разительно отличается от всех видов кабеля, рассмотренных ранее в этой главе, так как перенос электрических сигналов по медным проводникам в нем не используется.

Вместо этого для передачи двоичных данных применяются световые импульсы. В силу того, что оптоволоконный кабель использует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущие медному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи (переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются. Вдобавок, чрезвычайно уменьшается погонное затухание, позволяя протягивать оптоволоконные связи без регенерации сигналов на много большие дистанции, достигающие 120 км.

Оптоволоконный кабель идеально подходит для создания сетевых магистралей, и в особенности для соединения между зданиями, так как он нечувствителен к влажности и другим внешним условиям. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения целостности.

Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые обычно намного выше, чем для медной среды передачи данных. Эта разница стала привычной, тем не менее, в последние годы она стала сглаживаться. Сама оптоволоконная среда только слегка дороже UTP категории 5.

Но независимо от указанных преимуществ и недостатков применение оптоволокна приносит с собой другие проблемы, такие как процесс прокладки. Разводка оптоволоконного кабеля в основном ничем не отличается от укладки медного, но присоединение коннекторов требует принципиально иного инструмента и технических навыков. Оптоволоконный кабель известен уже долгое время, его поддерживали даже ранние стандарты Ethernet для пропускной способности 10 Мбит/с.

Первый из них получил название FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link), а последующий - 10BaseF.

Несмотря на это, оптоволокно позиционируется как высокоскоростная сетевая технология, и сегодня фактически все применяемые протоколы Канального уровня используют его в той или иной форме. Вот некоторые из них: o Fast Ethernet (100BaseFX); o Gigabit Ethernet (1000BaseFX); o Token Ring; o Fiber Distributed Data Interface (FDDI); o 100VG-AnyLAN; o Asynchronous Transfer Mode; o Fibre Channel.

Как и медный, оптоволоконный кабель обычно применяется в сетях топологии "шина" или "звезда", хотя протокол FDDI популяризирует "двойное кольцо" (double ring), которое в целях обеспечения отказоустойчивости состоит из двух резервных "колец", по которым трафик передается в противоположных направлениях.

Строение оптоволоконного кабеля

Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, сделанного из стекла (кварца) или полимера, оболочки, окружающей сердечник, затем следует слой пластиковой прокладки и волокна из кевлара для придания прочности. Вся эта структура помещена внутрь тефлоновой или поливинилхлоридной "рубашки"

Геометрия и свойства сердцевины и оболочки дают возможность передавать сигнал на относительно большие расстояния. Показатель преломления сердечника немного выше, чем у оболочки, что делает внутреннюю поверхность оболочки отражающей.

Когда световой импульс передается по сердечнику, он отражается от оболочки и распространяется дальше.

Отражение света позволяет изгибать кабель под разными углами, при этом сигнал может по-прежнему передаваться без потерь.

1 - сердечник

2 - отражающая оболочка

3 - покрытие первичного буфера

4 - покрытие вторичного буфера 900µ

Существует два типа оптоволоконного кабеля:

  • одномодовый (singlemode)
  • многомодовый (miltitmode).

Основное отличие между ними заключается в толщине сердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8,3/125 микрон, а многомодовое волокно - 62,5/125 микрон.

Эти значения соответствуют диаметру сердечника и диаметру вместе взятых сердечника и оболочки.

Световой луч, распространяющийся по сравнительно тонкому сердечнику одномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит в более толстом сердечнике многомодового кабеля.

Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется лазером, и представляет собой волну только одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые светодиодом (LED, 1ight-emitting diode), переносят волны различной длины.

Эти качества позволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностью по сравнению с многомодовым и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее.

С другой стороны, одномодовый кабель намного дороже и имеет сравнительно большой радиус изгиба по сравнению с многомодовым, что делает работу с ним неудобной. Большинство оптоволоконных сетей используют многомодовый кабель, который хотя и уступает по производительности одномодовому, но зато значительно эффективней, чем медный.

Телефонные компании и кабельное телевидение, тем не менее, стремятся применять одномодовый кабель, так как он может передавать большее количество данных и на более длинные дистанции. Коннекторы для оптоволоконного кабеля Обычно для оптоволоконного кабеля используются ST-коннекторы (straight tip, прямой штырь). Это - бочкообразные соединители с байонетной системой крепления, как показано на рис. с права. Более новый тип разъемов называется SC-коннекторы (subscritber connector). В настоящее время он приобретает все большую популярность. SC-коннекторы имеют прямоугольную форму и вставляются в гнездо, где просто фиксируются (метод "Push-Pull") защелкой.

 Коннекторы могут присоединяться к оптоволоконному кабелю несколькими способами: либо с применением опрессовочных монтажных средств, либо с использованием эпоксидного клея. В отличие от инструмента для обжатия медного кабеля, который можно приобрести за сумму около 100 $, аналогичный набор инструментов для оптоволоконного кабеля будет стоить 1000 $.

Оптоволоконный кабель и проектирование сети

В настоящее время сфера применения оптоволоконного кабеля в основном ограничена высокоскоростными сетевыми магистралями. Для горизонтальной кабельной разводки он используется не часто в силу высокой стоимости установки и обслуживания.

Однако в этой области данная технология имеет большой потенциал. Применение оптоволоконного кабеля дает проектировщикам сети свободу, какая никогда не может быть достигнута при помощи медного кабеля. В силу того, что оптоволокно позволяет сегментам иметь длину много большую, чем 100 метров у сегментов UTP, отпадает необходимость в использовании телекоммуникационных монтажных шкафов с коммутаторами или концентраторами, распределенных по всей сети.

Вместо этого горизонтальная разводка может начинаться от настенных розеток и сводиться напрямую в центральную аппаратную комнату, где будут находиться все сетевые коммутационные панели, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие подобные устройства. Такая кабельная система называется Локализованной магистралью (collapsed backbone).

Это решение явно лучше, поскольку основная техническая поддержка сетевой инфраструктуры производится только в одном месте, а не распределяется по всем удаленным областям сети.

Прокладка кабеля

Прокладка сетевого кабеля может быть простой, если надо просто купить в компьютерном магазине нескольких готовых кабелей и прикрепить их к плинтусу, или сложной в случае, когда необходимо соединить с сетевой магистралью тысячу рабочих станций в офисном здании с множеством помещений.

Как упоминалось ранее в этой главе, прокладка кабеля - это часть процесса создания ЛВС, которая обычно поручается сторонним специалистам, но не из-за того, что это технически очень трудновыполнимая работа. Просто она утомительна и требует много времени.

Однако, как и большинство профессионалов, укладчики кабеля с соответствующим инструментом и навыками могут сделать всю работу так, что со стороны будет казаться, что это легко и быстро.

Несмотря на то, что для небольшой сети может использоваться готовый кабель, скрытая внутренняя проводка (когда кабель спрятан в стены и потолки) использует кабель в бухте.

Создание такой проводки (предполагается, что будет применен какой-либо общедоступный сегодня тип кабеля, такой как UTP или оптоволокно) должно включать в себя несколько основных этапов.

1. Продумать план, описывающий местоположение кабельных узлов, куда будут сходиться все кабели, и настенных розеток.

2. Проложить кабель через стены и потолки до каждой рабочей станции.

3. Установить настенную розетку рядом с каждой рабочей станцией и присоединить конец кабеля к контактам розетки.

4. В кабельном узле разместить на стене коммутационную панель и вставить каждый подведенный кабель в разъем панели.

5. Протестировать каждое соединение с применением соответствующего оборудования.

6. Используя готовые фабричные коммутационные кабели, соединить порты коммутационной панели с соответствующим концентратором, а компьютеры - с гнездами настенных розеток.

Конечно, данное описание значительно упрощает процесс, ввиду чего стоит рассмотреть некоторые этапы более детально.

Планирование

Планирование - это отдельная, наиболее важная часть процесса создания всей сети.

Необходимо знать точное расположение каждого абонентского отвода кабеля, при этом лучше, если оно будет отмечено на плане этажа, с тем, чтобы его можно было отследить во время прокладки сети. Через стены и потолки могут быть пропущены сотни идентичных кабелей, и если не будет соответствующей организации дела, то результатом явится беспорядок.

План должен быть разработан с учетом требований протокола Канального уровня, правил эксплуатации здания и пожарной безопасности для того, чтобы в дальнейшем не пришлось вытаскивать все кабели. Конечно, могут возникнуть сюрпризы, вызванные планировкой помещений и конструкцией здания, которые вынудят изменить план в середине его осуществления. Но ведь для этого в бюджете и предусмотрен 10%-ный резерв, не правда ли? Протяжка кабеля Непосредственно сам процесс протяжки кабеля начинается от места размещения сервера или информационного центра, где планируется разместить коммутационную панель. Коммутационная панель или матч-панель (patch panel) - это вмонтированная в стену конструкция, которая содержит гнезда для всех планируемых к укладке кабелей.

Она и будет кабельным узлом - местом начала всех кабелей. Кабель обычно поставляется в больших бухтах. Расположив эту бухту около коммутационной панели, можно начать сматывать кабель и протягивать его к месту расположения первого отвода. Как это будет делаться, зависит от планировки здания.

В современном офисе с полыми стенами и подвесными потолками кабель обычно протягивается над потолком до приблизительно оцененного местоположения отвода, а затем по стене опускается вниз к отверстию под настенную розетку.

Однако, прежде чем начать проталкивать конец первого кабеля над подвесным потолком, надо убедиться, что он помечен. Большинство укладчиков кабеля применяют различные липкие наклейки с каким-либо кодом, по которому они смогут в дальнейшем осуществить его идентификацию. Вместе с кабелем можно протащить длинную ленту или бечевку, которую впоследствии можно использовать, если понадобится проложить дополнительный кабель в то же самое место.

Тогда достаточно присоединить кабель к одному концу ленты и потянуть за другой конец. Один из инструментов, требуемый для протяжки кабеля над подвесным потолком, представляет собой тонкий телескопический шест длиной 10 или 15 футов (около 3 или 4,5 м) с зажимом на конце для фиксации кабеля.

Передний конец кабеля присоединяется к шесту, находящемуся в собранном состоянии. Затем шест раздвигается над потолком во всю свою длину. Этот инструмент удобен в тех ситуациях, когда надо проложить кабель, не рассчитывая на кого-либо еще. Без него пришлось бы приставить лестницу, затем как можно дальше пробросить над потолком петлю кабеля, а после взять еще одну лестницу, чтобы принять кабель на противоположной стороне комнаты.

Когда кабельная разводка производится над подвесным потолком, необходимо опустить каждый кабель по внутренней стороне стены до настенной розетки. Для этой цели применяется еще один инструмент, называемый fish tape.

Он похож на кусок проволоки, который используют водопроводчики для чистки труб, и тоже имеет зажим для фиксации кабеля на конце. Проволока достаточно гибкая (похожа на мерную линейку) для того, чтобы протолкнуть кабель внутри стены от потолка к полу или наоборот.

Как только отрезок кабеля достигнет настенной розетки, протаскиваются еще несколько дополнительных метров, чтобы ослабить натяжение, и кабель отрезается от бухты, причем надо не забыть пометить конец таким же кодом, как и начало.

На каждом этапе этого процесса могут встретиться непредвиденные сложности. Может обнаружиться, что стены пронизаны деревянными или металлическими гвоздями, или имеют горизонтальные барьеры на полпути между потолком и полом.

Внутри подвесных потолков кабелю, возможно, придется огибать крепления светильников или другие препятствия.

Монтаж оборудования

Когда кабель протянут, необходимо его оконцевать и присоединить к соответствующим устройствам. Со стороны рабочей станции кабель обычно заканчивается в настенной розетке.

Настенная розетка (wall plate) содержит гнезда, в которые вставляется кабель. Она либо закрепляется на стене, либо заделывается прямо в поверхность стены. Розетка обычно имеет модульную конструкцию и может содержать до четырех гнезд.

В нее можно устанавливать гнезда нескольких видов для поддержки соединений различного типа.

В зависимости от цели это могут быть соединения для передачи речи или двоичных данных. При применении UTP каждый провод в кабеле присоединяется к контакту коннектора (согласно схеме расположения контактов, выбранной заранее), затем коннектор вставляется в розетку, а розетка уже монтируется на стене. Другим концом кабель сопрягается с коммуникационной панелью. Коммутационная панель выполняет те же функции, что и настенная розетка, только у нее больше гнезд.

Патч-панель не является концентратором, между ее портами нет никаких связей. Это просто удобный способ отслеживать начало кабеля.

При присоединении кабеля к патч-панели отдельные провода заправляются в определенные гнезда (согласно схеме расположения контактов, идентичной применяемой в настенной розетке) при помощи специального инструмента.

Этот инструмент одновременно прочно вставляет провод в гнездо, создает соединение и отрезает излишки. Порты коммутационной панели лучше пометить, чтобы знать, куда идет кабель.

Тестирование соединений После заделывания концов кабеля нужно протестировать правильность соединений. Это можно сделать, просто подключив к сети компьютер, но профессиональные монтажники кабельной сети применяют специальное оборудование для тестирования, которое оценивает качество соединения. Анализатор сети может помочь в диагностике многих типов сетевых проблем, но он полагается на то, что физическая сеть функционирует правильно.

Когда проблема заключается в кабеле, формирующем сеть, требуются различные виды устройств, имеющие название "тестер кабеля". Тестеры кабеля обычно представляют собой удерживаемые в руках устройства, которые присоединяются к сети, чтобы выполнить различные диагностические тесты проводимости сетевого кабеля. Существует широкий выбор устройств, значительно отличающихся по стоимости и функциональным возможностям. Простые устройства доступны по цене в несколько сотен долларов, в то время как модели верхней линейки могут стоить несколько тысяч долларов.

Некоторые комбинированные тестеры можно присоединять к различным типам сетевого кабеля, таким как неэкранированная витая пара (UTP), экранированная витая пара (STP) и коаксиальный кабель, в то время как другие способны проверять только один тип кабеля.

Для совершенно различных технологий передачи сигналов, таких как оптоволоконный кабель, необходимо отдельное устройство.

Тестеры кабеля рассчитываются на применение с определенными стандартами кабеля, такими как категория 5, поэтому они могут определить, соответствует ли производительность кабеля стандарту.

Это называется испытанием прозвонкой. Во время установки кабеля соответствующий специалист тестирует каждую связь, чтобы убедиться в ее правильной работе, и проверяет отсутствие проблем, которые могут быть вызваны качеством самого кабеля или природы его установки.

Например, хороший тестер кабеля проверяет электрический шум, вызываемый близкорасположенными лампами дневного света или другим электрическим оборудованием, перекрестные помехи от сигналов в соседних жилах, затухание, вызванное чрезмерно длинными сегментами кабеля или неподходящей категорией кабеля, короткие замыкания и обрывы кабеля, представленные определенным уровнем емкостного сопротивления.

Помимо проверки жизнеспособности разводки кабельной сети, тестеры кабеля являются хорошим средством для выявления проблем с кабелем. Например, тестер, функционирующий как рефлектометр, может определить обрыв или короткое замыкание в кабеле, передавая высокочастотный сигнал и измеряя количество времени, прошедшее до того момента, как отраженный сигнал вернется обратно.

Используя эту технику, можно определить, на каком расстоянии от тестера в кабеле произошел обрыв или возникла другая неисправность. Зная, что проблема расположена на расстоянии, например 20 м, можно избежать проверки каждого метра кабеля, идущего до этого места. Некоторые тестеры также могут помочь определить маршрут, по которому кабель проходит через стены или потолки.

Для этого используется звуковой генератор, посылающий по кабелю сильный сигнал, который может уловить тестер, если будет расположен поблизости от кабеля. Присоединение компьютеров С этого момента все готово для присоединения кабеля к соответствующим устройствам. При помощи коммутационных кабелей, которые либо приобретаются, либо изготавливаются самостоятельно из кабеля в бухтах, настенная розетка соединяется с компьютером, а порт коммутационной панели - с концентратором, коммутатором или другим устройством в информационном центре.

Процесс создания кабельной системы может быть намного сложнее описанного в данной главе.

Рассмотренный пример демонстрирует развертывание горизонтальной кабельной разводки только в пределах одной рабочей площадки.

Большая корпоративная сеть может состоять из множества таких горизонтальных разводок, соединенных магистралью, проходящей между этажами здания или даже между зданиями.