Оптоволоконные линии связи: неограниченные возможности

Подвес оптоволокна: линии связи различного значения

Подвес волоконно-оптического кабеля может осуществляться на различных сегментах сети передачи данных.

Градация подвесных волоконно-оптических кабелей

Наибольшие споры, связанные с данным видом инсталляции волоконно-оптических кабелей, возникают в отношении применения этого метода на магистральных линиях связи. Отмечаются как его явные плюсы, так и минусы. Статистика эксплуатации подвесных волоконно-оптических кабелей в Российской Федерации (где этот метод получил широкое распространение) свидетельствует о систематических повреждениях кабелей в результате актов вандализма, а также неумышленных повреждений выстрелами из охотничьего оружия. В настоящее время наиболее часто применяется подвес волоконно-оптического кабеля на существующих опорах, используемых для подвеса металлических силовых кабелей (ЛЭП, контактной сети железнодорожного и другого транспорта). В случае аварии возникает угроза того, что на устранение повреждения потребуется значительное время

Это связано с тем, что первоочередное внимание организаций, осуществляющих техническую эксплуатацию, уделяется линейным сооружениям, необходимым для функционирования профильных служб. Телекоммуникационным кабелям в таких ситуациях отводится, как правило, второстепенная роль

Подвесной самонесущий полностью диэлектрический ОК (ADSS) со свободно уложенными оптическими модулями

Подвесной самонесущий полностью диэлектрический ОК (ADSS) с профилированным сердечником

Однако возможность организации кабельных линий со значительным удешевлением за счет исключения земляных работ (особенно в тяжелых грунтах IV-V категорий, в зонах вечной мерзлоты, на заболоченных участках и участках со сложным рельефом, а также в городских условиях), актуализирует использование методики подвеса на магистральных ВОЛС. Особые преимущества метод подвеса дает при устройстве переходов через глубокие судоходные и сплавные реки, а также морских переходов через судоходные каналы, как, например, Суэцкий канал. Эти преимущества позволяют исключить целый комплекс подводных работ по подготовке подводных траншей, прокладке и заглублению волоконно-оптического кабеля. Как следствие, упрощается техническая эксплуатация переходов, выполненных подобным образом.

Ограничения по применению подвесных линий силовыми ведомствами не всегда являются эффективными. Как показали события в Ираке, функционирование подземных коммуникаций, в частности телекоммуникационных кабелей, в условиях ведения военных действий было нарушено сравнительно быстро с помощью эффективных бомбовых ударов.

Во многих странах организация абонентских линий методом подвеса стала обычным явлением и уже может считаться традиционной. Такое решение особенно эффективно в районах с низкой плотностью населения — небольших населенных пунктах, где необходимо организовать абонентские линии большой длины. По этим абонентским линиям может быть организована телефония, передача данных и сигналов радио- и телевещания, а также целого ряда других систем (сигнализация, дистанционный климат-контроль и т.д.). Такая ситуация, например, в Польше и Франции стимулирует развитие и совершенствование технологий подвеса не только кабелей магистральной и межстанционной сети, но и кабелей «последней мили».

Следует также отметить, что рост цен на землю в Украине влечет за собой удорожание реализации проектов строительства линейно-кабельных сооружений во многих аспектах, в том числе и в сфере отвода земель. Причем наибольшие показатели роста — у регионов с высокой экономической активностью, в первую очередь в столице. Использование технологии подвеса позволяет избежать влияния фактора роста цен (который в скором времени будет играть немаловажную роль в формировании затрат на строительство телекоммуникационных сетей) или же существенно снизить такое влияние за счет совместного использования земельных ресурсов различными заинтересованными ведомствами.

Вступление

В данной статье мы устройство кабельных линий связи используемых в вычислительных сетях.

Наиболее часто в компьютерных сетях применяются кабельные соединения, выступающее в качестве среды электрических или оптических сигналов между компьютерами и другими сетевыми устройствами. При этом используются следующие типы кабеля:

коаксиальный кабель (coaxial cable);
витая пара (twisted pair);
волоконно-оптический или оптоволоконный кабель (fiber optic).

Кабель — это изделие, состоящее из проводников, слоев экрана и изоляции. В некоторых случаях в состав кабеля входят разъемы, с помощью которых кабели присоединяются к оборудованию.

Пределы оптического волокна

Есть причина, по которой оптоволоконный интернет не стал общедоступным. Волокно намного дороже для запуска и не оправдывает затраты, когда кабельные линии уже доступны. Для большинства людей скорость 20-100 Мбит/с, которую они получают на кабеле, достаточна, так как большинство загрузок из интернета не очень объёмные.

Ваша скорость настолько же хороша, как и самое слабое звено, и хотя волокно, безусловно, лучше меди, вы не увидите увеличения фактической скорости загрузки из-за ограничений на сервере, с которого вы загружаете. Такое приложение, как Steam, загружающее игру на 10 ГБ, должно выполнять это за несколько секунд при волоконно-оптическом соединении на 1000 Мбит/с, но, на самом деле, вы получите максимальную скорость 50 Мбит/с от серверов Steam.

Если вы используете приложение, которое поддерживает повышенную скорость или имете несколько компьютеров в доме, то оптоволокно может быть хорошим вариантом для вас. Прямо сейчас, однако, он остается сервисом, доступным только в нескольких избранных городах.

Что такое оптоволоконный интернет и чем он отличается от обычного

Оптоволокно — наиболее современная технология, с помощью которой удается организовать высокоскоростное соединение с сетью Internet. Стоит отметить, что сегодня большинство провайдеров предпочитают подключать именно оптоволоконный интернет.

Провод из оптоволокна обладает рядом достоинств, среди которых можно выделить следующее:

Долговечность. Изготавливаются такие кабели из прочного материала и поэтому они надежно защищены от механических повреждений.
Высокая пропускная способность. Максимальная скорость у оптоволокна составляет 100 Гбит в секунду. Этого достаточно для быстрого скачивания крупных файлов.
Безопасность. Использование оптоволоконных сетей позволяет специальным программам быстро обнаруживать несанкционированный доступ к информации. Благодаря этому удается надежно защитить передаваемые данные от злоумышленников.
Отсутствие помех. Именно из-за этого удается стабильно передавать данные на скорости 100 Гбит в секунду.
Универсальность. Стоит отметить, что оптоволоконный кабель используется не только для проведения интернета, но и для организации системы видеонаблюдения.

Однако основное достоинство кабелей из оптоволокна заключается в том, что с их помощью можно соединять объекты, которые находятся друг от друга на больших расстояниях. Это возможно сделать благодаря тому, что у оптических кабелей для интернета не ограничена длина каналов. Такое отсутствие ограничений позволяет организовывать соединение между континентами. Стоит отметить, что все материки связаны между собой именно при помощи оптики. Кабель проложен по дну океана.

Высокая скорость передачи данных — одно из достоинств оптоволокна

Конфигурация волоконно-оптических каналов

Благодаря увеличению длины каналов по сравнению со слаботочными кабелями, ОВ кабели целесообразно использовать для магистральных подсистем комплекса зданий, магистральных подсистем зданий и централизованных ОВ систем.

Магистральная подсистема комплекса включает кабели между зданиями. Она обеспечивает создание сети комплекса зданий с соединениями кабелей как вне, так и внутри зданий. Такие кабели имеют срок службы более 30 лет, поэтому важен правильный выбор долговечной среды передачи. Параметры кабелей и кабель-каналов внешних сетей содержатся в стандартах ANSI/TIA-758-А (США) и EN 50174-3 (Европа).

Магистральная подсистема здания включает кабели между точками ввода, телекоммуникационными помещениями, серверными в зданиях различного назначения. Магистральные кабели образуют топологию «звезда», и могут включать один (главный) или два (главный и промежуточный) уровня коммутации. Требования к магистральным кабелям содержатся в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, и ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN 50173-1, EN 50174-1, EN 50174-2.

Централизованные волоконно-оптические системы могут быть развернуты в здании для обеспечения централизованного размещения оборудования. В этом случае, волоконно-оптические кабели обеспечивают прямые связи рабочей области с серверной. При этом, кабели централизованной системы требуется прокладывать через телекоммуникационные помещения на каждом этаже. В зависимости от способа прокладки в телекоммуникационных помещениях ОВ кабель либо оставляют неразрывным, предусматривая определенный запас, либо подключают на панели входящих и исходящих линий, которые коммутируют без использования активного оборудования.

При том, что максимально допустимая длина централизованного ОВ кабеля может составлять 300 метров, расстояние между телекоммуникационными помещениями на этажах и самыми удаленными точками рабочей области не должно превышать 90 метров. Требования к централизованным ОВ системам содержатся в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN-5073-1.

Горизонтальная подсистема разворачивается между телекоммуникационными помещениями и рабочей областью.

Горизонтальная кабельная подсистема включает в себя фиксированные и консолидированные кабели, панели, разъемы и кабели коммутации. Основной тип среды передачи – симметричные электропроводные кабели. Волоконно-оптические кабели могут быть также использованы в горизонтальной подсистеме, хотя здесь отсутствуют положения, позволяющие увеличить длину линий и каналов свыше пределов, определенных для слаботочных симметричных кабелей. Согласно требованиям стандартов максимальная длина фиксированного кабеля не должна превышать 90 метров, канала – 100 метров. Требования к горизонтальной кабельной подсистеме указанны в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN 50173-2 — EN 50173-5. В дополнение к этому, европейские стандарты определяют параметры горизонтальной подсистемы СКС для разных типов помещений: EN 50173-2 – для офисных помещений, 50173-3 – для промышленных помещений, EN 50173-4 – для жилых домов, EN 50173-5 для центров обработки данных.

Важнейшие характеристики:

Коэффициент затухания, дБ/км — зависит от свойств материалов проводников и изоляционного материала. Наилучшими свойствами (малым сопротивлением) обладают медь и серебро. Коэффициент затухания зависит также от геометрических размеров проводников.
Скорость распространения, км/мс — с ростом частоты скорость распространения увеличивается, приближаясь к скорости света в вакууме 300 км/мс. Данный параметр зависит также от свойств диэлектрика, применяемого в кабеле.
Перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT);
Волновое сопротивление (импеданс) (Ом) — сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения, т.е. при условии, что на процесс передачи не влияют несогласованности на концах линии. Волновое сопротивление симметричного кабеля зависит от удельных значений емкости и индуктивности кабеля.
Активное сопротивление — это сопротивление постоянному току в электрической цепи. В отличие от импеданса активное сопротивление не зависит от частоты и возрастает с увеличением длины кабеля.
Емкость — это свойство металлических проводников накапливать энергию. Два электрических проводника в кабеле, разделенные диэлектриком, представляют собой конденсатор, способный накапливать заряд. Емкость является нежелательной величиной, поэтому следует стремиться к тому, чтобы она была как можно меньше (иногда применяют термин «паразитная емкость»).Высокое значение емкости в кабеле приводит к искажению сигнала и ограничивает полосу пропускания линии.
Электрический шум -это нежелательное переменное напряжение в проводнике. Электрический шум бывает двух типов: фоновый и импульсный. Электрический шум можно также разделить на низко-, средне- и высокочастотный. Источниками фонового электрического шума в диапазоне до 150 кГц являются линии электропередачи, телефоны и лампы дневного света; в диапазоне от 150 кГц до 20 МГц -компьютеры, принтеры, ксероксы; в диапазоне от 20 МГц до 1 ГГц — телевизионные и радиопередатчики, микроволновые печи. Основными источниками импульсного электрического шума являются моторы, переключатели и сварочные агрегаты. Электрический шум измеряется в милливольтах.
Диаметр или площадь сечения проводника.

Тарифы от Ростелеком для оптоволокна

Ростелеком предлагает своим абонентам разнообразные тарифные планы для подключения и создания домашней сети. Нередко оператор устраивает акции и вводит новые планы, с выгодными условиями.

Подобрать тариф можно на официальном сайте из действующих вариантов домашнего интернета:

пакет за 330 рублей на 50 Мб/сек – стандартные условия, при котором скорости хватает, чтобы комфортно сидеть в интернете, скачивать файлы, играть в игры;
тариф за 390 рублей на 80 Мб/сек – происходит изменение в скорости, оно не столь заметно, но все же существуют, страницы будут загружаться быстрее, никаких «провисаний» в браузере;
домашний пакет за 600 рублей со скоростью 100Мб – любые действия в интернете происходят моментально, больше не нужно ждать никаких загрузок, такой пакет подходит для активных пользователей сети;
игровой тариф за 800 рублей и 100Мб/сек – тариф дополняет подарком для геймеров в виде советского премиум-танка 8 уровня Т-44-100(Р) в игре «World of Tanks», лучшее предложение для любителя поиграть в танки.

Провести оптико-волоконный интернет в частный дом или квартиру стоит, если от компании провайдера поступает предложение бесплатно или за небольшую доплату заменить кабель. Абонент, решившийся подключиться к новой технологии, получает стабильный, высокоскоростной интернет и качественное телевидение, позволяющее отдыхать после трудовых будней. Ростелеком предоставляет возможность использовать современные технологии, чтобы сделать жизнь проще.

Пропускная способность оптоволокна

За последние несколько десятков лет пропускная способность волоконно-оптического кабеля значительно увеличилась. При этом разработки по усовершенствованию одной из передовых технологий передачи данных не прекращается даже на минуту. В сущности, скорость передачи сигнала во многом зависит от расстояния между оборудованием, типа волоконного носителя и количества соединительных стыков в магистралях.

К примеру, использованный при построении внутренней сети (между серверами данных) многомодовый оптический кабель на расстоянии приблизительно в 200 метров способен обеспечить скорость до 10 Гбит/с.

Для прокладки внешних коммуникаций, где расстояние между передатчиками может достигать нескольких десятков километров применяется одномодовое оптоволокно. Структура такого кабеля позволяет развивать скорость потока более 10 Гбит/с. Правда, это далеко не предел возможности оптики. С увеличением потребительского спроса возникнет необходимость наращивать мощность оборудования и даже замена техники, позволяющая добиться скорости передачи данных на уровне 160 Гбит/с не способна использовать потенциал носителя в полной мере.

Броня

Это может быть либо кевларовая броня (сплетенные нити), либо кольцо стальных проволок, либо лист гофрированной стали:

Кевлар применяется в тех видах оптоволоконного кабеля, где содержание металла недопустимо или если нужно снизить его вес.
Кабель с броней из стальных проволочек предназначен для подземной укладки непосредственно в грунт – прочная броня защищает от многих повреждений, в т.ч. от лопаты.
Кабель с гофроброней прокладывают в трубах или кабельной канализации, защитить такая броня может лишь от грызунов.

При разделке кевлар рекомендуется не резать, а откусывать, т.к. режущий инструмент практически моментально тупится.

Требования к подвесным волоконно-оптическим кабелям

Требования к подвесным волоконно-оптическим кабелям определяются условиями их эксплуатации

Принимая во внимание природные условия, следует также учитывать, что кабели, подвешенные на опорах ЛЭП и контактной сети электротранспорта, находятся под воздействием мощных электромагнитных полей, и, кроме того, линии, подвешенные на опорах контактной сети железнодорожного транспорта, находятся под воздействием вибраций.. Конструкция кабеля должна обеспечивать стойкость к механическим, температурным, электромагнитным и прочим влияниям при выполнении строительно-монтажных работ и последующей эксплуатации

Значения передаточных характеристик кабеля под действием упомянутых влияний не должны выходить за установленные пределы на протяжении всего срока службы, а также должны удовлетворять требованиям стандартов ЕС, рекомендаций ITU и нормативной документации на конкретный оптический кабель

Конструкция кабеля должна обеспечивать стойкость к механическим, температурным, электромагнитным и прочим влияниям при выполнении строительно-монтажных работ и последующей эксплуатации. Значения передаточных характеристик кабеля под действием упомянутых влияний не должны выходить за установленные пределы на протяжении всего срока службы, а также должны удовлетворять требованиям стандартов ЕС, рекомендаций ITU и нормативной документации на конкретный оптический кабель.

Требования к механическим характеристикам

Базовыми механическими параметрами, в соответствии с которыми определяются условия подвеса волоконно-оптического кабеля, являются:

допустимое усилие растяжения (Рр);
стойкость к удару;
стойкость к вибрациям;
стойкость к раздавливающим усилиям.

В зависимости от типа и марки кабеля значения величины допустимого растягивающего усилия задаются в диапазоне от 4,0 до 85 кН. Для подвеса на опорах ЛЭП используются оптические кабели с допустимым усилием Рр > 80 кН.

Оптические кабели должны выдерживать однократные удары с энергией удара не менее 30 Дж.

Учитывая, что в процессе эксплуатации кабели на опорах находятся под действием вибрации,оптические кабели должны быть стойкими к вибрационным нагрузкам в диапазонах частот от 10 до 200 Гц с ускорением до 40 м/с2.

Стойкость к раздавливающим усилиям должна обеспечивать сохранение рабочих параметров кабеля по окончании процесса инсталляции, а также при обледенениях.

Требования к устойчивости к влиянию климатических факторов

Рабочий диапазон температур кабелей должен быть не менее -40…+70°С.

Необходима устойчивость кабелей к влиянию повышенной влажности воздуха до 98% при температуре +40°С.

Подвесные кабели должны быть стойкими к влиянию плесневых грибов, росы, дождя, инея, солнечного излучения (в соответствии с нормативной документацией на конкретный тип кабеля).

Требования к устойчивости к влиянию химических факторов

Учитывая, что во время эксплуатации кабели находятся под влиянием различных химических веществ, необходима устойчивость кабелей к влиянию повышенной концентрации озона, минеральных масел, паров бензина, соляного тумана.

Кабели не должны содержать веществ, которые могут нанести вред окружающей среде в процессе функционирования, а также вследствие аварийных ситуаций.

Электрические характеристики

Подвесные волоконно-оптические кабели, конструкция которых содержит металлические элементы, должны удовлетворять следующим требованиям:

выдерживать пробное напряжение 8кВ;
иметь сопротивление внешней полиэтиленовой оболочки не менее 2000М0м/км;
быть стойкими к напряжению на пробой, то есть должны выдерживать напряжение 20 кВ или переменное напряжение 10 кВ частотой 5 Гц в течение 5 с;
быть стойкими к действию импульсного тока, то есть должны выдерживать импульсный ток растекания силой 105 кА длительностью 60 мкс.

Оптические кабели, вмонтированные в грозозащитный трос, обязаны, кроме того, удовлетворять следующим требованиям:

Применение

Волоконно-оптическая связь

Оптическое волокно используется в качестве среды передачи на телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей.

Волоконно-оптический датчик

Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, даёт волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях.

Оптическое волокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран. Немецкая компания Sennheiser разработала лазерный микроскоп, работающий с лазером и оптическим волокном.

Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков.

Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.

Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.

Другие применения оптического волокна

Диск фрисби, освещённый оптическим волокном

Оптические волокна широко используются для освещения. Они используются как световоды в медицинских и других целях, где яркий свет необходимо доставить в труднодоступную зону. В некоторых зданиях оптические волокна используются для обозначения маршрута с крыши в какую-нибудь часть здания. Волоконно-оптическое освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные ёлки.

Оптическое волокно также используется для формирования изображения. Пучок света, передаваемый оптическим волокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.

Оптическое волокно

Нити оптического волокна чаще всего имеют толщину в 125 микрон (примерно с волос). Они состоят из сердечника (по которому, собственно, идет передача сигнала) и стеклянной же оболочки немного другого состава, обеспечивающей полное преломление в сердечнике.

В маркировке кабеля диаметр сердечника и оболочки обозначается цифрами через слэш. К примеру: 9/125 – сердцевина 9 мкм, оболочка – 125 мкм.

Количество волокон в кабеле варьируется от 2 до 144, это также фиксируется цифрой в маркировке.

В зависимости от толщины сердечника оптоволокно подразделяется на одномодовое (тонкий сердечник) и многомодовое (большего диаметра). В последнее время многомод применяется все реже, поэтому останавливаться на нем не будем. Отметим только, что предусмотрен он для использования на небольшие расстояния. Оболочку многомодового кабеля и патчкордов обычно делают оранжевого цвета (одномодовый – желтый).

В свою очередь одномодовое оптическое волокно бывает:

Стандартное (маркировка SF, SM или SMF);
Со смещенной дисперсией (DS, DSF);
С ненулевой смещенной дисперсией (NZ, NZDSF или NZDS).

В общих чертах – оптоволоконный кабель со смещенной дисперсией (в т.ч. с ненулевой) применяется на гораздо большие расстояния, чем обычный.

Поверх оболочки стеклянные нити покрыты лаком, и этот микроскопический слой тоже играет важную роль. Оптоволокно без лакового покрытия повреждается, крошится и ломается при малейшем воздействии. В то время как в лаковой изоляции его можно скручивать и подвергать некоторой нагрузке. На практике оптоволоконные нити неделями выдерживают вес кабеля на опорах, если в процессе эксплуатации рвутся все остальные силовые стержни.

Однако не стоит возлагать на прочность волокон слишком большие надежды – даже покрытые лаком они легко ломаются. Поэтому при монтаже оптических сетей, особенно при ремонте действующих магистралей, требуется предельная аккуратность.