Волоконно-оптические системы передачи данных - OXFORDST.RU

Волоконно-оптические системы передачи данных

Как строятся оптоволоконные сети

Всем привет! Меня зовут Дмитрий, я занимаюсь проектированием и строительством волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в DataLine. Сегодня расскажу, как мы создаем оптические трассы для наших клиентов и как устраняем аварии.


Монтажник укладывает волокна двух кабелей в оптической муфте.

Когда я пришел в компанию в 2016-м, уже была построена опорная сеть, или «магистраль», из 144 волокон. Она объединила наши узлы связи (дата-центр OST, дата-центр NORD) с ММТС-9 и ММТС-10 в единое кольцо. Длина опорной сети на тот момент была около 210 км. Также было построено около 21 км так называемых «последних миль» – ответвлений от опорной сети, соединяющих удаленную площадку клиента с ближайшим нашим узлом связи. Тогда в компании не было выделенных специалистов по ВОЛС, все делали подрядчики под руководством сетевого отдела.

Сейчас «магистралей» не строим, так как имеющейся емкости пока хватает. Все мои проекты – это достройка трасс от нашей опорной сети до офисов клиентов. При мне построили 70 км таких трасс. Протяженность всей сети на сегодняшний день составляет 301 км.


Схема прохождения оптоволоконной сети DataLine на декабрь 2018.


Это кабель марки ОККМ (ОК – оптический кабель, К – канализация, М – многомодульная конструкция) производства Фуджикура. Его мы используем в наших проектах.

Мы прокладываем оптические кабели в телефонной канализации, коллекторах, тоннелях и мостах. Самостоятельно строим канализацию только в тех случаях, когда рядом с маршрутом будущей трассы нет подходящей инфраструктуры. Иначе это все равно что построить себе отдельную дорогу от дома до работы – долго и дорого.

В представлении многих коллекторы и телефонная канализация примерно одно и то же, но это не так. В коллекторах размещают не только кабели связи. Там проходят разные инженерные коммуникации: теплосеть, газопровод, силовые кабели. Некоторые коллекторы настолько большие, что в них спокойно может проехать грузовой автомобиль.

Телефонная же канализация – это просто зарытый в землю трубопровод с кабелями. Заглянуть в нее можно только через смотровые устройства – телефонные колодцы. Они бывают разные, но чаще в них не развернуться. Иногда это просто коробка глубиной 20 см. В качестве исключения видел несколько колодцев по Москве размером с трехкомнатную квартиру.


Смотровой колодец телефонной канализации.


Вот такой вид открывается в смотровом колодце. Кабели просто уходят в каналы в стене.

Обычно для наших клиентов мы строим две оптоволоконные трассы, идущие независимыми маршрутами до нашего дата-центра. Это нужно для резерва, на случай повреждения или полного обрыва основного кабеля. Тут многие сразу вспомнят поучительные истории про экскаватор и будут правы. Из свежего: во время работ по программе «Моя улица» одному нашему клиенту «повезло» с экскаватором 4 раза за 3 месяца. Хорошо, что у него была резервная трасса, которая не пересекалась с основным маршрутом, и его сервис не простаивал, пока мы восстанавливали пострадавшую трассу.


Маленькое движение ковшом – большие проблемы для провайдера. Обрыв кабелей в телефонной канализации.

Большинство клиентов понимают важность резерва и сразу просят нас проработать два разнесенных маршрута до их площадки. Или заказывают у нас трассу, которая будет резервной в дополнение к основной от другого провайдера.

Про процесс

Например, клиент хочет провести волокно из нашего дата-центра NORD к себе в офис.
На основе эскизов линейно-кабельных сооружений я определяю ориентировочный маршрут будущей трассы. Вычисляю расстояние достройки от офиса клиента до нашей сети и выбираю место для размещения соединительных муфт. Попутно собираю информацию об объекте, в котором расположен офис клиента: есть ли на пути будущей трассы линейно-кабельные сооружения, кто является их владельцем. Эта информация понадобится при согласовании рабочего проекта.


Маршрут оптических трасс от дата-центра NORD до офиса клиента.


В этом проекте мы соединяли два офиса клиента.

С этими исходными данными я рассчитываю бюджет на организацию новой линии связи. В него войдут наши разовые расходы на получение технических условий от собственников линейно-кабельных сооружений (Москоллектор, МГТС) и согласование рабочего проекта с ними же, проектно-изыскательские работы на линейную часть, строительно-монтажные работы по прокладке кабеля, стоимость используемых материалов, а также наши ежемесячные платежи за аренду линейно-кабельных сооружений. По рынку проектирование и строительство «под ключ» 1 км оптоволоконной трассы емкостью до 32 волокон обойдется сейчас в среднем 200 тыс. руб.

Стандартный срок строительства – 45 календарных дней, но иногда получается быстрее. Это официальный срок с оформлением всей необходимой документации, а ее много. Мы готовим большой пакет документов для МГТС, Москоллектора, составляю для подрядчиков техническое задание. Они, исходя из наших требований, делают рабочий проект линейной части – участка трассы, который идет по городу до здания клиента. Подрядчики знают, как все устроено под землей в Москве, и имеют все необходимые сертификаты, лицензию ФСБ и допуски к работам, связанным с гостайной.

Мы самостоятельно делаем рабочий проект прокладки кабеля по зданию и согласовываем его с владельцем. В этом документе мы описываем, как будет организован ввод в здание, прокладка кабеля по зданию до места назначения (серверной или офиса) и монтаж оптического кросса.


Пример схемы прокладки оптического кабеля внутри здания.

Как только все проекты согласованы, начинается долгожданное строительство. В существующую сеть ВОЛС врезают новый кабель, который будет проложен до здания клиента. Ниже несколько рабочих фотографий.


Иногда телефонные колодцы оснащены антивандальными устройствами (заглушками). Приходится тратить время на их открытие при помощи специального подъемника.


Монтажники протягивают новый кабель.


На самом подходе к зданию клиента возник непроходимый участок: был обнаружен излом в канале, и кабель не получалось протолкнуть из смотрового колодца. Потребовалось снимать дорожное покрытие и вскрывать грунт.


На столе – оптическая муфта. Идёт подготовка монтажа нового кабеля в магистраль.


Врезка нового кабеля в магистраль.

Для монтажников-спайщиков мы готовим исполнительные схемы. По ним специалисты распознают нужные волокна в магистральных кабелях и сваривают их с волокнами нового кабеля. Затем сваренные волокна укладывают в оптическую муфту.


На фото разделанный кабель. Если присмотреться, то видно волокно, которое заходит в сварочный аппарат.


Оптическая муфта с соединенными волокнами двух кабелей.


Так оптический кабель приходит в здание.

Когда кабель проложили до здания, на его конце разваривают оптический кросс, который монтируют в стойку или на стену.


Оптический кросс в Meet-Me-Room дата-центра OST.

Дальше мы параллельно с подрядчиком тестируем новую трассу: проводим измерения кабеля методом импульсной рефлектометрии. Показания снимаются с оптического кросса с помощью рефлектометра. Значения ниже говорят о том, что все работает. Они же фиксируются в SLA с клиентом:

≤ 0,2 дБ максимальная величина потерь на неразъемных соединениях (сварке) при двунаправленном усредненном измерении.
≤ 0,5 дБ затухание оптического сигнала на длинах волн 1310 и 1550 нм в точках разъёмного соединения (транзита) оптических волокон.
≤ 40 дБ коэффициент отражения (reflectance) на 1 событие.
≥ 29 дБ значение оптических возвратных потерь (Optical Return Loss – ORL) на измеряемом участке.


Рефлектометр.

Если все показания в норме, то трасса принимается в обслуживание и передается в эксплуатацию. Клиенту остается только подключиться в нужный порт.

Вежливые люди, пожары в коллекторах: как проходят работы и устраняются аварии на трассах

Мы оповещаем наших клиентов обо всех плановых работах. Даже если это просто врезка нового кабеля, то клиент получит письмо с контактами дежурной смены, аккаунт-менеджеров и ситуационным планом с отмеченными участками, где будут проходить работы. С такими работами проходит все штатно, но бывают и забавные случаи. Как-то после считанных минут от начала работ в муфте, расположенной недалеко от Красной площади, к монтажникам подъехала машина с номером ЕКХ. Оттуда вышли люди в костюмах и с оружием. Проверив наличие разрешения на работы у монтажников, вежливо попросили работать аккуратно в данном месте. Так и стояли, пока работы не были закончены. Видимо, в колодце был один из тех «кремлевских» кабелей и у него сработала сигнализация.

Когда происходит авария, не всегда сразу понятно, где повреждение. Совместно с инженерами проводим контрольные измерения с помощью рефлектометра на оптическом кроссе в наших дата-центрах, чтобы определить предполагаемое место аварии. Пока аварийная бригада собирается, я успеваю сориентировать их, куда ехать, и сам выезжаю на место обрыва.

Параллельно составляем список клиентов, чьи сервисы были нарушены при аварии, а коллеги из смежных отделов уведомляют клиентов. Наш отдел переключает клиентов на резервные каналы – клиентские и наши собственные (на свободные волокна), – если у клиента нет резерва. При необходимости тянем новые кроссировки и начинаем переключение.

Читайте также  Барахов, Исидор Никифорович

Последняя крупная авария произошла из-за пожара в Ново-Дорогомиловском коллекторе. Всех провайдеров допустили к работам только через 5 дней, потому что сначала восстанавливали все городские коммуникации и связь специального назначения. Всем, у кого не было резерва, пришлось ждать (еще раз к вопросу о резерве:)). Но такие случаи скорее исключение, и обычно работоспособность сервисов восстанавливаем оперативно, для масштабных аварий – это 8 часов максимум.


Так выглядят обгоревшие кабели. Последствия пожара в Ново-Дорогомиловском коллекторе.


Восстановительные работы в том же коллекторе. Монтажники изготавливают кабельную вставку для поврежденного кабеля. Запах гари после пожара все еще очень сильный, поэтому работают в респираторах.

ВОЛС: волоконно-оптические линии связи

  • Сети на основе кабеля типа «Витая пара»
    • Теория витой пары
    • Теория кабеля на основе витой пары
  • Оптоволоконные сети
    • Теория оптического волокна
    • Теория оптического кабеля
    • Теория оптических коннекторов
    • Теория неразъемного соединения волокна
  • ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС предлагает услуги по проектированию, монтажу и сервисной поддержке корпоративных коммуникаций, построенных на основе ВОЛС. Уникальное предложение компании – в комплексном подходе к созданию корпоративных телекоммуникационных и информационных систем. Помимо прокладки оптики, мы эффективно реализуем создание офисных АТС и call-центров (в том числе на базе VOIP), а также создание центров обработки данных и СХД.

    ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС имеет партнерские отношения с ведущими разработчиками решений по созданию структурированных кабельных систем. Компания обладает полным пакетом действующих лицензий, позволяющим осуществлять весь комплекс работ по сетевой интеграции на разноотраслевых объектах.

    Специалисты компании осуществляют полный цикл проекта по построению или модернизации сетевой инфраструктуры заказчика, построению ВОЛС и СКС – начиная от аудита до запуска системы и ее последующего технического обслуживания.

    В то время как возможности медных кабельных линий приближаются к своим предельным значениям и требуются все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления, перспективы использования ВОЛС становятся все экономичнее и эффективнее. Сегодня ВОЛС, безусловно, являются одним из самых перспективных направлений в области связи. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. Кроме того волоконно-оптические линии связи невосприимчивы к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи.

    Основные понятия и области применения ВОЛС

    Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) – это вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно».

    Волс – это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи. Технологии Волс помимо вопросов волоконной оптики охватывают также вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, вопросы топологии сети и общие вопросы построения сетей.

    ВОЛС в основном используются при построении объектов, в которых монтаж СКС должен объединить многоэтажное здание или здание большой протяженности, а также при объединении территориально-разрозненных зданий.

    Структурная схема ВОЛС, применяемой для создания подсистемы внешних магистралей, изображена на рисунке.

    Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей (ВОК)

    В зависимости от основной области применения волоконно-оптические кабели подразделяются на три основных вида:

    • кабели внешней прокладки (outdoor cables);
    • кабели внутренней прокладки (indoor cables);
    • кабели для шнуров.

    Кабели внешней прокладки используются при создании подсистемы внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Основной областью использования кабелей внутренней прокладки является организация внутренней магистрали здания, тогда как кабели для шнуров предназначены в основном для изготовления соединительных и коммутационных шнуров, а также для выполнения горизонтальной разводки при реализации проектов класса «fiber to the desk» (волокно до рабочего места) и «fiber to the room» (волокно до комнаты). Общую классификацию оптических кабелей СКС можно представить в виде как показано на рисунке.

    Преимущества ВОЛС

    Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю. Стремительное внедрение в информационные сети Волс является следствием преимуществ, вытекающих из особенностей распространения сигнала в оптическом волокне.

    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.

    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.

    Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

    Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

    Волоконно-оптические линии связи и перспективы их развития

    Рубрика: Технические науки

    Дата публикации: 05.06.2020 2020-06-05

    Статья просмотрена: 1298 раз

    Библиографическое описание:

    Новиков, О. С. Волоконно-оптические линии связи и перспективы их развития / О. С. Новиков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 23 (313). — С. 129-132. — URL: https://moluch.ru/archive/313/71199/ (дата обращения: 16.09.2021).

    В данной статье автор пытается проанализировать области применения волоконно-оптических линий связи, их достоинства и недостатки, а также перспективы развития.

    Ключевые слова: волоконно-оптические линии связи, ВОЛС, волоконно-оптический кабель, волокно.

    В современном мире особую важность имеют такие ресурсы, как время и информация. По мере развития технологического процесса и науки, человечество безостановочно развивает средства обработки информации. Венцом данного процесса стало изобретение первого персонального компьютера. Данное изобретение позволило в кратчайшие сроки обрабатывать огромные массивы данных.

    Читайте также  ДНК содержащие вирусы и фаги

    В связи с этим встал вопрос о том, как сэкономить ресурс времени не только на обработке информации, но и на ее передаче.

    Этот вопрос был решен, когда появились волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Они имеют более высокую пропускную способность, чем проводники других типов, а также большую дальность передачи информации.

    Волоконно-оптические линии связи — это такой вид линий связи, в котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам.

    Данные линии связи обладают наибольшей скоростью передачи информации (до 40 Гбит/с), а также имеют минимальный уровень потерь при передаче сигнала.

    В основе волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), лежит волоконно-оптический кабель. Данный кабель является многопарным проводом, который состоит из проводников, разделенных специальным покрытием. Главная отличительная черта оптоволоконного кабеля, заключается в том, что для передачи информации используются фотоны. В то время как в медных проводниках передача осуществляется с помощью электронов.

    Длины волн оптического излучения в электромагнитном спектре занимают область от 100 нм до 1 мм. В то же время для ВОЛС используются в основном только два диапазона: видимый (380–760 нм) и ближний инфракрасный диапазон (760–1600 нм).

    Составными частями оптического волокна являются сердцевина, оптическая оболочка, а также защитное покрытие.

    Рис. 1. Строение оптического волокна

    Оптоволоконные кабели могут состоять из различных материалов изготовления, таких как кварцевое стекло, пластик, полимерные материалы. Главное условие, создание как можно более гладкой внутренней поверхности стенок кабеля. Наибольшую распространенность получило волокно, в основе которого лежит кварцевое стекло. Так как данный материал недорогой, волокно имеет доступную цену.

    Оптические волокна делятся на виды, основанные по количеству распространяющихся в них мод. Одномодовое волокно может пропускать через себя лишь один световой сигнал, в то время как многомодовое несколько таких сигналов. В оптоволокне может распространяться одна или множество пространственных мод, это зависит от диаметра сердцевины: 9 мкм (для одномодового волокна), 50 или 62,5 мкм (для многомодового волокна), а также от оболочки и величины показателя преломления.

    Следует выделять два вида оптических волокон:

    Рис. 2. Многомодовое и одномодовое волокно

    Каждый из видов волокон имеет свои преимущества и недостатки.

    Например, одномодовое волокно обладает гораздо меньшей величиной затухания, тем самым позволяя передавать информацию на большие расстояния (может достигать 300 км) без ретрансляции сигнала, для сравнения многомодовое волокно передает информацию на расстояние до 10 км. Однако активное оборудование для многомодового волокна дешевле, так как больший диаметр сердечника снижает требования к расходимости излучения источника сигнала.

    Таким образом, одномодовое волокно лучше использовать для больших расстояний, а многомодовое для коротких.

    Волоконно-оптические линии связи обладают рядом преимуществ, таких как:

    – Высокая скорость передачи информации (до 40 Гбит/с)

    – Низкие потери при передаче сигнала

    – Высокая защищенность ВОЛС

    – Долговечность и надежность

    – Возможность передачи данных на большие расстояния (до 300 км без усиления сигнала)

    Одно из основных преимуществ ВОЛС, по отношению к проводникам других типов, это высокая защищенность от утечки информации, получить информацию можно лишь при физическом вмешательстве в кабель.

    Также данные линии связи характеризуются высокой надежностью и долговечностью, так как в их состав входят материалы, не поддающиеся окислению. Как правило, срок службы оптоволокна достигает 25 лет, что делает возможным увеличивать пропускную способность канала только путем замены или модернизации активного оборудования (приемников и передатчиков), без замены самого кабеля.

    Еще одним положительным моментом является то, что оптоволоконные кабели не подвержены воздействию радиочастотных и электромагнитных помех, а также скачков напряжения, в то время как на все другие кабели внешние помехи оказывают серьезное влияние.

    Также присутствуют и недостатки:

    – Высокая стоимость активного оборудования для ВОЛС

    – Высокая стоимость сварки оптических волокон

    Как можно заметить преимуществ гораздо больше, нежели недостатков, что только подтверждает широкое применение ВОЛС в современном мире.

    Волоконно-оптические линии связи нашли применение во многих отраслях, наибольшее распространение они получили в телекоммуникационной сфере и сетях передачи информационных сигналов.

    Также ВОЛС могут применяться для создания как локальных сетей, объединяющих несколько зданий, корпусов или домов, так и сетей, объединяющих города и даже страны.

    ВОЛС также нашли свое применение, во многих отраслях промышленности, медицины и в системах безопасности.

    Волоконно-оптические линии связи в перспективе способны полностью вытеснить проводники других типов, так как в современном мире необходима кабельная система, которая сможет на протяжении многих лет соответствовать возрастающим скоростям обработки информации, так как стоимость прокладки кабеля несет значительные расходы, часто прокладывать их заново не рентабельно.

    На данный момент оптоволоконные кабели имеют большую полосу пропускания, передача информации осуществляется на скоростях до 40 Гбит/с, а в ближайшем будущем скорость передачи может достигнуть внушительных 100 Гбит/с, в то время как скорость передачи информации коаксиального кабеля составляет всего до 1 Гбит/с.

    Немаловажную роль в перспективах оптоволоконных линий связи играет и расстояние передачи информации. Уже сегодня высококачественные системы оптоволоконной связи осуществляют передачу информации на расстояние до 300 км, а также существуют разработки систем до 400 км. В ближайшем будущем станет возможным появление систем с расстоянием передачи в 1000 км. Такие системы уже находятся в разработке, однако еще не представлены на рынке.

    Таким образом, современным требованиям и условиям завтрашнего дня может удовлетворить только оптика, что делает волоконно-оптические линии связи лучшим вариантом.

    В ходе данной статьи было рассмотрено что такое ВОЛС, а также ее многочисленные преимущества и имеющиеся недостатки. В результате чего, можно сделать вывод, что волоконно-оптические системы имеют подавляющее преимущество перед альтернативными проводниками, по таким критически важным параметрам как скорость и дальность передачи информации, а также защищенность и долговечность. Ряд недостатков был связан с более дорогостоящим оборудованием, однако ВОЛС обладают гораздо большим потенциалом и в перспективе будут соответствовать требованиям скорости передачи информации, в то время как многие альтернативные проводники уже сейчас не в полной мере соответствуют современным требованиям.

    1. Родина О. В. Волоконно-оптические линии связи. Практическое руководство. -М.: Горячая линия- Телеком, 2012. — 400с.

    Волоконно-оптические линии связи

    Основа любой волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) — оптическое волокно. Само по себе оптическое волокно хрупкое, поэтому для его сохранности используют различные защитные элементы, которые объединены в общую конструкцию — оптический кабель. Помимо оптического кабеля, к пассивным элементам ВОЛС относят: оптические муфты, оптические кроссы (в том числе коннекторы и разъемы) и оптические сплиттеры (делители).

    Пассивная часть ВОЛС представляет собой элементарный кабельный участок (ЭКУ). Строительные длины оптического кабеля соединяются между собой оптическими муфтами (прямыми или разветвительными), а на дальних концах этой трассы располагаются оптические кроссы (для дальнейшей коммутации) — это и есть ЭКУ. Весь процесс начинается с проектирования, далее следует строительство ВОЛС. В процессе постройки ВОЛС важным шагом является качественное производство работ по сварке оптики и измерениям ОВ.

    К активным компонентам ВОЛС относят:

    • Оптический усилитель. Обеспечивает должную оптическую мощность полезного сигнала на дальние расстояния. Могут быть как электрическими (происходит следующие преобразование: оптический сигнал — электрический сигнал — оптический сигнал), так и полностью оптическими устройствами;
    • Оптический регенератор. При распространении сигнала по оптическому волокну на дальние расстояния происходит искажение его формы, регенератор восстанавливает первоначальную форму сигнала. Аналогично усилителям существуют электрические и оптические устройства;
    • Оптический лазер. В системах прямой модуляции — источник оптического излучения который преобразует электрический сигнал в оптический;
    • Оптический модулятор. В системах с непрямой модуляцией — устройство которое моделирует оптическую волну;
    • Оптический фотоприёмник. Устройство с помощью которого происходит оптоэлектронное преобразование из оптического сигнала в электрический.

    Именно связка пассивных и активных компонентов обеспечивает ВОЛС непревзойдённую дальность и скорость передачи информации: голосовой связи, текстовых сообщений, видеопотока, данных и т. д.

    Принцип работы ВОЛС основан на передаче света по оптическому волокну. Более подробно можно изучить в материале про одномодовое и многомодовое волокно.

    Преимущества ВОЛС

    • Высокая устойчивость к электромагнитным излучениям позволяет прокладывать ОК в соседстве с электрическими кабелями;
    • Относительно небольшой вес и объем оптического кабеля по сравнению с традиционными медножильными кабелями связи;
    • Малое затухание светового сигнала в ОВ позволяет передавать информацию на дальние расстояния;
    • Большая скорость передачи информации недостижимая остальными системами связи;
    • Крайне сложная возможность «подслушать» и изменить передаваемую информацию;
    • Световой сигнал полностью изолирован в оптическом волокне, поэтому какие-то влияния между волокнами отсутствуют;
    • Высокий уровень пожарной безопасности — отсутствует вероятность возникновения искры в ОВ.
    Читайте также  Брежнев Леонид Ильич

    Недостатки ВОЛС

    • Относительная сложность строительно-монтажных работ и дальнейшая эксплуатация;
    • Высокая стоимость оборудования и профессионального инструмента для строительства и эксплуатации;
    • Сравнительно высокая стоимость активного оборудование (компонентов);
    • Сложная технология производства ОВ;
    • Негативное влияния радиации на оптическое волокно (конечно существуют радиационно-стойкие оптические волокна).

    Типы ВОЛС

    Виды волоконно-оптических сетей по способу их прокладки:

    • Непосредственно в грунт. Существуют два способа строительства: траншейный и бестраншейный. В первом случае ОК укладывается в заранее подготовленную траншею, во втором — с помощью кабелеукладчика или установки горизонтально направленного бурения в грунт. Читайте наш материал про прокладку оптоволоконного кабеля в грунт.
    • Прокладка в кабельную канализацию. Основное достоинство — простота прокладки, кабель просто демонтируется и заменяется на новый.
    • В защитные полиэтиленовые трубы (ЗПТ). В трубы прокладываются небронированные кабели, а труба тем самым обеспечивает защиту от внешних воздействий, включая грызунов. ЗПТ прокладывают непосредственно в грунт, через различные водные преграды, по мостам и эстакадам, внутри помещений.
    • Подвесные ВОЛС. Подвес самонесущего или 8-образного кабеля, оптического кабеля встроенного в грозотрос или подвес оптического кабеля встроенного в фазный провод, навивка оптического кабеля.
    • Внутри зданий и помещений. Прокладка по кабельным лоткам, кабель-каналам, по фальшпотолкам и под фальшполом.
    • Наземная прокладка. Самый «экзотичный» способ строительства сети связи. Оболочка оптического кабеля не должна распространять горение, поэтому применять нужно исключительно огнестойкие кабели. И обязательное условие — цвет наружной оболочки в цвет местности.

    Заключение

    На сегодняшний день волоконно-оптические линии связи широко используются не только для передачи информации на дальние расстояния между городами, континентами, но и в рамках предприятий, заводов, зданий и сооружений. Оптическое волокно заменяет традиционную медь в судостроение, авиастроение, автомобильной промышленности и других отраслях.

    Повсеместное распространение ВОЛС требует наличие квалифицированных кадров для строительства и эксплуатации. Учебный центр ВОЛС.Эксперт проводит как очные, так и онлайн-курсы. Повышаем квалификацию монтажников, сварщиков, проектировщиков и других специалистов ВОЛС.

    Равиль Волков,
    технический эксперт, преподаватель ВОЛС.Эксперт

    Волоконно-оптические системы передачи данных

    ВОЛС – волоконно-оптическая линия связи (в 2011 году официально переименована в ВОЛП –волоконно-оптическая система передачи) – предназначена для передачи информации в оптическом, как правило, в ближнем инфракрасном, диапазоне, состоящая как из активных, так и пассивных элементов.

    К активным компонентам относятся мультплексор или демультиплексор, регенераторы, усилители, лазеры, фотодиоды и модуляторы.

    Мультиплексор – объединяет несколько сигналов в один, таким образом для одновременной передачи нескольких сигналов реального времени можно использовать один оптоволоконный кабель. Эти устройства незаменимы в системах с недостаточным или ограниченным числом кабелей.

    Существует несколько типов мультиплексоров, они различаются по своим техническим характеристикам, функциям и области применения:

    • спектрального разделения (WDM) – самые простые и дешевые устройства, передает по одному кабелю оптические сигналы от одного или нескольких источников, работающих на различных длинах волн;
    • частотного-модулирования и частотного мультиплексирования (FM-FDM) – устройства достаточно невосприимчивые к шуму и искажениям, с хорошими характеристиками и схемами средней степени сложности, имеют 4,8 и 16 каналов, оптимальны для видеонаблюдения.
    • Амплитудной модуляции с частично подавленной боковой полосой (AVSB-FDM) – с качественной оптоэлектроникой позволяют передавать до 80 каналов, оптимальны для абонентского телевидения, но дороговаты для видеонаблюдения;
    • Импульсно-кодовой модуляции (PCM – FDM)– дорогостоящее устройство, полностью цифровое применяется для распространения цифрового видео и и видеонаблюдения;

    На практике часто применяются комбинации этих методов.

    Регенератор — устройство, осуществляющее восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения. Регенераторы могут быть как чисто оптическими, так и электрическими, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, восстанавливают его, а затем снова преобразуют в оптический.

    Усилитель — усиливает мощность сигнала до требуемого уровня напряжения тока, может быть оптическим и электрическим, осуществляет оптико-электронное и электронно-оптическое преобразование сигнала.

    Светодиоды и Лазеры — источник монохромного когерентного оптического излучения (света для кабеля). Для систем с прямой модуляцией, одновременно выполняет функции модулятора, преобразующего электрический сигнал в оптический.

    Фотоприёмник (Фотодиод) — устройство, принимающее сигнал на другом конце оптоволоконного кабеля и осуществляющее оптоэлектронное преобразование сигнала.

    Модулятор — устройство, модулирующее оптическую волну, несущую информацию по закону электрического сигнала. В большинстве систем эту функцию выполняет лазер, однако в системах с непрямой модуляцией для этого используются отдельные устройства.

    К пассивным компонентам ВОЛС относятся:

    • Оптоволоконный кабель – выполняет функции среды для передачи сигнала. Наружная оболочка кабеля может быть изготовлена из различных материалов: поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, телефона и других материалов. Оптический кабель может иметь бронирование различного типа и специфические защитные слои (например, мелкие стеклянные иглы для защиты от грызунов).
    • Оптическая муфта — устройство, используемое для соединения двух и более оптических кабелей.
    • Оптический кросс — устройство, предназначенное для оконечивания оптического кабеля и подключения к нему активного оборудования.

    Главные преимущества ВОЛС:

    • Широкая полоса пропускания;
    • Незначительное ослабление сигнала, например, применительно к сигналу 10МГц оно составит 1,5 дБ/км по сравнению с 30дБ/км для коаксиального кабеля RG6;
    • Исключена возможность возникновения «земляных петель», так как оптоволокно является диэлектриком и создает электрическую (гальваническую) изоляцию между передающим и принимающим концом линии;
    • Высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены электромагнитному воздействию
    • Не вызывает помех в соседних кабелях или в других оптоволоконных кабелях, так как носителем сигнала является свет и он полностью остается внутри оптоволоконного кабеля;
    • Стекловолокно абсолютно не чувствительно к внешним сигналам и электромагнитным помехам (ЭМП), не имеет значения рядом с каким блоком питания проходит кабель (110 В, 240 В, 10 000 В переменного тока) или совсем рядом от мегаватного передатчика. Удар молнии на расстоянии 1 см. от кабеля не даст ни каких наводок и не отразится на работе системы;
    • Информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить ее можно только путем физического вмешательства в линию передачи
    • Оптоволоконный кабель легче и миниатюрней – его удобней и проще укладывать чем электрический кабель такого же диаметра;
    • Сделать ответвление кабеля без повреждения качества сигнала не возможно. Любое вмешательство в систему сразу обнаруживается на принимающем конце линии, это особенно важно для систем обеспечения безопасности и видеонаблюдения;
    • Пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров
    • Стоимость кабеля снижается с каждым днем, его качество и возможности начинают превалировать над затратами на построение слаботочных на базе ВОЛС
    • Хрупкость стекловолокна – при сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин. Для устранения и минимизации этих рисков применяются усиливающие кабель конструкции и оплетки. При монтаже кабеля необходимо соблюдать рекомендации производителя (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба);
    • Сложность соединения в случае разрыва – требуется специальный инструмент и квалификация исполнителя;
    • Сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛС;
    • Сложность преобразования сигнала (в интерфейсном оборудовании);
    • Относительная дороговизна оптического оконечного оборудования. Однако, оборудование является дорогим в абсолютных цифрах. Соотношение цены и пропускной способности для ВОЛС лучше, чем для других систем;
    • Замутнение волокна вследствие радиационного облучения (однако, существуют легированные волокна с высокой радиационной стойкостью).

    Оптоволоконный кабель применяется для обеспечения связи и передачи информации уже более 40 лет, но из-за высокой стоимости широко использоваться стал сравнительно недавно. Развитие технологий позволило сделать производство экономичней и стоимость кабеля доступней, а его технические характеристики и преимущества перед другими материалами быстро окупают все понесенные расходы.

    В настоящее время, основной сферой применения ВОЛС являются мети передачи информационных сигналов, например, вычислительные сети, видеонаблюдение, телекоммуникационные системы контроля доступа и пр.

    Монтаж систем ВОЛС требует от исполнителя соответствующего уровня квалификации, так как концевая заделка кабеля производится специальными инструментами, с особой точностью и мастерством в отличии от других средств передачи. Настройки маршрутизации и переключения сигналов требуют специальной квалификации и мастерства, поэтому в этой области не стоит экономить и бояться переплатить профессионалам, устранение нарушений в работе системы и последствий не правильного монтажа кабеля обойдется дороже.

    Специалисты компании Диплайн осуществляют проектирование, монтаж и сервисную поддержку коммуникаций, а также модернизацию сетевой инфраструктуры заказчика, построенных на основе ВОЛС.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: