Реферат: Волоконно-оптические линии связи

<span Courier New"">СОДЕРЖАНИЕ<span Courier New"">

<span Courier New"">

<span Courier New""> TOC o «1-3» h z u

<span Courier New"">ВВЕДЕНИЕPAGEREF _Toc28057865 h 2

СТРУКТУРАОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНАPAGEREF _Toc28057866 h 3

УСТРОЙСТВОСВЕТОВОДА… PAGEREF _Toc28057867 h 3

ОДНОМОДОВОЕИ МНОГОМОДОВОЕ ВОЛОКНА… PAGEREF _Toc28057868 h 3

РЕЖИМЫ ПРОХОЖДЕНИЯ ЛУЧА… PAGEREF _Toc28057869 h 4

МОЩНОСТЬИ ПОТЕРИ СИГНАЛА… PAGEREF _Toc28057872 h 5

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ. PAGEREF _Toc28057874 h 6

ИСТОЧНИКИИ ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ… PAGEREF _Toc28057875 h 7

ТОПОЛОГИЯСОЕДИНЕНИЙPAGEREF _Toc28057877 h 9

ОПТОВОЛОКОННЫЕ КАБЕЛИPAGEREF _Toc28057880 h 11

ОПТИЧЕСКИЕСОЕДИНИТЕЛИPAGEREF _Toc28057881 h 14

НЕРАЗЪЕМНЫЕСОЕДИНИТЕЛИ… PAGEREF _Toc28057882 h 14

РАЗЪЕМНЫЕСОЕДИНИТЕЛИ… PAGEREF _Toc28057883 h 14

ТИПЫ КОННЕКТОРОВ… PAGEREF _Toc28057884 h 15

РОЗЕТКИ,АДАПТЕРЫ, АТТЕНЮАТОРЫ… PAGEREF _Toc28057885 h 16

СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИPAGEREF _Toc28057886 h 18

МОНТАЖPAGEREF _Toc28057887 h 19

ИНСТРУМЕНТЫ,РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРИБОРЫ… PAGEREF _Toc28057888 h 19

ЗАКЛЮЧЕНИЕPAGEREF _Toc28057889 h 21

ДОСТОИНСТВА… PAGEREF _Toc28057890 h 21

НЕДОСТАТКИ… PAGEREF _Toc28057891 h 22

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫPAGEREF _Toc28057892 h 24

<span Courier New""><span Courier New"">
ВВЕДЕНИЕ

Хотя и существуют сети, которые для передачи данных применяют радиопередачуи другие виды беспроводных технологий, но подавляющее большинство ЛВС вкачестве передающей среды используют кабель. Чаще всего это кабель с меднойжилой для переноса электрических сигналов, но оптоволоконный кабель состеклянным сердечником, по которому передаются световые импульсы, начинаетприобретать все большую популярность. В силу того, что оптоволоконный кабельиспользует свет (фотоны) вместо электричества, почти все проблемы, присущиемедному кабелю, такие как электромагнитные помехи, перекрестные помехи(переходное затухание) и необходимость заземления, полностью устраняются.

Передача информации по оптическим линиям связи имеет всего лишь50-лет­нюю, но весьма бурную историю. В основе оптической передачи лежит эффектполного внутреннего отражения луча, падающего на границу двух сред с различ­нымипоказателями преломления. Световод представляет собой тонкий двух­слойныйстеклянный стержень, у которого показатель преломления внутреннего слоя больше,чем наружного. Световод, управляемый источник света и фотодетектор образуютканал оптической передачи информа­ции, протяженность которого может достигатьдесятков километров. Световоды пропускают свет с длиной волны 0,4-3 мкм(400-3000 нм), но пока практически используется только диапазон 600-1600 нм(часть видимого спектра и инфрак­расного диапазона). История оптоволоконнойпередачи началась с коротковол­новых (около 800 нм) систем. По мересовершенствования технологий производ­ства излучателей и приемников уходят всторону более длинных волн — через 1300 и 1500 к 2800 нм, передача которыхможет быть эффективнее. Высокая час­тота электромагнитных колебаний этогодиапазона (1013-1014 Гц) дает потенциа­льную возможность достижения скоростипередачи информации вплоть до терабит в секунду. Реально достижимый пределскорости определяется сущест­вующими источниками и приемниками сигналов — внастоящее время освоены скорости до нескольких гигабит в секунду.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
<span Courier New";mso-bidi-font-family:Arial">СТРУКТУРА ОПТИЧЕСКОГОВОЛОКНА<span Courier New";mso-bidi-font-family:Arial">УСТРОЙСТВО СВЕТОВОДА

Устройство световода иллюстрируетрис. 1. Внутренняя часть световоданазывается сердцевиной (иногдапереводят как “ядро”), котораяпредставляет собой нить из стекла или пластика, внешняя – оптической оболочкой волокна, или просто оболочкой (cladding) являющаяся специальным по­крытием сердцевины,отражающим свет от ее краев к центру.

В зависимости от траектории распространения света различают одномодовое и многомодовое волокно. Многомодовое(многочастотное) волокно (MMF – Multi Mode Fiber) имеет довольно большой диаметрсердцевины — 50 или 62,5 мкм при диаметре оболочки 125 мкм или 100 мкм поиоболочке 140 мкм. Одномодовое (одночастотное) волокно (SMF – Single Mode Fiber) имеет диаметр сердцевины 8 или9,5 мкм при том же диаметре оболочки. Снаружи оболочка имеет пластиковое защитноепокрытие (coating) толщиной 60 мкм, называемое также защитной оболочкой.Световод (сердцевина в оболочке) с защитным покрытием назы­вается оптическимволокном.

<img src="/cache/referats/13589/image002.jpg" v:shapes="_x0000_s1061"> <div v:shape="_x0000_s1038">

Рис. 1    Оптоволокно в буфере: а – одномодовое, б – многомодовое

                1 – сердцевина

                2 – оптическая оболочка

                3 – защитное покрытие

                4 – буфер (необязательный)


Оптоволокно в первую очередь характеризуетсядиаметрами сердцевины и оболочки, эти размеры в микрометрах записываются черездробь: 50/125, 62,5/125, 100/140, 8/125, 9,5/125 мкм. Наружный диаметр волокна(с покрытием) тоже стандартизован, в телекоммуникациях в основном используютсяволокна с диаметром 250 мкм. Применяются также и волокна с буферным покрытием или просто буфером (buffer), диаметром 900 мкм,нане­сенным на первичное 250-мкм покрытие.

ОДНОМОДОВОЕ И МНОГОМОДОВОЕ ВОЛОКНА

Как уже отмечалось, существует два типа оптоволоконного кабеля: одномодовый и многомодовый. Основное отличие между ними заключается в толщинесердечника и оболочки. Одномодовый световод обычно имеет толщину порядка 8/125микрон, а многомодовое волокно 50/125 микрон. Эти значения соответствуютдиаметру сердечника и диаметру вместе взятых: сердечника и оболочки.

Световой луч, распространяющийся по сравнительно тонкому сердечникуодномодового кабеля, отражается от оболочки не так часто, как это происходит вболее толстом сердечнике многомодового кабеля. Для передачи данных в последнемприменяется полихромный (многочастотный) свет, а в одномодовом используетсясвет только одной частоты (монохромное излучение), отсюда они и получили своиназвания. Сигнал, передаваемый одномодовым кабелем, генерируется с помощью лазера, и представляет собой волну, естественно,одной длины, в то время как многомодовые сигналы, генерируемые светодиодом (LED – Light Emitted Diode),переносят волны различной длины. В одномодовом кабеле затухания сигнала (потеримощности сигнала) практически исключены. Это и ряд выше перечисленных качествпозволяют одномодовому кабелю функционировать с большей пропускной способностьюпо сравнению с многомодовым кабелем и преодолевать расстояния в 50 раз длиннее.

С другой стороны, одномодовый кабель намного дороже и имеетсравнительно большой радиус изгиба по сравнению с многомодовым оптическимкабелем, что делает работу с ним неудобной. Большинство оптоволоконных сетейиспользуют многомодовый кабель, который хотя и уступает по производительностиодномодовому кабелю, но зато значительно эффективней, чем медный. Телефонныекомпании и кабельное телевидение, тем не менее, стремятся применять одномодовыйкабель, так как он может передавать большее количество данных и на болеедлинные дистанции.

РЕЖИМЫ ПРОХОЖДЕНИЯ ЛУЧА

Распространение света в волокне иллюстрирует рис. 2. Для того чтобы луч распространялся вдоль световода, ондолжен входить в него под углом не более критического относительно оси волокна,то есть попадать в воображаемый входной конус. Синус этого критического угланазывается числовой апертурой световодаNA.

<img src="/cache/referats/13589/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1042">

<div v:shape="_x0000_s1043">

Рис. 2    Ввод света в оптоволокно

                1 – входной косинус

                2 – осевая мода

                3 – мода низкого порядка

                4 – мода высокого порядка

                5 – критический угол

                              

В многомодовом волокне показателипреломления сердцевины  иоболочки  различаются всего на 1-1,5 %(например, 1,515:1,50) При этом апертура NA – 0,2-0,3, и угол, под которым луч может войти в световод, непревышает 12-18° от оси. В одномодовом же волокне показатели преломленияразличаются еще меньше (1,505:1,50), апертураNA –  0,122 и угол не превышает 7° отоси. Чем больше апертура, тем легче ввести луч в волокно, но при этом увеличи­вается  модовая дисперсия и сужается полоса пропускания.

Числовая апертура характеризует все компоненты оптического канала —световоды, источ­ники и приемники излучения. Для минимизации потерь энергииапертуры со­единяемых элементов должны быть согласованными друг с другом.

Строго говоря, распространение сигнала в оптоволокне описывается  уравне­ниямиМаксвелла. В большинстве случаев можно пользоваться при­ближениемгеометрической оптики. Если рассматривать распространение сигна­ла с позицийгеометрической оптики, то световые лучи, входящие под различны­ми углами, будутраспространяться по различным траекториям (рис.3). Более высоким модам соответствуют лучи, входящие под большимуглом,  они будут иметь большее числовнутренних отражений по пути в световоде и будут прохо­дить более длинный путь.Число мод для конкретного световода зависит от его конструкции: показателейпреломления и диаметров сердцевины и оболочки, а также и длины волны.

<img src="/cache/referats/13589/image006.jpg" v:shapes="_x0000_s1041"><div v:shape="_x0000_s1044">

Рис. 3    Распространение волн в световодах: а – одномодовом, б – многомодовом со ступенчатым профилем, в – многомодовом с градиентным профилем

                1 – профиль показателя преломления

                2 – входной импульс

                3 – выходной импульс   

                              

Световой импульс, проходяпо волокну, из-за явления дисперсииизменит свою форму – “размажется”. Различают несколько видов дисперсии: модовая, материальная и волноводная.Модовая дисперсия присущамногомодовому волокну и обусловлена наличием большого числа мод, времяраспространения которых различно.Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателяпреломления от длины волны. Волноводнаядисперсия обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостьюскорости распространения моды от длины волны.

МОЩНОСТЬ И ПОТЕРИ СИГНАЛА

Мощность оптическогосигнала измеряется в логарифмических единицах дБм (децибел к милливатту):уровню 0 дБм соответствует сигнал с мощностью 1 мВт.  Потери(loss) сигнала в каком-либо элементе являются затуханием. Тогдабольшее затухание будет соответствовать и большим потерям сигнала.

По мере распространениялуча происходит его затухание,вызванное рассея­нием и поглощением. Поглощение – преобразование в тепловую энергию – про­исходит вовкраплениях примесей; чем чище стекло, тем эти потери меньше. Рассеяние – выход лучей из световода –происходит в изгибах волокон, когда лучиболее высоких мод покидают волокно. Рассеяние происходит и в микроизгибах, и напрочих дефектах поверхности границы сред.

<img src="/cache/referats/13589/image008.jpg" v:shapes="_x0000_s1045"><div v:shape="_x0000_s1046">

Рис. 4    График зависимости затухания от длины волны

                              

Для волокна указывают погонноезатухание (дБ/км), и для получения значе­ния затухания в конкретной линии погонноезатухание умножают на ее длину. Затухание имеет тенденцию к снижению сувеличением длины волны, но при этом зависимость немонотонна, что видно из рис. 4. На нем видны окна про­зрачностимногомодового волокна в областях с длинами волн 850 мкм и 1300 мкм. Дляодномодового волокна окна находятся в диапазонах около 1300 и 1500-1600 мкм.Естественно, что с целью повышения эффективности связи ап­паратуранастраивается на длину волны, находящуюся в одном из окон. Одномодовое волокноиспользуется для волн 1550 и 1300 нм, при этом типовое погон­ное затуханиесоставляет 0,25 и 0,35 дБ/км соответственно. Многомодовое волокно используетсядля волн 1300 и 850 нм, где погонное затухание — 0,75 и 2,7 дБ/км.

В оптической передаче самые сложные задачи связаны с концами истыками волокон. Это генерация световых импульсов и ввод их в волокно, прием идетек­тирование сигналов, и просто соединение отрезков волокон между собой.Луч, падающий на торец волокна, входит в него не весь: он частично отражаетсяоб­ратно, часть проходящей энергии рассеивается на дефектах (шероховатости) по­верхноститорца, часть “промахивается” мимо конуса, принимающего свет. То же самоепроисходит и на выходе луча из волокна. В итоге каждый стык вносит потерипроходящего сигнала (типовое значение 0,1-1 дБ), а уровень отраженно­го сигналаможет находиться в пределах – 15-60 дБ.

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

В большинстве современных технологий информация по световодампередается с помощью импульсов в двухуровневой дискретной форме (есть сигнал –нет сиг­нала), аналога полярности электрического сигнала здесь нет.Информационная пропускная способностьлинии определяется ее полосой пропусканияи приня­той схемой кодирования. Полосапропускания определяется как максимальная частота импульсов, различимых приемником.По­лоса пропускания волоконной линии ограничивается из-за явления дисперсии,поэтому она зависит от длины. Особенно это заметно на многомодовом волокне.

Для многомодового волокна ширина полосы пропускания BW (МГц)связана с длиной L (км) через параметр, называемый полосой пропускания – А(МГц*км). Для одномодового волокна  полоса пропускания зависит от молеку­лярной дисперсии и ширины спектраисточника SW.

По полосе пропускания А можно определить максимальную частоту, прикото­рой импульсы будут еще различимыми после прохождения через световод задан­нойдлины. Можно решить и обратную задачу – определить максимальную длину световода, пропускающего импульсы заданнойчастоты. Коэффициент А приво­дится в спецификации на волокно и указывается дляконкретной длины волны. Современные многомодовые кабели имеют А=160-500 МГц*км.Что касается современных одномодовых кабелей и лазерных излучателей, то ониобеспечивают поло­су пропускания порядка 1 ГГц при длине линии 100 км.

Эффективность использования полосы пропускания определяетсяпринятой схемой кодирования. В технологии FDDI (и 100BaseFX), например,применяет­ся физическое кодирование по методу NRZI, при котором один битпередается за один такт синхронизации. Это означает, что каждые 4 бита полезнойинформации кодируются 5-битным символом, передаваемым за 5 тактов. Такимобразом, коэффициент использования полосы пропускания со­ставляет 4/5=0,8, идля передачи данных со скоростью 100 Мбит/с требуется обеспечить передачуимпульсов с частотой (полосой) 125 МГц.

В технологиях современныхпоколений используется когерентное излучение с модуляцией частоты или фазысигнала. При этом достигается пропускная спо­собность, измеряемая гигабитами всекунду при длине в сотни километров без ре­генерации. Другое направление —солитоновая технология, основанная на переда­че сверхкоротких (10 пс)импульсов-солитонов. Эти импульсы распространяются без искажения формы, и видеальной линии (без затухания)  дальность связи не ограничена при гигабитныхскоростях передачи. Для этих технологий, пока не имеющих отношения к локальнымсетям, пропускная способность линии опре­деляется иными способами.

ИСТОЧНИКИ И ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ

В качестве источниковизлучения используются светодиоды и полупроводнико­вые лазеры. Светодиоды (LED–  Light Emitted Diode) являютсянекогерентными источниками, генерирующими излучение в некоторой непрерывнойобласти спектра шириной 30-50 нм. Из-за значительной ширины диаграммы направлен­ностиих применяют только при работе с многомодовым волокном. Самые деше­выеизлучатели работают в диапазоне волн 850 нм (с них началась волоконная связь).Передача на более длинных волнах эффективнее, но технология изготов­ленияизлучателей на 1300 нм сложнее и они дороже.

Лазеры являютсякогерентными источниками, обладающими узкой спект­ральной шириной излучения(1-3 нм, в идеале – монохромные). Лазер дает уз­конаправленный луч, необходимыйдля одномодового волокна. Длина волны – 1300 или 1550 нм, осваиваются и болеедлинноволновые диапазоны. Быстродей­ствие выше, чем у светодиодов. Лазер менеедолговечен, чем светодиод, и более сложен в управлении. Мощность излучениясильно зависит от температуры, по­этому приходится применять обратнуюсвязь для регулировки тока. Лазерный источник чувствителен к обратнымотражениям: отраженный луч, попадая в оп­тическую резонансную систему лазера, взависимости от сдвига фаз может вы­звать как ослабление, так и усилениевыходного сигнала. Нестабильность уровня сигнала может приводить кнеработоспособности соединения, поэтому требова­ния к величине обратныхотражений в линии для лазерных источников гораздо жестче. Лазерные источникиприменяются и для работы с многомодовым волок­ном (например, в технологииGigabit Ethernet 1000Base-LX). Спектральные характеристики излучателейизображены на рис. 5.

<img src="/cache/referats/13589/image010.jpg" v:shapes="_x0000_s1047">

<div v:shape="_x0000_s1048">

Рис. 5    Спектральные характеристики излучателей:

                а – светодиод

                б – лазер             

Детекторами излученияслужат фотодиоды. Существует ряд типов фотодио­дов, различающихся почувствительности и быстродействию. Простейшие фото­диоды имеют низкуючувствительность и большое время от­клика. Большим быстродействием обладаютдиоды, у которых время отклика измеряется единицами наносекунд при приложенномнапряжении от единиц до десятков вольт. Лавинные диоды обладают максимальнойчувстви­тельностью, но требуют приложения напряжения в сотни вольт, и иххарактери­стики сильно зависят от температуры. Зависимость чувствительностифотодио­дов от длины волны имеет явно выраженные максимумы на длинах волн,определяемых материалом полупроводника. Самые дешевые кремниевые фото­диодыимеют максимальную чувствительность в диапазоне 800-900 нм, резко спадающую ужена 1000 нм. Для более длинноволновых диапазонов используют германий и арсенидиндия и галлия.

На основе излучателей идетекторов выпускают готовые компоненты– пере­датчики, приемники и приемопередатчики. Эти компоненты имеют внешнийэлектрический интерфейс ТТЛ или ЭСЛ.Оптический интерфейс –  коннекторопределенного типа, который часто устанавливают на отрезок волокна, прикле­енныйнепосредственно к кристаллу излучателя или детектора.

Передатчик(transmitter)представляет собой излучатель со схемой управления. Основными оптическимипараметрами передатчика являются выходная мощность, длина вол­ны, спектральнаяширина, быстродействие и долговечность. Мощность передат­чиков указывают дляконкретных типов волокон (чтобы в расчетах не учитывать диаграммунаправленности, диаметр и апертуру излучателя).

Приемник(receiver) –это детектор с усилителем-формирователем. Прием­ник характеризуется диапазономпринимаемых волн, чувствительностью, дина­мическим диапазоном и быстродействием(полосой пропускания).

Поскольку в сетях всегдаиспользуется двунаправленная связь, выпускают и трансиверы (transceiver) – сборку передатчика и приемника ссогласованными параметрами.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
<span Courier New";mso-bidi-font-family:Arial">ТОПОЛОГИЯ СОЕДИНЕНИЙ<span Courier New"; mso-bidi-font-family:Arial;mso-ansi-language:EN-US">

Оптоволоконная передачадопускает разнообразие топологий соединения устройств. Каждое устройство соптическим портом, как правило, имеет приемник и пере­датчик каждый со своимконнектором. Наиболее простая и распространенная то­пология соединений – двухточечная (рис. 6, а). Здесь выход передатчика од­ного порта соединяетсяотдельным волокном с входом противоположного порта. Таким образом, длядуплексной связи необходимо два волокна. На основе двухточечного соединениястроится и звездообразная топология (рис. 6, б), где каждый портпериферийного устройства соединяется парой волокон с от­дельным портомцентрального устройства, которое может быть как активным, так и пассивным.

<img src="/cache/referats/13589/image012.jpg" v:shapes="_x0000_s1054">В кольцевойтопологии выход передатчика одного устройства соединяется с входом следующего итак далее до замыкания кольца. Для того чтобы уст­ройства могли обмениватьсяинформацией по кольцу, они все должны бытьвключены и исправны, что не всегда достижимо. Для возможности работыколь­ца при отключении отдельных устройств, применяют обходные коммутаторы (bypassswitch).

<img src="/cache/referats/13589/image014.jpg" v:shapes="_x0000_s1053">                                                   <div v:shape="_x0000_s1051">

Рис. 6    Топология соединений: а – двухточечная, б – звездообразная       

Обходной(он жепроходной) коммутатор представляетсобой пассивное управляемое устройство, включаемое между линиями связи иконнекторами приемника и передатчика устройства. Он имеет поворотное зеркало сэлектриче­ским приводом. При наличии управляющего напряжения зеркало принимаетта­кое положение, при котором станция включена в кольцо. При от­сутствииуправляющего напряжения зеркало поворачивается так, что кольцо замыкается,минуя станцию, и, кроме того, в тестовых целях приемник станции подключается кее передатчику. Под пассивностью коммутатора подразумевается то, что он неимеет собственных приемников и передатчиков, а также усилительных схем.

С оптоволокном такжевозможна организация разделяемой среды передачи на чисто пассивныхэлементах-разветвителях. Разветвителъ(coupler) представ­ляет собой многопортовое устройство для распределенияоптической мощности (здесь под портом понимается точка подключения волокна).Световая энергия, поступающая на один из портов, распределяется между другимипортами в за­данном соотношении. В реальном разветвителе присутствуют иразличные поте­ри, так что сумма выходных мощностей будет меньше входной.Разветвители ре­ализуются с помощью сварки узла из нескольких волокон или спомощью направленных отражателей.

Т-разветвителъимеет3 порта, такие разветвители можно соединять в цепь, реализуя шинную топологию сразделяемым доступом к среде передачи (рис.7, а). Для того чтобы в цепочку можно было соединять значительноеколичество або­нентов, разветвители должны большую часть мощности пропускатьнасквозь, а к абонентам ответвлять меньшую. Абоненты, имеющие раздельныеконнекторы приемников и передатчиков, должны подключаться к шине черездополнитель­ные разветвители. В такой сети потери между абонентами сильнозависят от их взаимного расположения в цепочке, в результате чего повышаютсятребования к ширине динамического диапазона приемников. С ростом количестваабонентов потери (в децибелах) растут линейно.

<div v:shape="_x0000_s1057">

Рис. 7    Применение T-разветвителей: а – оптическая шина, б – двухточечное соединение               

<img src="/cache/referats/13589/image016.jpg" v:shapes="_x0000_s1055">

<div v:shape="_x0000_s1058">

Рис. 8    График зависимости потерь от числа абонентов 

<img src="/cache/referats/13589/image018.jpg" v:shapes="_x0000_s1056">рис. 8приведены графики потерь для сетей с идеальными (без внутренних потерь) иреальными разветвителями обоих типов.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line">
<span Courier New";mso-bidi-font-family:Arial;layout-grid-mode:line">ОПТОВОЛОКОННЫЕКАБЕЛИ<span Courier New";mso-bidi-font-family:Arial;layout-grid-mode:line">

Оптоволокно само по себе очень хрупкое и для использования требуетдополни­тельной защиты от внешних воздействий. Кабели, применяемые в сетях,исполь­зуют одномодовые и многомодовые волокна с номинальным диаметром оболоч­ки125 мкм в покрытии с наружным диаметром 250 мкм, которые могут быть заключены ив 900-мкм буфер. Оптический кабель состоит из одного или не­скольких волокон,буферной оболочки, силовых элементов и внешней оболочки. В зависимости отвнешних воздействий, которым должен противостоять кабель, эти элементывыполняются по-разному.

По количеству волокон кабели подразделяют на симплексные (одножильные), дуплексные(2 волокна) и многожильные (от 4 донескольких сотен волокон). В многожильных кабелях обычно применяются однотипныеволокна, хотя про­изводители кабеля под заказ могут комплектовать его иразнотипными (ММ и SM) волокнами. Ориентировочные значения основных параметровволокон при­ведены в табл. 1. Наиболее популярно многомодовое волокно 62,5/125,однако его полосы пропускания на волнах 850 нм недостаточно для организациидлин­ных магистралей Gigabit Ethernet. Волокно 100/140, ука­занное вспецификации Token Ring, применяется ограниченно. Из одномодовых большераспространено волокно 9,5/125.<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">

Таблица 1. Основные параметры оптических волокон

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

ВОЛОКНО

ЗАТУХАНИЕ, дБ/км

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ, МГц*км

АПЕРТУРА

мкм/мкм

850 нм

1300 нм

1550 нм

850 нм

1300 нм

NA

8/125, 9,5/125

-

0,35

0,22

-

-

0,1

50/125

2,7-3,5

0,7-2,0

-

400-500

400-500

0,20

62,5/125

2,7-3,5

0,7-1,5

-

160-200

400-500

0,275

100/140

5,0

4,0

-

100

200

0,29

Волокна характеризуются иболее подробными геометрическими параметра­ми (допуски диаметров,эксцентриситет, некруглость), но их приводят не во всех спецификациях и впрактических расчетах они не фигурируют.

Буферотделяетволокно от остальных элементов кабеля и является первой ступенью защитыволокна. Буфер может быть плотным или пустотелым. Плот­ный буфер (tight buffer)заполняет все пространство между покрытием и внеш­ней оболочкой кабеля.Простейшим плотным буфером является 900-мкм защит­ное покрытие волокна. Плотныйбуфер обеспечивает хорошую защиту волокна от давления и ударов, кабель вплотном буфере имеет небольшой диаметр и до­пускает изгиб с относительнонебольшим радиусом. Недостатком плотного бу­фера является чувствительностькабеля к изменению температуры: из-за разницы в коэффициентах тепловогорасширения волокна (малый) и буфера (большой) при охлаждении буфер будет«съеживаться», что может вызвать микроизгибы волокна. Кабель с плотным буферомприменяют в основном для разводки внут­ри помещений и изготовлениякоммутационных шнуров.

В кабеле с пустотелым буфером (loose tube) волокнасвободно располагаются в полости буфера — жесткой пластиковой трубки, аоставшееся пространство может быть заполнено гидрофобным гелем. Такаяконструкция более громоздка, но обеспечивает большую устойчивость к растяжениюи изменениям температу­ры. Здесь волокна имеют длину большую, чем длина кабеля,поэтому деформа­ции оболочки не затрагивают само волокно. В зависимости отназначения и чис­ла волокон профиль буфера может иметь различную форму.

Силовые элементыобеспечивают требуемую механическую прочность кабеля, принимая на себярастягивающие нагрузки. В качестве силовых элементов ис­пользуют кевларовыенити, стальные стержни, стренги из скрученной сталь­ной проволоки,стеклопластиковые стержни. Самую высокую прочность имеет стальная проволока, нодля полностью непроводящих кабелей она неприменима.

Внешняя оболочка защищаетвсю конструкцию кабеля от влаги, химических и механических воздействий. Кабелидля тяжелых условий эксплуатации могут иметь многослойную оболочку, включающуюи бронирующую рубашку из стальной ленты или проволоки. Материал внешнейоболочки определяет защи­щенность кабеля от тех или иных воздействий, а такжегорючесть кабеля и токсичность выделяемого дыма.

В локальных сетях применяют кабели наружной, внутренней иуниверсаль­ной прокладки. Наружные (outdoor) кабели отличаются лучшей защищенно­стьюот внешних воздействий и более широким диапазоном допустимых темпе­ратур.Однако по противопожарным нормам их не разрешается использовать внутрипомещения, поскольку при горении они выделяют токсичный дым. По этой причинедлина прокладки такого кабеля внутри помещения ограничивается 15 м — далеедолжна быть расп

еще рефераты
Еще работы по компьютерным сетям