
- •Содержание
- •Предисловие
- •1. Основные сведения о ВОЛС
- •1.1. Общие положения
- •Преимущества ВОЛС
- •Недостатки ВОЛС
- •Типовая схема системы волоконно-оптической связи
- •1.2. Основные компоненты ВОЛС
- •Литература к предисловию и главе 1
- •2. Оптическое волокно
- •2.1. Типы оптических волокон
- •Одномодовые волокна
- •2.2. Распространение света по волокну
- •Геометрические параметры волокна
- •Затухание
- •Потенциальные ресурсы волокна и волновое уплотнение
- •Дисперсия и полоса пропускания
- •Межмодовая дисперсия
- •Хроматическая дисперсия
- •Поляризационная модовая дисперсия
- •2.3. Характеристики поставляемых волокон
- •Градиентное многомодовое волокно
- •Функциональные свойства одномодовых волокон
- •Литература к главе 2
- •3. Пассивные оптические компоненты
- •3.1. Разъемные соединители
- •Типы конструкций
- •Вносимые потери
- •Обратное отражение и контакты типа PC, Super PC, Ultra PC, APC
- •Надежность, механические, климатические и другие воздействия
- •Стандарты соединителей
- •Оптические шнуры
- •Механический сплайс (МС)
- •Производители и поставщики
- •3.2. Сварное соединение волокон
- •Количественные оценки качества сварки
- •3.3. Оптические разветвители
- •Ответвитель
- •3.4. Устройства волнового уплотнения WDM
- •Основные технические параметры WDM фильтров
- •Широкозонные и узкозонные WDM фильтры
- •3.5. Оптические изоляторы
- •Вращение плоскости поляризации
- •Принцип действия оптического изолятора
- •Технические параметры
- •3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛС
- •Аттенюаторы
- •Оптические переключатели
- •Соединительные герметичные муфты
- •3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства
- •Терминирование ВОК
- •Оптический узел
- •Производители оптического распределительного и кроссового оборудования
- •Принципы построения оптического кроссового устройства
- •Обслуживание ОКУ
- •Оптические кроссы высокой и сверхвысокой плотности
- •Примеры инсталляции кроссового оборудования
- •Литература к главе 3
- •4. Электронные компоненты систем оптической связи
- •4.1. Передающие оптоэлектронные модули
- •Типы и характеристики источников излучения
- •Светоизлучающие диоды
- •Лазерные диоды
- •Другие характеристики
- •Основные элементы ПОМ
- •4.2. Приемные оптоэлектронные модули
- •Основные элементы приемных оптоэлектронных модулей
- •Принципы работы фотоприемника
- •Технические характеристики фотоприемников
- •Лавинный фотодиод
- •Электронные элементы ПРОМ
- •4.3. Повторители и оптические усилители
- •Типы ретрансляторов
- •Оптические усилители
- •4.4. Разновидности усилителей EDFA
- •Усилители на фтор-цирконатной основе
- •Литература к главе 4
- •5. Сети передачи данных
- •5.1. Мультиплексирование
- •Инверсное мультиплексирование
- •5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов
- •Коммутация каналов
- •Коммутация пакетов
- •Протокол X.25
- •Ретрансляция кадров Frame Relay
- •Ретрансляция ячеек Cell Relay
- •5.3. Эталонная модель OSI
- •Стандарты IEEE 802
- •Литература к главе 5
- •6.1. Принцип действия
- •6.2. Составляющие стандарта FDDI
- •6.3. Типы устройств и портов
- •6.4. Оптический обходной переключатель
- •Устройство OBS
- •6.5. Кабельная система и уровень PMD
- •Стандарты MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD
- •Оптические соединители
- •6.6. Уровень PHY
- •Кодирование и декодирование данных
- •Особенности кодирования при передаче по витой паре
- •Эластичный буфер
- •Функция сглаживания
- •Фильтр повторений
- •6.7. Уровень MAC
- •Маркеры и кадры
- •Временной анализ процессов передачи маркера и кадров
- •Мониторинг и инициализация кольца
- •6.8. Обзор уровня SMT
- •Управление соединениями
- •Управление кольцом RMT
- •Управление, основанное на передаче кадров FBM
- •6.9. Построение сетей FDDI
- •Когда рекомендуется использовать технологию FDDI
- •Поставляемое оборудование
- •Литература к главе 6
- •Формат кадра Ethernet
- •Основные варианты алгоритмов случайного доступа к среде
- •Протокол CSMA/CD
- •Спецификации физического уровня IEEE 802.3 и типы портов
- •7.2. Основные типы устройств Ethernet
- •AUI интерфейс и трансиверы Ethernet
- •Рабочая станция, сетевая карта
- •Повторитель (концентратор)
- •Коммутатор
- •7.3. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Ethernet
- •Архитектура стандарта Fast Ethernet
- •Физические интерфейсы Fast Ethernet
- •Типы устройств Fast Ethernet
- •7.5. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Fast Ethernet
- •Модель 1
- •Модель 2
- •7.6. Дуплексный Ethernet
- •7.7. Сети Gigabit Ethernet (стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab)
- •Архитектура стандарта Gigabit Ethernet
- •Уровень MAC
- •Расширение носителя
- •Пакетная перегруженность
- •Типы устройств
- •7.8. Миграция Ethernet к магистральным сетям
- •Литература к главе 7
- •8. Полностью оптические сети
- •8.1. Основные определения и элементы
- •8.2. Плотное волновое мультиплексирование
- •Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM
- •8.3. Применение оптических усилителей EDFA
- •Технические параметры усилителей EDFA
- •Классификация усилителей EDFA по способам применения
- •Расчет числа каскадов линейных усилителей EDFA
- •8.4. Оптимизация WDM/TDM
- •Трибные интерфейсы
- •Существующие архитектуры SDH
- •Миграция к оптическому уровню
- •8.5. Оптические коммутаторы
- •Оптические коммутаторы nxn
- •Сведения из теории коммутации и общий анализ некоторых коммутаторов
- •8.6. Волновые конвертеры
- •8.7. Классификация полностью оптических сетей
- •Простая многоволновая линия связи SMWL
- •Параметры многоволновых мультиплексных линий связи
- •8.8. AON с коммутацией каналов
- •Широковещательная AON
- •AON с пассивной волновой маршрутизацией
- •AON с активной волновой маршрутизацией
- •8.9. AON с коммутацией пакетов
- •8.10. Архитектура AON
- •8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON
- •Литература к главе 8
- •9. Сети абонентского доступа
- •9.1. Концепции развития абонентских сетей
- •Традиционная информационная абонентская сеть
- •Гибридная волоконно-коаксиальная сеть
- •Частотное распределение потоков
- •Распределение восходящих потоков
- •Распределение нисходящих потоков
- •Физические особенности восходящих и нисходящих потоков
- •9.3. Платформа доступа Homeworx
- •Предоставляемые услуги
- •Основные элементы архитектуры
- •Структура потоков и транспортные характеристики Homeworx
- •Сценарии развертывания платформы Homeworx
- •9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000
- •Литература к главе 9
- •Указатель терминов и определений

Таблица 3.9. Характеристики оптических переключателей [13]
Характеристики |
1x2 MM Switch |
2x2 SM Switch |
FDDI Dual Bypass |
|
|
|
Switch |
|
|
|
|
Тип волокна |
многомодовое |
одномодовое |
многомодовое |
|
|
|
|
Вносимые потери, дБ |
0,5; max 1,0 |
0,6; max 1,3 |
0,5; max 1,8 |
|
|
|
|
Обратное отражение, дБ |
– |
< –50 |
– |
|
|
|
|
Время срабатывания, мс |
< 25 |
< 50 |
< 25 |
|
|
|
|
Наработка на отказ, число циклов |
> 10000000 |
> 10000000 |
> 10000000 |
|
|
|
|
Переходные помехи, дБ |
< –80 |
< –80 |
< –80 |
|
|
|
|
Крупными поставщиками оптических переключателей являются: AMP, DiCon, Fibertron, JSD Fitel, Molex, NetOptics.
Соединительные герметичные муфты
При прокладке протяженной линии связи на один линейный участок между приемопередающим оборудованием может приходиться от единиц до нескольких десятков строительных длин ВОК. В местах сопряжения кусков оптических кабелей обычно производится сварка волокон с последующей надежной защитой мест сварки. Для этой цели используются соединительные муфты, основная задача которых – герметично на длительной срок закрыть область сваренных волокон. Муфты могут предназначаться для укладки в грунте, на дне рек, океанов, для подвески на опоры вдоль линии электропередач и т.д.
Наряду со специализированными поставляются и универсальные муфты, которые могут обеспечивать внешнюю защиту сразу нескольким широко используемым типам кабелей – для прокладки в грунт, в кабельную канализацию и для подвески на опорах. Примеры соединительных муфт показаны на рис. 3.20.
а) б)
Ðèñ. 3.20. Универсальные оптические соединительные муфты: а) муфта ХОК 10 (производитель NK Cables); б) проходная муфта МОМ3 (поставщик "Перспективные Технологии")
Крупными поставщиками этой продукции являются PLP [21], Lucent Technologies, Siemens, NK Cables (Nokia) [22].
3.7.Оптические распределительные и коммутационные устройства
Когда ВОК наружной прокладки (линейный ВОК) заходит внутрь здания, его, как правило, не подключают непосредственно к приемо-передающему оборудованию (оптическим трансиверам). Такое решение было бы ненадежным и негибким. Обычно предварительно выполняется терминирование волокон линейного ВОК.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
61 |

Терминирование ВОК
Терминированием называется оконцевание волокон ВОК оптическими коннекторами и последующее подключение оконцованных волокон к переходным розеткам, закрепленным на оптической распределительной панели/коробке, для обеспечения дальнейшей связи с сетевым оборудованием через оптические соединительные шнуры.
Различают три способа терминирования ВОК: непосредственное терминирование; терминирование через сварку с заранее подготовленными, оконцованными с одной стороны волокнами (pig-tail-ами); терминирование через сварку с волокнами станционного ВОК.
Непосредственное терминирование подразумевает оконцевание волокон линейного ВОК коннекторами, которые затем подключаются к переходным розеткам, установленным на специальной оптической панели, рис. 3.21 а. Такое непосредственное оконцевание удобней производить в лабораторных или заводских условиях.
Терминирование через сварку с pig-tail-àìè основано на сварке волокон линейного ВОК с волокнами заранее подготовленных так называемых pig-tail-ов. Pig-tail – это оптическое волокно в буферном покрытии длиной обычно до одного метра, оконцованное соединителем с одной стороны. Посредством соединителя волокно подключается к переходным розеткам оптической панели, рис. 3.21 б. В этом способе обычно сплайс пластины, в которые укладывают сваренные волокна, размещаются внутри той же панели, на которой устанавливаются переходные розетки.
Терминирование через сварку с волокнами станционного ВОК выполняется на оптиче- ских узлах с большой концентрацией волокон. В таких случаях под размещение сплайс пластин может быть выделено отдельное устройство (сплайс-панель, èëè сплайс-шкаф). Волокна линейного ВОК сваривают с волокнами притерминированного оптического кабеля для внутренней прокладки (станционного ВОК), рис. 3.21 в. Длина станционного ВОК может варьироваться от нескольких метров до нескольких километров. Одно из главных требований, которое предъявляется к станционному ВОК, – это отсутствие галогеносодержащих соединений в составе оболочки кабеля.
|
Соединитель |
|
|
Оптический шнур или |
|
|
оконцованный |
|
Линейный ВОК |
станционный ВОК |
Оптический |
|
|
трансивер |
а) |
|
Переходные розетки |
Распределительная |
||
|
панель |
|
Места сварки |
Pig-tail |
|
|
||
б) |
Сплайс-пластина |
|
Распределительная панель, |
||
|
||
|
совмещенная со сплайсами |
|
Станционный ВОК |
в) |
Притерминированная |
Сплайс-панель |
|
|
распределительная панель |
Ðèñ. 3.21. Способы терминирования волокон: а) непосредственное терминирование; б) терминирование через сварку с pig-tail-ами; в) терминирование через сварку с волокнами станционного ВОК
62 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |

При сварке волокон не требуется на месте монтажа столь большого набора инструментов и материалов, как при оконцевании. Кроме того, процесс сварки отнимает значительно меньше времени. Поэтому терминирование волокон через сварку получило значительно большее распространение, чем непосредственное терминирование.
После выполнения терминирования линейного ВОК производят подключение сетевого оборудования. Для этого могут использоваться одноволоконные (одиночные), двухволоконные (двойные) оптические шнуры или оконцованные с обоих сторон многоволоконные станционные ВОК.
Оптический узел
В здание может заходить несколько линейных ВОК. В этом случае, наряду с задачей подключения приемо-передающего оборудования, может стоять задача внутренней коммутации (кросс-коммутации) волокон линейных ВОК.
Оптический узел является тем центром, где осуществляются разнообразные сопряжения волокон внешних и внутренних ВОК. Основные требования, которые предъявляются к оптическому узлу, – это его надежность и гибкость. По масштабу выполняемых функций оптиче- ские узлы можно разделить на: оптические распределительные устройства; оптические кроссовые устройства.
Оптические распределительные устройства (ОРУ)
ОРУ могут устанавливаться в тех случаях, когда не требуется сложная коммутация волокон, например на удаленном сетевом узле или в центральном узле с небольшой концентрацией волокон. Как правило, ОРУ используются при построении волоконно-оптических магистралей локальных сетей на предприятиях, или при организации удаленного узла оптической телекоммуникационной системы. По способу терминирования волокон ОРУ относятся ко второму варианту – терминирование через сварку с pig-tail-ами.
К крупным зарубежным производителям ОРУ относятся ADC Telecommunications, AMP, Optronics, Telect, AT&T, появляются производители в Тайване.
ÂРоссии ОРУ поставляются такими фирмами, как: "Вимком-Оптик", "Перспективные технологии", "Телеком Комплект Сервис".
Âкачестве ОРУ могут выступать: оптические распределительные коробки, оптические распределительные панели, оптические распределительные шкафы.
Оптические распределительные коробки (ОРК) предназначены для крепления на стену и выполняют функцию терминирования волокон внешнего ВОК требуемым типом оптических соединительных розеток, рис. 3.22. При монтаже ОРК происходит сварка оптических волокон предварительно разделанного внешнего кабеля с волокнами pig-tail-ов. Места сварки защищаются термоусаживающимися защитными гильзами (см. п. 3.2. Сварное соединение волокон), которые крепится в специальное гнездо. Pig-tail с внутренней стороны подключается к переходной розетке, установленной на боковой панели ОРК. Излишки волокон внешнего кабеля и pig-tail-ов укладываются в сплайс пластину(ы). Pig-tail-ы заготавливаются заранее с типом коннектора, соответствующим типу переходных розеток.
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
10 |
|
Обозначения: |
|
11 |
1 |
– внешний ВОК; |
|
5 |
2 |
– гермоввод для крепления кабеля; |
|
|
3 |
– разделанные волокна внешнего ВОК; |
|
|
4 |
– корпус коробки; |
|
4 |
5 |
– сплайс-пластина; |
|
6 |
– ÊÄÇÑ; |
||
|
|||
|
7 |
– место сварки; |
|
3 |
8 |
– винт для крепления на стену; |
|
9 |
– волокно pig-tail-а; |
||
2 |
10 |
– коннектор pig-tail-а; |
|
11 |
– оптическая переходная розетка |
||
1 |
|
|
Ðèñ. 3.22. Схема разделки оптических волокон внутри ОРК
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
63 |

Наиболее распространенными типами розеток для многомодового волокна являются SC mm и SC mm, а для одномодового волокна – FC sm, SC sm. Оптические соединительные шнуры подключаются к соединительным розеткам с наружной стороны коробки.
К недостаткам ОРК можно отнести слабую защищенность оптических шнуров, неудобства наращивания системы, а также тот факт, что не все ОРК имеют возможность хранения излишков оптических шнуров. Преимущества ОРК – это простота конструкции, невысокая стоимость, отсутствие необходимости использования стойки. На рис. 3.23 показаны некоторые выпускаемые модели ОРК.
Ðèñ. 3.23. Некоторые выпускаемые модели ОРК
Оптические распределительные панели (ОРП) в отличие от ОРК крепятся в стойку 19″ . Стоечный вариант дает больше преимуществ особенно тогда, когда приемо-передающее оборудование находится в той же стойке. Здесь упрощается подключение оптических шнуров. Концентрация оборудования в одной стойке повышает надежность системы и облегчает обслуживание. На рис. 3.24 показаны примеры ОРП. На рис. 3.24 а показана панель для терминирования, совмещенная со сплайс-модулем. Такая панель в количестве одной или нескольких штук может устанавливаться на небольших коммутационных узлах.
На рис. 3.24 б показана панель, предназначенная для непосредственного терминирования. Сплайс-бокс, от которого идет станционный кабель к этой панели, может находиться в другой части той же стойки-секции или в другом помещении. Эта панель предназначена для использования на крупных коммутационных узлах.
à) á)
Ðèñ. 3.24. Внешний вид оптических распределительных панелей: а) 24-позиционная панель для терминирования с совмещенным сплайс-модулем и вертикальным кабелеводом; б) 72-позиционная панель, предназначенная для непосредственного терминирования
64 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |

Оптические распределительные панели с притерминированным ВОК изготавливаются в заводских условиях и поставляются вместе с катушкой оптического кабеля, рис. 3.25. Допускается как стандартное исполнение, когда ОРП крепится в стойку до того, как начинает разматываться кабель, так и модифицированное исполнение, когда ОРП остается прикрепленной к катушке и вращается вместе с катушкой по мере разматывания кабеля. В модифицированном варианте ОРП можно отделить от катушки и установить в стойку, только после того, как весь кабель размотан. Модифицированный вариант хорошо подходит в тех случаях, когда кабель приходится протягивать через узкие отверстия. Зная расстояние до сплайс узла, можно в заказе притерминированной ОРП указывать соответствующую длину кабеля. Также при оформлении заказа можно задать требуемый стандарт соединителей и розеток, а также выбрать подходящее количество волокон, и тип ВОК.
Ðèñ. 3.25. Внешний вид оптической распределительной панели с притерминированным ВОК
Оптические распределительные шкафы (ОРШ) предназначены для терминирования волокон одного или нескольких внешних оптических кабелей. Шкафы выпускаются как для установки на пол, так и крепящиеся на стену. ОРШ отличаются от ОРК бульшими размерами и значительно большей емкостью волокон. ОРШ оснащаются дверцей и могут закрываться на ключ.
Приведем технические параметры ОРШ типа SFET, производства фирмы ADC Telecommunications [23].
Размеры (высота x ширина x глубина), см |
91,4 x 81,3 x 33,2 |
Масса, кг |
11,3 |
Число гермовводов сверху/снизу, шт |
14 (7+7) / 14 (7+7) |
Максимальное число терминирований, шт |
144 |
Стандарты розеток (допускается смешанное использование) |
SC, FC, ST, D4 |
Шкаф SFET настенного крепления предназначен для организации терминирования ВОК с возможностью кросс-коннектных и интерконнектных соединений. Шкаф может служить демаркационным узлом между линейными и станционными ВОК.
Оптические кроссовые устройства (ОКУ)
При построении оптических узлов с большим количеством волокон от приходящих линейных ВОК (>100) эффективность использования оптических распределительных устройств снижается. Для этой цели начинают лучше подходить специализированные кроссовые устройства, в которых задача коммутации волокон выходит на первый план при сохранении задачи распределения волокон. Они различаются емкостью и подразделяются на: оптические кроссы средней плотности – (внешних волокон 120-500) и оптические кроссы высокой (сверхвысокой) плотности – (внешних волокон >500).
Концепции оптических кроссов подробней описаны в следующем параграфе.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
65 |