Оптический кабель и витая пара разница

Оптоволокно, витая пара и коаксиальный кабель — это три основных типа сетевых кабелей, используемых в системах связи. В чем разница между их производительностью и способностями?

Что такое витая пара?

Многие сетевые профессионалы используют термин витой пары для обозначения любого типа прямого кабеля. Поэтому витая пара часто называют прямым кабелем. Другими словами, витая пара не изменяется или обменяется местами по пути. На обоих концах используется один и тот же стандарт проводки: T-568A или T-568B. Таким образом, обе стороны (разъем A и разъем B) витой пары имеют расположение проводов с одинаковыми цветами (как показано на следующем рисунке). В частности, контакт 1 разъема A идет к контакту 1 разъема B, контакт 2 — контакту 2 и т.д. Эти витые пары широко используются для подключения компьютера к коммутаторам, концентраторам или маршрутизаторам.

Несмотря на достижения в области беспроводных технологий, многие компьютерные сети по-прежнему используют кабели в качестве физического носителя для передачи данных. Существует несколько стандартных типов сетевых кабелей, включая коаксиальный кабель, кабель витой пары, кабель USB, перекрестный кабель, Ethernet кабель, оптоволоконный кабель и т. д. Среди этих различных типов сетевых кабелей многие люди могут быть незнакомы с витой парой и перекрестным кабелем. Фактически, витая пара и перекрестный кабель — это два типа Ethernet кабеля, и они имеют одинаковые физические характеристики. Но какая разница между витой парой и перекрестным кабелем?

Как медные кабели , так и то, что по сути является стеклом, или , имеют свои преимущества и уникальные характеристики. Сети на основе медного кабеля уже есть во многих местах, и стоимость их расширения небольшая. Однако с резким снижением стоимости развертывания оптики перспективный оптоволоконный кабель показывает больше преимуществ по сравнению с медной витой парой и имеет большие перспективы на рынке будущего.

Мы представляем пять причин для выбора оптоволоконного кабеля вместо медного: стоимость, пропускная способность, скорость и расстояние передачи, надежность и безопасность.

Что такое перекрёстный кабель?

В перекрёстном кабеле, как и предполагает его название , волокна пересекают на пути от одно конца к другому. В отличии от пачт-корда, перекрёстный использует 2 различных стандарта соединения на обоих концах: один конец использует стандарт соединения Т568А, и другой стандарт соединения Т568Б. У сторон (разъем A и разъем B) перекрёстного кабеля провода по цветам располагаются различно, и провода, которые выходят из разъёма А должны соответствовать корректному расположению в разъёме В. Как показано на схеме подключения, приведённой ниже, контакт 1 в разъёме A подходит к контакту 3 в разъёме B, контакт 2-к контакту 6, контакт 3-к контакту 1 и контакт 6-к контакту 2 и т.д. Перекрёстные кабели в основном используются для подключения двух маршрутизаторов, компьютеров или хабов. Рекомендация статьи: Чем отличаются оптический кабель, витая пара и коаксиальный кабель?

Что такое оптический кабель?

Волоконно-оптический кабель (он же оптоволоконный кабель, ВОК) — это кабельное изделие, в котором полезные сигналы передаются по оптическим волокнам, а не по медным жилам. Передача информации осуществляется в оптическом формате при помощи светового излучения.

В конструкцию ВОК входят от двух до нескольких сотен оптических волокон, количество которых зависит от назначения оптоволоконного кабеля. Оптоволокно производится из разных типов кварцевого стекла с добавлением определенных легирующих материалов, которые изменяют коэффициент преломления светового луча. Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. Для получения более подробной информации о типах оптоволоконных кабелей, приципах их работы и советов по их установке, пожалуйста, ознакомьтесь со статьей: Оптическое волокно: преимущества и недостатки.

Витая пара – является одним из видов кабелей связи. Состоит из одного или нескольких пар проводников в изоляции, которые скручены между собой и покрыты защитной оболочкой. Используются для передачи данных между сетевыми устройствами, подключаются разъемом 8Р8С, который также называют RJ45, что является ошибкой.

Витую пару можно встретить в качестве компонента кабельных сетей, применяются в компьютерных и телекоммуникационных сетях, являются самым распространенным вариантом для создания локальных сетей. К преимуществам витой пары традиционно относят простоту монтажа и ее дешевизну.

Существуют два типа кабеля Ethernet витая пара: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Повсеместно используются неэкранированные медные кабели категорий Cat 5, Cat 5e, Cat 6, Cat 6a и Cat 7. Экранированный кабель имеет фольгированную оболочку вокруг каждой пары проводов. Все четыре пары проводов помещены в общую металлическую оплетку или фольгу, как правило, кабель 150 Ом. Экранированный кабель обладает лучшими характеристиками сопротивления шуму, чем неэкранированный.

В зависимости от вида кабеля возможны различные варианты защиты:

• UTP или незащищенная, без общего экрана для пар проводов;
• FTP, или фольгированная, с экраном из алюминиевой фольги;
• STP, или защищенная, с общим экраном из медной сетки, к тому же каждая витая пара окружена отдельным экраном;
• S/FTP, или фольгированная, экранированная с общим экраном из фольги, к тому же каждая пара дополнительно включена в экран.

По сравнению с коаксиальным кабелем витая пара обладает рядом преимуществ:

• Удобство монтажа и ремонта.
• Использование недорогих унифицированных разъемов для подключения.
• Лучшая помехозащищенность из-за попарного свивания проводов с определенным шагом.
• Большое количество разновидностей кабеля, которые можно подобрать в зависимости от необходимого назначения, условий монтажа и эксплуатационных возможностей.

Что такое коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника и экрана из алюмопропиленовой пленки. Они расположены соосно, отделены друг от друга изоляционным материалом и воздушной прослойкой. Экран играет роль внешнего проводника. Кабель покрыт оболочкой из стойкого к УФ полиэтилена черного цвета. Применяется для передачи высокочастотного сигнала в компьютерных сетях, кабельном телевидении, различных отраслях электроники, системах видеонаблюдения. Принцип работы коаксиального кабеля связи основан на идеальном совпадении осей внешнего и внутреннего проводников. Оболочка должна точно обжимать всю конструкцию и удерживать проводники в правильном положении. В этом случае электромагнитное поле удерживается в воздушной прослойке и не выходит наружу. Сигнал передается по основному проводнику. В реальности добиться точной геометрии не удается, поэтому происходит выход энергии наружу и влияние внешних электромагнитных помех. Для увеличения помехозащищенности активно применяют двойное экранирование. Монтажное соединение кабеля и подключение его к устройствам происходит с помощью специальных дополнительных элементов.

Коаксиальный кабель имеет немало видов. В том числе толстый Ethernet (Thicknet), как и тонкий Ethernet (Thinnet).

Тонкий Ethernet имеет диаметр примерно 6 миллиметров. Высокая гибкость дает ему возможность быть проложенным практически в любых местах. Толстый Ethernet имеет диаметр примерно 12 миллиметров и более толстый центральный проводник. Плохо гнется и стоит дорого.

Коаксиальные кабели используют систему RG, чтобы различать различные виды кабелей. RG выступает за устаревший военный термин «Радио гид». Эти числа используются, чтобы отличить один кабель от другого, но они назначаются случайным образом и не несут никакого конкретного смысла.

Кабель RG-6 и RG-59 являются двумя из наиболее распространенных разновидностей коаксиальных кабелей, т. е. кабелей, которые проводят электричество для передачи сигналов радио частот, компьютерных сетей и кабельного телевидения. Оба типа отличаются по своей конструкции, использованию и спектру возможностей. Сейчас мы рассмотрим, как можно отличить кабель RG-6 и RG-59.

• Правила безопасности при использовании разъемного подключения
• Применение неполируемых коннекторов типа Fast Connector
• Применение подвариваемых коннекторов типа Splice-On
• Временное соединение с использованием устройства подключения ОВ (УПОВ)
• Использование механического соединителя типа 3M Fibrlok
• Использование адаптера голого волокна

Какой компонент в ВОЛС можно назвать самым главным? Если говорить о ключевой задаче, — передаче сигнала, то ответ — волоконно-оптический кабель (ВОК). А какой элемент ВОК с точки зрения передаваемого сигнала будет главным? Ответом будет, разумеется, — оптическое волокно. Но помимо ОВ, в любой линии связи обязательно будет присутствовать минимум один такой элемент, как соединение волокон. И если говорить о монтаже линии, то именно от качества соединений зависит работоспособность всей ВОЛС.

Оптические соединения настолько важны, что получили даже отдельные названия двух принципиальных разновидностей, как их обозначают на схемах и чертежах:

• Соединения неразъемные.
• Соединения разъемные.

И те и другие обладают определенными преимуществами и недостатками.

У неразъемных соединений основным достоинством является гарантированно низкое значение прямых (или вносимых) оптических потерь и полное отсутствие потерь обратных (или потерь за счет отражения). Недостаток же читается в самом названии — соединение делается неразъемным, то есть не предполагает возможности размыкания в ходе эксплуатации.

В случае с разъемными соединениями все наоборот. Соединение может быть быстро разомкнуто в любой момент и также быстро восстановлено. А вот по качеству соединения ситуация обратная — будут и прямые потери, и потери за счет отражения.

Неразъемные соединения необходимы, когда соединяем одно ОВ с другим. В настоящее время такие соединения производятся исключительно по технологии электродуговой сварки. Лет 30 назад альтернативным и повсеместно применяемым способом было склеивание ОВ с помощью эпоксидных компаундов. Это было актуально в силу запредельной стоимости существовавших в то время сложных и капризных сварочных аппаратов.

Смотрите наш материал: Как сваривают оптоволоконный кабель

Если же возникает необходимость подключения линии связи к какому-либо устройству, требуется установка разъемного соединителя на конце ОВ. Самая распространенная задача — оконцевание оптических волокон. На концах линии связи необходимо получить разъемы, чтобы в дальнейшем было куда подключать приемо-передающее оборудование. При измерении оптических параметров линии нужно будет подключать к волокну измерительные приборы — и это тоже делается с помощью разъемов. Иногда ВОЛС имеет разъемы не только на концах, но и на каких-то промежуточных точках (так называемые перекроссировки) — с разными целями.

Технические решения для получения разъемных соединений:

• соединения с помощью оптических шнуров, имеющих на концах коннекторы, установленные на заводе;
• соединения с применением неполируемых коннекторов типа FastConnector;
• соединение с применением подвариваемых коннекторов типа Splice-On;
• временное соединение с использованием устройства подключения ОВ (УПОВ);
• соединение с использованием неразъемного механического соединителя (который, при необходимости, может все-таки становится разъемным);
• соединение с использованием адаптера голого волокна.

Уточним, что не всегда и не все эти разновидности служат соединениями, которые нужно размыкать; но все же их можно объединить одним общим понятием — механические соединения.

О том, что из себя представляет каждое из них, в каких случаях их можно использовать, мы подробно расскажем в этой статье.

Начнем с витой пары, как более старого вида кабеля. Его изобрел Александр Белл еще в 1881 году. Витая пара состоит из одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой, что позволяет уменьшить электромагнитные помехи от внешних источников (Рис.1).

Но почему же витая пара даже спустя 140 лет все еще остается популярной? У нее есть несколько существенных плюсов:

• гибкость и легкость монтажа: витая пара очень хорошо гнется, а еще ее можно спрятать, чтобы её не было видно и избежать повреждений;
• простота ремонта: легко заменить поврежденный участок витой пары;
• универсальность: любые устройства можно легко подключить с помощью витой пары;

При этом есть и несколько минусов:

• маленькая скорость передачи данных;
• ограничения по длине кабель от 100 до 300 м.

Теперь поговорим об оптоволокне. На данный момент оптоволкно (Рис.2) — самый современный вид кабеля, который используется для обеспечения доступа в интернет. В 1934 году инженер Норман Френч получил патент на способ передачи данных с помощью света, в 1962 году появились первый лазер и приемник сигналов. Но воссоздать технологию в коммерческих целях удалось только в 80-х 20-го века.

Оптоволоконный кабель представляет собой тонкий сердечник из прозрачного материала в специальной оболочке, которая называется демпфер. Сердечники делают из кварцевого и других видов стекол или же из акриловых смол, оболочки – из стекла или пластика. Из-за этого такой вид кабеля является очень хрупким.

Оптика обладает следующими преимуществами:

У оптоволокна есть и существенные недостатки:

• Хрупкость: оптоволокно невозможно согнуть, как витую пару,  можно повредить стеклянный сердечник;
• Сложность монтажа и ремонта: для сварки оптоволокна нужен специальный аппарат;
• Трудности с подключением устройств: для того чтобы соединить оптоволокно с оборудованием в квартире, нужно специальное оборудование.

Какой же кабель лучше для центра обработки данных? Несмотря на очевидные достоинства оптического волокна (Рис.3), витую пару очень часто используют в домах для подключения интернета из-за дешевизны оборудования и легкости обслуживания.

При постройке центров обработки данных предпочтение по-прежнему отдается оптическому волокну, что связано с преимуществами соответствующей электроники. Выбор типа волокна зависит от размера ЦОД и приложений, которые уже используются или будут развернуты позже. Если проект предусматривает передачу данных со скоростью 10 Гбит/с, то следует остановиться на оптоволокне, оптимизированном для работы с лазером.

СТОИМОСТЬ

Несколько лет назад цена на оптоволоконный кабель была почти вдвое выше, чем на медь, но теперь стоимость оптоволоконных компонентов и оборудования серьезно снизилась.Давайте начнем с общей предпосылки, что передача электроэнергии по меди дешевле, чем передача энергии лазером по оптоволокну — потому что так было до этого момента, — хотя и это быстро меняется. Большинство людей не замечают стоимости коммутационного шкафа в медных сетях. Не будем забывать, что стандартный включает в себя расходы на ИБП (источник бесперебойного питания), оборудование для передачи данных, HAVC (гибридное автоматическое управление напряжением) и площадь пола.

Эти совокупные затраты обычно превышают дополнительные затраты на оптоволоконное оборудование в централизованной оптоволоконной архитектуре, а также занимают значительно больше рабочего пространства (которое часто ограничено). Таким образом, полностью оптоволоконная LAN (локальная сеть) действительно более экономична и компактна, чем сетевая среда на основе витой пары для нового строительства и капитального ремонта.

Оптические шнуры

Оптический шнур или «шнур оптический соединительный», сокращенно ШОС, бывает двух типов: патч-корд и пигтейл.

Патч-корд представляет из себя отрезок одноволоконного кабеля, имеющий оптические коннекторы какого-либо вида на обоих концах. Патч-корды нужны для соединения двух устройств, имеющих оптические розетки. Как правило, патч-корды используют для коммутации оптических кроссов с активным оборудованием.

Характерными особенностями для этих изделий будет защитное буферное покрытие различного диаметра (от 0,9 мм до 3 мм), имеющее пожаробезопасные свойства. Также в случае с буферным покрытием 2 или 3 мм в конструкции шнура будут присутствовать упрочняющие параарамидные нити — для препятствия случайному повреждению при неосторожном растягивающем усилии. Оптические волокна в таких шнурах имеет соответствие стандарту ITU-T G.652D или же G.657A1 (для противодействия случайным изгибам). В первом случае буферное покрытие обычно имеет желтый цвет, во втором — белый, но всё зависит от производителя шнуров. Для ШОСов производства ЗАО «СвязьСтройДеталь» это правило выполняется всегда.

Рис. 1. ШОС типа «патч-корд» S7/2.0 мм с коннектором типа SC/APC производства ЗАО «ССД»

Второй тип шнуров — пигтейл — имеет коннектор с одной стороны. Название «пигтейл» (pig-tail) эти шнуры получили из-за характерной особенности самопроизвольно завиваться в спираль после извлечения из упаковки. Используют их для одной-единственной цели — подварить к концу шнура, не имеющему коннектора, волокно из кабеля. Таким образом ВОК, пришедший на оконечное устройство (оптический кросс) на объекте связи, получает разъемы на своих волокнах.

Смотрите наш материал о монтаже оптических кроссов.

ШОС типа пигтейл изготавливаются так же в пожаробезопасной буферной оболочке, но только одной толщины — 0,9 мм (это необходимо для установки на месте сварного стыка стандартных защитных термоусадочнх гильз). Волокна в пигтейлах соответствуют стандарту ITU-T G.652D и обычно делаются желтого цвета.

Рис. 2. ШОС типа «пигтейл» в буферном покрытии 0,9 мм с ОВ G.652D с коннектором типа SC/APC производства ЗАО «ССД»

Не все знают, что если разрезать один патч-корд пополам получим два пигтейла! Но это имеет смысл, если разрезаем патч-корд с диаметром буферного покрытия 0,9 мм.

Как уже ясно из описания этих двух типов шнуров, с их применением решаются задачи совершенно разного характера. В первом случае просто коммутируем два устройства, во втором — необходимо приваривать шнур к волокну с помощью сварочного аппарата. Тем не менее мы объединили эти процедуры в одном пункте по одному принципиальному признаку — в обоих случаях подключение будет производиться с помощью шнура, представляющего из себя заводское изделие.

Процесс изготовления шнура — задача не простая. Взгляните, как устроен оптический коннектор перед тем, как он появится на конце ШОС:

Рис. 3. Компоненты оптического коннектора типа SC

Вкратце процесс оконцовки оптического шнура происходит следующим образом:

• На заготовку шнура в виде отрезка одноволоконного кабеля надевается хвостовик. Как правило, для патч-кордов хвостовики имеют длинное исполнение, для пигтейлов — короткое.
• Волокно очищается на определенную длину и вводится в капиллярный канал ферулы (керамического наконечника) с предварительно нанесенным эпоксидным клеем.
• Далее на задней части заготовки с ферулой крепится обжимная втулка, фиксирующая буферное покрытие шнура и его упрочняющие нити (если они есть).
• Затем коннектор устанавливается в специальную оправку для сушки клеевого слоя.
• После полного затвердевания клея излишек ОВ на торце ферулы скалывается и торец подвергается шлифовке и полировке на специальных полировочных машинках. Именно на этом этапе производства особенно важно соблюдение технологических требований. Именно от этого будет зависеть, насколько качественным получится коннектор в итоге.

T-568A vs T-568B

Прежде чем говорить о витая параах и перекрёстном кабелях, необходимо узнать о стандартах T568A и T568B. Что касается этих двух схем сетевого кабеля, есть два разных вида подключения. Схема соединения T568B на сегодняшний день является наиболее распространённой, хотя многие устройства также поддерживают схему T568A. Если оба конца витая параа соединены на основании одного стандарта, то это прямое соединение. Оба стандарта можно использовать для прямого кабеля. Если нет, то это перекрёстное соединение. Для некоторых сетевых приложений требуется перекрёстный кабель Ethernet с разъёмом T-568A на одном конце и разъёмом T568B на другом. Этот тип кабеля обычно используется для прямого подключения компьютера к компьютеру. Следующий часть статья расскажет о прямых кабелях (патч — кордах) и перекрёстных кабелях в деталях.

Применение подвариваемых коннекторов типа Splice-On

В случае использования Fast Connector низкий уровень потерь не гарантирован. Все дело в том, что скол на ОВ, которое оконечиваем, не контролируется и качество его доподлинно не известно. Кроме того, иммерсионный гель в месте стыка, несмотря на заверения производителей, не может быть вечным. Для улучшения результата можно воспользоваться еще одним интересным решением — коннектором типа Splice-On.

В этом случае понадобится сварочный аппарат, а так же инструменты и материалы для подготовки волокна к сварке. Кроме этого, необходимо приобрести нужное количество наборов с заготовками необходимого типа коннекторов. Выглядят эти наборы, например, как на изображении ниже:

Рис. 15. Набор для установки коннектора Splice-On типа SC/UPC на ШОС 3 мм

Также потребуется иметь адаптеры для установки таких заготовок в держатели сварочного аппарата. Оконцевание оптического волокна или ШОС производится в соответствии с инструкцией к конкретному аппарату. Заключается в последовательном надевании на шнур необходимых деталей комплекта, зачистки ОВ шнура, скола и сварки этого ОВ с волокном, вклеенном в ферулу на заготовке. В этом случае мы можем убедиться, что ОВ сколото правильно, и проконтролировать процесс варки. После этого все составляющие собираются в одно целое, на сварном стыке усаживается защитная КДЗС. КДЗС, как и сами комплекты, рассчитаны на определенный диаметр оконечиваемого кабеля или буферного покрытия.

Временное соединение с использованием устройства подключения ОВ (УПОВ)

Если стоит задача на некоторое время подключиться к ОВ, не имеющему разъема, и нет времени на установку этого разъема (в виде подваренного пигтейла), можно воспользоваться устройством подключения оптического волокна — УПОВ. Необходимость именно в таком подключении возникает, например, при проведении входного контроля ОВ кабеля с помощью рефлектометра. УПОВ представляет из себя ШОС со стандартными коннекторами (как правило, типа FS/UPC), один из которых подключается к рефлектометру, а второй стыкуется с голым ОВ в специальном узле юстировки. Торец коннектора в этом узле должен иметь на поверхности некоторое количество иммерсионного геля для обеспечения оптического контакта даже с несколотым ОВ (можно сэкономить время и на процедуре скалывания, поскольку к потерям на таком временном подключении высоких требований не предъявляется).

Рис. 16. Внешний вид УПОВ производства ЗАО «ССД»

Использование механического соединителя типа 3M Fibrlok

Выше мы рассмотрели способы подключения ОВ посредством коннекторов. Но в самом начале статьи упомянули еще об одном способе подключения ОВ к другому ОВ, не имеющем отношения к коннекторам. Однако этот способ относится к механическим способам соединения, поэтому расскажем немного и о нем. Производители называют это изделие «механическим соединителем». Производителей подобных соединителей несколько, но наибольшего распространения (в РФ) добилось решение от компании 3M под названием Fibrlok™ (читается – «файберлок»). Успех пришел к этой технологии ввиду того, что изначально одноразовая его концепция была изменена на многоразовую (исключительно для России).

3M Fibrlok™ предназначен для быстрого соединения оптического волокна без использования сварки. Идеально подходят для проведения ремонтных работ или для подключения абонентов в оптических сетях доступа. Используется для работы с одномодовыми и многомодовыми волокнами со стандартным диаметром 125 мкм и диаметром защитного покрытия от 250 до 900 мкм.

Соединитель состоит из центрирующего элемента, выполненного из сплава алюминия, заполненного иммерсионным гелем и закрепленного в корпусе из литой пластмассы, и пластиковой крышки. Среднее значение потерь на стыке, по заявлению компании 3M, не превышает 0,1 дБ, а усилие на разрыв соединения составляет не менее 0,45 кг. Соединители обладают высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды, гарантируя надежную работу в диапазоне температур от –40° до +80°С.

Рис. 17. Внешний вид механического соединителя типа Fibrlok™ от компании 3M

Для уверенного монтажа подобных соединителей компания 3M рекомендует использовать специальный монтажный столик, позволяющий успешно соединить ОВ с разными видами покрытия. Волокно зачищается, протирается, скалывается и вставляется в один из концов соединителя, установленного в центре столика. Навстречу ему с другого конца соединителя вводится второе стыкуемое волокно. Соединитель поджимается рычагом, корпус защелкивается и фиксирует волокна внутри.

Рис. 18. Монтажный столик для установки соединителей типа Fibrlok™.

Однако подобные соединения также не имеют гарантированно высокого качества, поэтому в настоящее время их рекомендуется применять исключительно для временных коммутаций. Например, при проведении аварийно-восстановительных работ на ВОЛС — для подключения вставки ВОК по временной схеме.

СКОРОСТЬ И РАССТОЯНИЕ ПЕРЕДАЧИ

Оптическое волокно, по сравнению с передачей данных по медному проводу, можно рассматривать как зависимость скорости фотонов от скорости электронов. Фотоны движутся со скоростью света, тогда как электроны, используемые в меди, движутся со скоростью менее одного процента от скорости света. Хотя оптоволоконные кабели не достигают скорости света, они всего на 31% медленнее. Итак, вы можете видеть, что существует огромная разница в скорости между волокном и медью. Кроме того, оптоволокно не имеет ограничения на расстояние в 100 метров, присущего неэкранированной медной витой паре без усилителя. Таким образом, расстояние может составлять от 550 метров для многомодового кабеля со скоростью 10 Гбит / с и до 40 км для .

Правила безопасности при использовании разъемного подключения

Даже изготовленные на самом точном оборудовании оптические шнуры необходимо использовать так, чтобы не нарушить целостность коннектора и не нанести вреда человеку. Перечислим эти простые правила:

• Никогда не заглядывайте в торец коннектора на подключенном шнуре! Лазерное излучение, проходящее по волокну, имеет длину волны, лежащую за пределами видимого человеком спектра, но тем не менее, оно может представлять серьезную угрозу для сетчатки глаза. Мощность обычного одноволнового источника излучения редко бывает более 5 мВт, что уже может оказать на нервные окончания сетчатки негативное воздействие. Если же по волокну идет передача нескольких сигналов, на разных длинах волн, их мощность суммируется. В случае с линейной частью систем DWDM по волокну может идти излучение суммарной мощностью более 100 мВт — попадание такого излучение в глаз приведет к необратимой потере зрения!
• Никогда не выдергивайте оптические шнуры из розеток, держась за сам шнур, а не за коннектор. Шнуры, снабженные упрочняющими нитями, выдержат почти любое растяжение, но это не означает, что его выдержит узел заделки в корпусе коннектора.
• При установке коннектора в розетку всегда соблюдайте положение ключа. Правильность его установки обеспечит необходимую глубину установки в гнезде адаптера.
• Никогда не коммутируйте грязные коннекторы! Грязь на коннекторах может привести к ухудшению сигнала за счет ослабления мощности и за счет обратных потерь при отражении. Отражение неизбежно проявится, если грязь будет создавать воздушный зазор между ферулами коннекторов. Также такая грязь, как правило, содержащая твердые частицы (песчинки), приведет к повреждению:
  Рис. 11. Песчинка в месте контакта ферул
• Не прикладывайте силу при установке коннектора в розетку. Если коннектор не занял рабочее положение, но движение его застопорилось — скорее всего наконечник вставляется под некоторым углом к оси розетки и его заклинивает. В этом случае извлеките коннектор и попробуйте вставить заново. Если же проигнорировать эту рекомендацию и надавить на коннектор, это приведет к разрушению втулки-центратора:
  Рис. 12. Ферула упирается в стенку центрирующей втулки

Использование адаптера голого волокна

И напоследок расскажем еще об одном приспособлении для подключения ОВ. Оно носит специфический характер и широкого применения не нашло, но в некоторых случаях весьма полезно. Называется это приспособление — адаптер голого волокна.

Рис. 19. Адаптер голого волокна с коннектором типа SC/UPC

Адаптер состоит из коннектора определенного (необходимого нам) типа зажимного устройства, выполненного в одном корпусе с ним. Перед установкой в адаптер ОВ зачищают от акрилатного защитного покрытия, конец ОВ скалывают. Затем ОВ вводят в адаптер так, чтобы его торец не выступал из наконечника, после чего фиксируют, отпуская кнопку зажима. Усилие удержания в адаптере ОВ в буферном покрытии диаметром 0,9 мм составляет около 0,15 кгс (1,5 Н). Такие адаптеры, по заверениям производителя, обеспечивают потери не более 1 дБ в температурном диапазоне –40°до 80°С. Особенностью применения этих адаптером в том, что ОВ, зажатое в нем, не имеет полированного торца и в то же время должно контактировать с ответным коннектором, предположительно полированным. Это может привести к тому, что торчащий торец ОВ будет царапать хороший коннектор. Ввиду этого настоятельно не рекомендуем применять этот адаптер в случаях, когда важны качество и сохранность имеющегося коннектора. Например, категорически нельзя устанавливать такой адаптер в оптический порт рефлектометра — ремонт прибора обойдется весьма дорого. Однако в то же время этот адаптер с успехом можно подключать к измерителю мощности при реализации «метода обрыва волокна» — в этом случае прибору ничего не грозит, поскольку за оптической розеткой отсутствует внутренний коннектор.

Применение неполируемых коннекторов типа Fast Connector

Выше мы рассмотрели подключение к волокну через стандартные разъемы разных типов, изготовленные в виде окончаний оптических шнуров в заводских условиях. Однако не всегда есть возможность подварить к неоконеченному ОВ пигтейл. Под рукой может не оказаться нужного пигтейла, может не быть сварочного аппарата, а может просто оказаться, что требующее оконцевания ОВ слишком короткое, чтобы сделать на нем сварку. Для таких случаев лет 20 назад очень популярны были наборы для самостоятельной установки коннекторов. В набор входили заготовки для таких коннекторов: эпоксидная смола, печь для сушки и набор для полировки. Требовалось уметь производить такую полировку, да и вообще соблюдать много различных технологических нюансов. Разъемы получались удручающе низкого качества. К тому же это отнимало много времени. Собственно это решение было продиктовано высокой стоимостью шнуров заводского производства и желанием сэкономить. Но на сегодняшний день все изменилось настолько, что актуальность самостоятельной полировки утратила свою актуальность — стоимость ШОСов снизилась, а их качество, наоборот, только возросло.

Однако если же необходимость оконечивания ОВ есть, можно использовать современное, соответствующее нынешним представлениям о качестве, техническое решение. Оно представляет из себя заготовку уже отполированного коннектора с небольшим отрезком вклеенного в ферулу волокна, к которому можно механически присоединить волокно нужного кабеля. Называется это изделие —«неполируемый» коннектор или Fast Connector.

Рис. 13. Внешний вид неполируемого коннектора типа SC/APC

Весь процесс установки заключается в получении качественного скола на нужном ОВ, протирки от загрязнений и введении этого ОВ в заднюю часть ферулы на заготовке коннектора. Канал этой ферулы заполнен иммерсионным гелем, который обеспечит хороший оптический контакт, достаточный для прохождения оптического сигнала. После чего корпус коннектора собирается и фиксирует ОВ.

Выпускаются коннекторы с различными вариантами хвостовиков, рассчитанных на фиксацию разных видов оболочек волокна, начиная с обычного буферного покрытия, заканчивая стандартными дроп-кабелями.

Очень часто Fast Connector’ы применяются в сетях доступа — при монтаже локальных сетей, при оконцевании абонентских дроп-кабелей.

Рис. 14. Раскрытый Fast Connector типа SC/UPC перед монтажом

Скорость, пропускная способность и дистанция

Коаксиальный кабель и витая пара — провода из меди или на основе меди, покрытые изолирующим слоем из других материалов. Они оба могут использоваться в телевидении и телефонии, для передачи данных в виде электрических сигналов. В то время, как оптоволоконный кабель может передавать те же типы данных с более широкой пропускной способностью, быстрой скоростью и высокой частотой. Он сделан из очень тонкой и гибкой стеклянной или пластиковой трубки.

Оптоволоконные кабели используются не только для передачи данных на дальние расстояния между городами и странами, но также для сетей прямого доступа пригородных районов (такие как FTTH, FTTP, FTTB, FTTC и т.д.), известных также как инсталляции «последней мили». Они также широко используются в дата-центрах, где необходимо передавать большой объем данных.

Кабели витая пара используются в основном в телефонных сетях, для передачи данных. Применение коаксиальных кабелей включает линии подачи, соединяющие радиопередатчики и приемники с антеннами, компьютерные сети (Интернет), цифровое аудио (S/PDIF) и распределительные кабели для передачи телевизионных сигналов. Они также используются для соединения медиа интерфейсов высокой четкости.

Установка

Хотя оптоволоконные кабели имеют большие преимущества с точки зрения гибкости полосы пропускания и надежности, они не так широко распространены, как коаксиальные кабели или кабели витая пара. Оптоволокно более хрупкое и тонкое, чем кабели других двух типов, что требует осторожности в процессе его установки, использования и технического обслуживания. По сравнению с кабелем витая пара, коаксиальный кабель может передавать данные на более дальние расстояния. Но из-за диэлектрического изолятора, окружающего медную сердцевину, коаксиальный кабель более сложен в установке и техническом обслуживании.

Хотя медь идеально подходит для голосового сигнала, она имеет очень ограниченную полосу пропускания, в то время как оптоволокно обеспечивает стандартизованную производительность до 10 Гбит / с и выше.Волоконно-оптические линии связи обеспечивают более чем в 1000 раз большую пропускную способность, чем медные, и могут иметь длину больше чем в 100 раз. Типичное произведение ширины полосы и расстояния для многомодового волокна составляет 500 МГц / км, поэтому кабель длиной 500 метров может передавать 1 ГГц. В то же время категории витой пары, оптимизированные для высоких скоростей передачи данных таких результатов достигнуть не могут. Например кабель категории Cat 6, может передавать 500 МГц только на 100 метров. Кроме того, потери сигнала на расстоянии более 500 метров в оптоволокне незначительны, а медь имеет очень высокие потери на высоких частотах.

Витая пара vs перекрёстный кабель

Короче говоря, перекрестный кабель соединяет два устройства одного типа для связи друг с другом, например, компьютер и компьютер, или коммутатор и коммутатор. Так же витая пара соединяет два разных устройства друг с другом, например, компьютер и коммутатор. Следующие ниже сценарии объясняют различные приложения. Следующие сценарии объясняют различные способы применения.

Компьютер — компьютер

Если у нас есть два компьютера, соединённых напрямую друг с другом, и оба компьютеры пытаются передать сигнал по проводу TX, их сигналы столкнутся. Кроме того, ничего не будет отправлено по проводу RX. В результате чего ни один компьютер ничего не получит. Поэтому, необходим перекрёстный кабель, чтобы наладить связь между 2 PC. Поскольку такой тип кабеля перекрещен, сигнал, отправленный по проводу TX от компьютера 1, может быть получен по проводу RX компьютера 2. По этой причине перекрестные кабели часто используются для подключения двух одинаковых устройств.

Компьютер — коммутатор — компьютер

Что происходит, если коммутатор находится между двумя компьютера? В действительности, коммутатор сконструирован для того, чтобы связывать между собой компьютеры, которые уже имеют скрещение проводов. Поэтому, нам не нужен для этого перекрёстный кабель. То, что компьютер 1 посылает на ТХ провод поступает к коммутатору на провод RX, а затем то передаёт на TX провод, и наконец, поступает на другой PC на RX провод. И наоборот. Поэтому, когда коммутатор подсоединён к PC, можно просто использовать витая пара.

Компьютер — коммутатор — коммутатор — компьютер

Как уже упоминалось выше, для подключения двух одинаковых устройств требуется перекрестный кабель. Из диаграммы выше мы можем увидеть:

• Когда компьютер 1 подсоединяется к коммутатору 1, нам требуется витая пара.
• Когда коммутатор 1 подсоединяется к коммутатором 2, нам требуется перекрестный кабель.
• Когда коммутатор 2 подсоединяется к компьютеру 2, нам требуется витая пара.

Оптические коннекторы

Оптические коннекторы очень разнообразны. На сегодняшний день различных их типов насчитывается около 100. При разработке оптических коннекторов необходимо было создать простые, надежные и достаточно недорогие конструкции, обеспечивающие малые уровни потерь и отраженного оптического сигнала. Причем если для высокоскоростных систем дальней связи цена имеет меньшее значение, то для локальных внутриобъектовых сетей ценовой фактор является одним из основных.

Для стыковки двух оптических коннекторов предназначены оптические адаптеры (или оптические розетки). Стыкуемые коннекторы могут быть одного типа, а могут быть разными. В этом случае они совмещаются в гибридном оптическом адаптере.

В общем случае ферулы двух коммутируемых коннекторов вставляются в розетку с двух сторон, где их соосность обеспечивает прецизионная керамическая втулка, называемая центратором. Фиксация коннекторов в адаптере может быть байонетной, резьбовой или замковой, в зависимости от типа конструкции.

Некоторые типы оборудования требуют включения дуплексных пар оптических волокон, для чего были разработаны дуплексные коннекторы, или другими словами — два коннектора одного типа, устанавливаемые в адаптер с двумя гнездами.

Очередным шагом в развитии производства разъемов для соединения оптических волокон стало создание соединителей для ленточных элементов в едином буферном покрытии. Однако доля ленточных волоконно-оптических кабелей в мире пока относительно невелика (их основными потребителями являются США и Япония). Однако нельзя исключать, что с распространением многоволоконных кабелей возрастет потребность и в разъемных соединителях для таких кабелей.

Помимо различий в конструкции корпусной части, коннекторы делятся на два принципиально разных типа — по способу полировки торца ферулы.

Коннекторы с «прямой» полировкой (UPC — Ultra Physical Contact)

Рис. 4. Схема конструкции коннектора с полировкой UPC

Полировка торца ферулы в данном случае имеет целью получения сферической формы поверхности. При физическом контакте двух торцов в виде сфер гарантированно обеспечивает контакт в области оси коннекторов — там, где находится волокно. Методика полировки торцов UPC характеризуется малыми напряжениями. Полировка осуществляется под контролем сложных и дорогостоящих систем управления. В результате форма поверхности получается оптимальной для прохождения оптического сигнала. Параметр отражения значительно улучшен, и такие коннекторы могут применяться в высокоскоростных системах с пропускной способностью 2,5 Гбит/с и выше.

Коннекторы с «угловой» полировкой (АPC — Angled Physical Contact)

Рис. 5. Схема конструкции коннектора с полировкой APC

Этот тип полировки был предложен в качестве наиболее эффективного способа борьбы с отраженным сигналом. Полировка торцов оптических коннекторов производится под углом 8–12° (в России общепринятым стал угол 8°) от перпендикуляра к оси волокна. В таком стыке отраженный световой сигнал распространяется под углом большим, чем угол, под которым сигнал вводится в оптическое волокно.

АРС-коннекторы отличаются цветовой маркировкой хвостовиков (как правило, зеленого цвета), поскольку они не должны использоваться совместно с коннекторами другой полировки.

Стыковка коннекторов серии UPC совместно с серией APC вообще недопустима и может привести к выходу одного или обоих коннекторов из строя.

У коннекторов с разной полировкой оптические характеристики отличаются. Различные международные стандарты описывают допустимые значения прямых и возвратных потерь на коннекторах того или иного типа. Эти стандарты, к сожалению, не являются общедоступными и иной раз содержат различные значения для одинаковых коннекторов. Любой производитель коннекторов вправе опираться на тот или иной стандарт, но это не всегда удобно для понимания конечным пользователем. Гораздо более удобно брать за основу требования, приведенные в российском нормативном документе «Правила применения оптических кабелей связи, пассивных оптических устройств и устройств для сварки оптических волокон», утвержденном Приказом Мининформсвязи России от 19.04.2006 №47.

Требования там приведены в виде следующей таблицы (табл. 1):

Табл. 1. Требования к потерям на оптических коннекторах

Что же касается различных конструкций разъемов, далеко не все из них оказались востребованными и нашли широкое применение. Не будем описывать всё их многообразие, подробно расскажем об основных типах оптических коннекторов, которые используются при монтаже ВОЛС в нашей стране. Опишем их особенности и назначение.

Коннекторы типа ST

Рис. 6. Оптический коннектор типа ST/UPC

Коннектор ST (Straight Tip) — разработка компании AT&T в виде разъема, который использует конструкцию вилки и розетки. Фактически это был первый стандарт для волоконно-оптических кабелей, который широко использовался для сетевых приложений в конце 80-х и начале 90-х годов.

Соединитель имеет разъем цилиндрической формы с наконечником диаметром 2,5 мм. Соединитель и соответствующий адаптер имеют защелку, для фиксации и разблокировки конца соединителя требуется байонет с полукруткой. Соединитель ST подпружинен, что обеспечивает легкую операцию сопряжения и демонтажа.

Основное применение разъема ST — в сетях кабельного ТВ, локальной сети и измерительном оборудовании. Популярность разъема ST вскоре уступает место разъему FC, который использует тот же механизм блокировки поворотом, но с более компактной конструкцией. В настоящее время коннекторы ST в РФ применяются в основном на линиях связи специальных служб. Очень существенным их недостатком является длинный наконечник, который часто подвержен разрушению при неаккуратной установке из-за высокой хрупкости.

Коннекторы типа FC

Рис. 7. Оптический коннектор типа FC/APC и розетка для него

Разъем FC (Fiber Connector, Ferrule Connector) — оптический коннектор, разработанный компанией NTT как усовершенствование разъема ST, который был первым оптическим соединителем с 2,5-миллиметровым керамическим циркониевым наконечником. Этот соединитель с блокирующим механизмом предназначен для использования в условиях высокой вибрации. Соединитель обычно используется в телекоммуникационных сетях, центрах обработки данных и измерительном оборудовании с одномодовым волокном, а также оптическим волокном с поддержанием поляризации.

Керамические наконечники имеют коэффициент расширения, который ближе к оптическому волокну, что исключает разрушение адгезии.

Разъем FC имеет винт на корпусе разъема, который фиксирует корпус разъема, изолируя натяжение кабеля от наконечника. Разъем FC и адаптер снабжены ключом выравнивания, обеспечивающим правильную ориентацию наконечника и исключения вращения (и трения) наконечника при установке, особенно для наконечников с угловой полировкой. Также следует помнить, что адаптер для разъема FC имеет металлический корпус, который создает опасность повреждения наконечника при его неправильной установке. Разъем FC имеет обработанный металлический корпус, который завинчивается на резьбе адаптера для подключения разъема. Этот разъем широко использовался во всех оптических сетях, когда он был впервые представлен, благодаря его высокой надежности и производительности. И до сих пор разъем FC широко используется в оптическом испытательном оборудовании, таком как рефлектометры (OTDR).

Что касается типов разъемов FC/APC, то один из них относится к разъему «NTT» или «type N», который имеет ширину ключа 2,09–2,14 мм и ширину ключа адаптера 2,15–2,20 мм. Другой стандарт известен как «тип R», что относится к его уменьшенной ширине ключа. Ширина ключа разъема типа R составляет 1,97–2,02 мм, а ширина ключа адаптера — 2,03–2,08 мм. Разъем типа R может быть сопряжен с адаптером типа N, однако разъемы в адаптере могут быть не точно выровнены, что снижает коэффициент затухания разъема и обратные потери. Разъем типа N не может быть подключен к адаптеру типа R, так как ключ разъема шире, чем гнездо для ключа адаптера.

Коннекторы типа SC

Рис. 8. Оптический коннектор типа SC/APC

Разъем SC (Subscriber Connector, Square Connector) — это абонентский разъем, разработанный японской телекоммуникационной компанией NTT в качестве усовершенствования по сравнению с разъемом FC. Коннектор SC представляет собой разъем двухтактного типа, который обеспечивает более компактную коммутационную панель там, где традиционные разъемы FC требуют дополнительного рабочего пространства для завинчивания и отвинчивания механизма блокировки разъема. Кроме того, механизм push/pull разъема SC сокращает время на коммутацию разъемов.

Разъем SC имеет полностью пластиковый корпус, который дешевле изготавливать с помощью литья по сравнению с механической обработкой металлических разъемов. Размер наконечника SC остается таким же, как у разъема FC с наконечником 2,5 мм.

Коннекторы типа LC

Рис. 9. Оптический коннектор типа LC/UPC

Разъем LC (Lucent Connector, Little Connector, Local Connector) разработан компанией Lucent Technologies как разъем нового поколения малого форм-фактора с наконечником 1,25 мм. Он фактически вдвое меньше размера разъема SC. В соединителе используется механизм фиксации язычка для блокировки разъема при подключении к адаптеру для одинарного окончания волокна. LC-разъемы также выпускаются в дуплексной форме для двух симплексных окончаний.

Разъемы LC набирают популярность благодаря своим небольшим габаритам, которые экономят драгоценное сетевое пространство и в настоящее время являются наиболее распространенным разъемом. LC-разъем может использоваться с одномодовым и многомодовым волокном. Основной областью применения являются телекоммуникационные сети, такие как FTTH, LAN, обработка данных, завершение работы устройств, CATV, вышки сотовой связи и антенны.

Коннекторы типа E2000

Рис. 10. Оптический коннектор типа E-2000/APC

Разъем LSH, более известный в народе как разъем E2000, производится по лицензии швейцарской компании Diamond, специализирующейся на настройке компонентов и оборудования. Название E2000 также является торговой маркой Diamond. Разъем E2000 также производится фирмами Reichle & De-Massari (R&M) и Huber Suhner по лицензии Diamond.

Коннектор E2000 представляет собой пластиковый двухтактный разъем с наконечником 2,5 мм. E2000 имеет защелку, аналогичную LC-разъему, которая удерживает разъем в адаптере переборки для предотвращения случайного выдергивания. Кроме того, E2000 имеет усовершенствование за счет встроенного пылезащитного колпачка, который автоматически закрывается, когда разъем не подключен. Автоматический затвор сконструирован с рычагом в верхней части, который нажимается для открытия затвора, когда он вставляется в гнездо адаптера. Это позволяет всегда закрывать торцевую поверхность наконечника соединителя до его окончания, чтобы предотвратить загрязнение, а также обеспечить защиту от случайного воздействия лазера.

Соединитель используется в основном для передачи данных с высокой безопасностью и высокой мощностью, например, в сетях DWDM. В таких сетях с высокой мощностью адаптер E2000 имеет наклонную антибликовую поверхность, которая обеспечивает рассеивание света и низкую отражательную способность, когда он не подключен. Адаптер также может иметь автоматический затвор, который блокирует выход лазерного излучения из незакрепленного адаптера.

В более суровых условиях, например, в коммутационной панели подземного затвора, существует вероятность попадания воды в затвор при его неправильной герметизации. В таких случаях оптические соединители в поврежденном закрытии будут испытывать снижение производительности из-за загрязнения. Разъемы и адаптеры E2000 могут иметь дополнительное уплотнительное кольцо, благодаря которому сам разъем имеет степень защиты IP65. Это предотвращает попадание воды в корпус адаптера, где соединяются наконечники.

НАДЕЖНОСТЬ

Оптоволоконный кабель гораздо менее подвержен воздействию различных факторов окружающей среды, чем медный кабель. Например, качество меди значительно ухудшится на расстоянии двух километров, использование оптоволоконного кабеля на том же расстоянии может обеспечить чрезвычайно надежную передачу данных. Более того, оптоволокно также невосприимчиво к факторам окружающей среды, таким как температура и электромагнитные колебания – о меди нельзя сказать то же самое — вы можете без проблем развернуть оптоволоконный кабель рядом с промышленным оборудованием. Также, как и трансатлантический кабель, соединяющий США с Европой и дальше, так как волокно можно погружать в воду.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Поскольку оптическое волокно не передает электричество, оно не излучает сигналы и не может быть подключено — медь использует электричество и может быть взломана, что может привести к отказу всей системы. Разорванное или поврежденное оптическое волокно может быть обнаружено очень быстро с помощью ряда методов контроля, включая контроль фактической передачи мощности или передачи пилот-сигнала. С другой стороны, медный кабель, по которому проходит ток, может полностью закоротить или даже вызвать пожар, если он поврежден или изношен, без таких эффективных методов мониторинга.

ВЫВОД

Появление оптического кабеля с его постоянно снижающейся стоимостью, увеличенной полосой пропускания, чрезвычайно высокой скоростью и большим расстоянием передачи, превосходной надежностью и безупречной безопасностью заменило медь во всех аспектах передачи и приема сети. Оптоволоконный кабель стал одним из самых популярных средств как для инновационной прокладки кабелей, так и для их модернизации, включая магистральные, горизонтальные и даже настольные приложения. А с неуклонным снижением стоимости и внутренними улучшениями, которые, казалось бы, ежедневно вносятся в оптоволоконную связь, конструкция оптоволокна станет более удобной и рентабельной. Это только вопрос времени, когда волоконная оптика полностью заменит медный кабель как в сетях дальней, так и ближней связи.

Если стоит выбор, где купить витую пару или оптический кабель, выбирайте надёжного поставщика. Компания «» занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

Цена на кабель

Из данной таблицы мы видим, что цена на оптоволоконный кабель наиболее низкая при одной и той же длине. Тем не менее, процесс установки оптоволоконного кабеля может быть достаточно дорогостоящим из-за использования оптических компонентов, особенно оптических трансиверов. К тому же витая пара с коннекторами RJ45 стоит дешевле, чем коаксиальный кабель, который часто оснащен коннекторами BNC.

Заключение

Есть очевидные различия между оптоволоконным кабелем, кабелем витая пара и коаксиальным. Сейчас оптоволокно становится трендом, который отвечает растущим потребностям рынка вслед за развитием технологий. Тем не менее, Ваш выбор соответствующего типа кабеля сильно зависит от сферы применения, требований к дистанции передачи данных и производительности.