Волоконнооптические подсистемы современных СКС
Покупка
Тематика:
Коммуникационное оборудование
Издательство:
ДМК Пресс
Автор:
Семенов Андрей Борисович
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 632
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-97060-442-7
Артикул: 615921.02.99
Доступ онлайн
В корзину
В книге даются общие сведения о структурированных кабельных системах и о функциональных возможностях волоконнооптической подсистемы структурированной проводки. Проведено обоснование областей применения оптической подсистемы и выбора параметров волокон линейных кабельных изделий. Представлены характеристики и конструктивные особенности одномодовых и многомодовых волоконных световодов и оптических кабелей на их основе, коммутационных панелей и розеток, шнуровых изделий и прочего оборудования различного назначения, используемого в процессе построения оптических трактов передачи информации. Затронуты вопросы выбора проектирования магистральных оптических подсистем и проводки на уровне горизонтальной подсистемы, описаны процедуры строительства и измерений, а также рассмотрены используемые при этом технологические и измерительные приборы. Представленный материал базируется на практическом опыте реализации волоконнооптических подсистем СКС и рассчитан на довольно широкий круг читателей - от студентов и слушателей курсов СКС до монтажников, сотрудников проектных отделов и технических специалистов.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 11.03.01: Радиотехника
- 11.03.04: Электроника и наноэлектроника
- 12.03.01: Приборостроение
- 12.03.03: Фотоника и оптоинформатика
- ВО - Специалитет
- 12.05.01: Электронные и оптико-электронные приборы и системы специального назначения
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
А.Б. Семенов Волоконнооптические подсистемы современных СКС Москва, 2014
УДК 621.315.21 ББК 32.845.6 С30 Семенов А. Б. С30 Волоконнооптические подсистемы современных СКС / Семенов А. Б. – М.: Академия АйТи; ДМК Пресс. – 632 с., 2014, ил. ISBN 978 5970604427 В книге даются общие сведения о структурированных кабельных системах и о функциональных возможностях волоконнооптической подсистемы структурированной проводки. Проведено обоснование областей применения оптической подсистемы и выбора параметров волокон линейных кабельных изделий. Представлены характеристики и конструктивные особенности одномодовых и многомодовых волоконных световодов и оптических кабелей на их основе, коммутационных панелей и розеток, шнуровых изделий и прочего оборудования различного назначения, используемого в процессе построения оптических трактов передачи информации. Затронуты вопросы выбора проектирования магистральных оптических подсистем и проводки на уровне горизонтальной подсистемы, описаны процедуры строительства и измерений, а также рассмотрены используемые при этом технологические и измерительные приборы. Представленный материал базируется на практическом опыте реализации волоконнооптических подсистем СКС и рассчитан на довольно широкий круг читателей – от студентов и слушателей курсов СКС до монтажников, сотрудников проектных отделов и технических специалистов. УДК 621.315.21 ББК 32.845.6 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN 978-5970604427 © Оформление. издание, ДМК Пресс © Семенов А. Б. и др.
СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ....................................................................9 ВВЕДЕНИЕ .........................................................................................11 ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СКС И ЕЕ ОПТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЕ ................................................26 1.1. Структура СКС ............................................................................26 1.1.1. Подсистемы СКС........................................................................26 1.1.2. Технические помещения...............................................................28 1.1.3. Топология СКС ..........................................................................30 1.1.4. Кабели СКС ..............................................................................32 1.2. Категории оптических волокон, классы и предельные длины оптических кабельных трактов ...........................................................34 1.2.1. Классы кабельных трактов и категории волокон ...............................34 1.2.2. Ограничения на длины кабелей и шнуров оптической подсистемы СКС .................................................................................38 1.2.3. Разновидности стационарных линий и трактов передачи оптической подсистемы ........................................................................................40 1.2.4. Особенности нормирования параметров оптических трактов СКС........41 1.3. Администрирование СКС .............................................................46 1.3.1. Варианты администрирования .......................................................46 1.3.2. Схемы коммутации в СКС ............................................................47 1.3.3. Волоконнооптические кабельные системы с централизованным администрированием ...........................................................................48
Волоконнооптические подсистемы современных СКС 1.4. Проблема «полярности» оптических трактов передачи и способы ее решения .........................................................................50 1.4.1. Выбор схемы построения оптических кабельных трактов СКС.............51 1.4.2. Мероприятия по обеспечению правильной полярности стандартных оптических трактов..............................................................................54 1.4.3. Особые случаи построения проводки ..............................................55 1.5. Область применения оптической подсистемы СКС .....................56 1.5.1. Постановка задачи ......................................................................56 1.5.2. Схема расчета и расчетная модель..................................................58 1.5.3. Пропускная способность тракта передачи на основе витой пары ..........61 1.5.4. Оценка степени влияния теплового шума на пропускную способность тракта ...............................................................................................64 1.5.5. Стоимостные характеристики различных вариантов построения трактов передачи.................................................................................65 1.6. Выводы.........................................................................................67 ГЛАВА 2. ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ ПО ВОЛОКОННЫМ СВЕТОВОДАМ ...................................................................................69 2.1. Распространение излучения в волоконных световодах и их типы 69 2.1.1. Принцип действия волоконного световода, его числовая апература и моды излучения ................................................................................69 2.1.2. Френелевские отражения .............................................................72 2.1.3. Типы волоконных световодов ........................................................73 2.1.4. Геометрические параметры волокон ...............................................75 2.1.5. Варианты возбуждения многомодовых волокон.................................77 2.2. Дисперсия одномодовых световодов ............................................79 2.2.1. Явление дисперсии оптического излучения в волоконных световодах ....79 2.2.2. Разновидности дисперсии .............................................................80 2.2.3. Разновидности одномодовых световодов по дисперсионным параметрам ........................................................................................82 2.3. Дисперсия многомодовых световодов ..........................................84 2.3.1. Межмодовая дисперсия................................................................84 2.3.2. Дифференциальная модовая задержка ............................................86 2.3.3. Коэффифицент широкополосности, его связь с дисперсией и оценка потенциальной пропускной способности многомодовых световодов ..............88 2.3.4. Дисперсионный штраф по мощности ..............................................90
Содержание 5 2.4. Затухание сигналов в световодах .................................................94 2.4.1. Механизмы возникновения потерь .................................................94 2.4.2. Окна прозрачности и спектральные диапазоны .................................97 2.4.3. Выбор типа многомодового волокна для применения в оптических кабелях СКС ......................................................................................99 2.5. Особенности передачи цифровой информации по оптическим трактам СКС .....................................................................................102 2.5.1. Линейные коды оптической сетевой аппаратуры .............................103 2.5.2. Системы со спектральным разделением оптических каналов .............107 2.6. Выводы.......................................................................................109 ГЛАВА 3. ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СКС .............................................. 111 3.1. Система международной стандартизации оптических волокон ............................................................................................ 111 3.1.1. Общие положения ................................................................... 111 3.1.2. Геометрические параметры.........................................................114 3.1.3. Механические параметры...........................................................115 3.1.4. Передаточные параметры ...........................................................116 3.1.5. Параметры стойкости к воздействиям окружающей среды ................117 3.2. Принцип нормирования параметров и особенности конструкции волокон для кабелей СКС ............................................120 3.2.1. Нормирование параметров .........................................................120 3.2.2. Широкополосные многомодовые световоды для работы с лазерными передатчиками ..................................................................................124 3.2.3. Градации широкополосного многомодового волокна по дисперсионным параметрам ......................................................................................132 3.3. Световоды со специальными свойствами по оптическим и механическим параметрам .............................................................135 3.3.1. Многомодовые оптические волокна со смещенной полосой нормирования параметров ..................................................................135 3.3.2. Световоды с расширенным спектральным диапазоном нормирования параметров ..................................................................136 3.3.3. Волокна проекта категории OS2 ..................................................139 3.3.4. Специализированные волокна для коммутационных шнуров ............................................................................................140
Волоконнооптические подсистемы современных СКС 3.4. Защитные покрытия...................................................................141 3.4.1. Первичные защитные покрытия...................................................141 3.4.2. Вторичные защитные покрытия ...................................................143 3.5. Выводы.......................................................................................147 ГЛАВА 4. ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ ...............................................150 4.1. Общие положения .....................................................................150 4.1.1. Области применения, классификация и требования к оптическим кабелям СКС....................................................................................150 4.1.2. Нормируемые параметры ...........................................................152 4.1.3. Принцип конструктивной однородности ........................................153 4.2. Кабели внешней прокладки .......................................................154 4.2.1. Технические требования к конструкции.........................................154 4.2.2. Конструктивные особенности различных видов кабелей внешней прокладки ................................................................154 4.2.3. Упрочняющие покрытия и элементы.............................................158 4.2.4. Средства обеспечения влагостойкости ..........................................162 4.2.5. Прочие элементы конструкции ....................................................165 4.3. Магистральные кабели внутренней прокладки и их разновидности............................................................................166 4.3.1. Технические требования к конструкции.........................................166 4.3.2. Кабели для применения в подсистеме внутренних магистралей офисных зданий ................................................................................166 4.3.3. Кабели внутренней прокладки промышленного назначения.......................................................................................170 4.3.4. Кабели для соединения зданий.....................................................171 4.4. Кабели для применения на нижних уровнях СКС и кабели для шнуров .........................................................................174 4.4.1. Кабели для применения на нижних уровнях СКС ............................174 4.4.2. Кабели для шнуров....................................................................175 4.5. Комбинированные кабели..........................................................180 4.5.1. Общие положения ....................................................................180 4.5.2. Комбинированные конструкции с витой парой ................................181 4.5.3. Комбинированные оптические кабели...........................................182 4.5.4. Прочие разновидности комбинированных кабелей ..........................183
Содержание 7 4.5.5. Перспективы применения комбинированных кабелей в технике СКС ..................................................................................184 4.6. Цветовая кодировка и символьная маркировка оптических кабелей .............................................................................................185 4.6.1. Цветовая кодировка ..................................................................185 4.6.2. Символьная маркировка кабельной продукции ...............................189 4.7. Упаковка оптической кабельной продукции ..............................190 4.7.1. Разновидности упаковки.............................................................190 4.7.2. Маркировка кабельных барабанов ...............................................191 4.8. Выводы.......................................................................................192 ГЛАВА 5. ОПТИЧЕСКИЕ РАЗЪЕМЫ ...........................................194 5.1. Общие положения .....................................................................195 5.1.1. Назначение и основные требования..............................................195 5.1.2. Цветовая кодировка корпусных элементов.....................................198 5.1.3. Основные схемы реализации.......................................................199 5.1.4. Система международной стандартизации оптических разъемов..........203 5.2. Параметры оптических разъемов...............................................203 5.2.1. Вносимые потери ......................................................................203 5.2.2. Схема физического контакта в оптических разъемах ........................205 5.2.3. Принцип отнесения потерь .........................................................206 5.2.4. Обратные отражения.................................................................208 5.3. Основные компоненты оптических разъемов и их конструктивные особенности.....................................................210 5.3.1. Наконечники вилок ..................................................................211 5.3.2. Элементы защиты от вращения цилиндрических наконечников и неправильного подключения вилок.....................................................214 5.3.3. Элементы и способы крепления вилки к кабелю .............................215 5.3.4. Хвостовики вилок .....................................................................218 5.3.5. Розетки ...................................................................................219 5.3.6. Защитные колпачки и крышки.....................................................223 5.3.7. Методы уменьшения потерь в оптических разъемах.........................225 5.4. Разъемы с обычной плотностью конструкции............................228 5.4.1. Разъемы типа SC ......................................................................228
Волоконнооптические подсистемы современных СКС 5.4.2. Разъемы типа ST ......................................................................231 5.4.3. Разъемы типа FC ......................................................................234 5.4.4. Разъемы типа MIC и ESCON ......................................................235 5.4.5. Разъемы типа SMA ...................................................................238 5.4.6. Разъемы типа DIN ....................................................................239 5.5. Разъемы с увеличенной плотностью конструкции .....................239 5.5.1. Конструкции с наконечниками диаметром 1,25 мм ..........................240 5.5.2. Малогабаритные разъемы с наконечниками диаметром 2,5 мм ..........245 5.5.3. Разъемы группового типа ...........................................................250 5.5.4. Конструкции без центрирующего наконечника ...............................252 5.6. Элементы разъемов специального назначения ..........................254 5.6.1. Переходные розетки ..................................................................257 5.6.2. Адаптеры на обнаженное волокно ................................................259 5.6.3. FMадаптер .............................................................................263 5.6.4. Аттенюаторы............................................................................264 5.6.5. Терминаторы............................................................................266 5.6.6. Вилкиперемычки .....................................................................267 5.6.7. MCPадаптеры .........................................................................269 5.6.8. Минипигтейлы ........................................................................270 5.7. Установка и монтаж элементов оптических разъемов ...............271 5.7.1. Особенности монтажа оптических разъемов в технике СКС ..................................................................................271 5.7.2. Формы исполнения элементной базы оптических разъемов...............272 5.7.3. Клеевые и механические методы фиксации волокна в наконечнике...................................................................................273 5.7.4. Иммерсионные разъемы.............................................................276 5.7.5. Технологии механического и сварного сращивания..........................278 5.8. Выводы.......................................................................................281 ГЛАВА 6. КОММУТАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ....................283 6.1. Общие положения .....................................................................283 6.1.1. Назначение..............................................................................283 6.1.2. Технические требования.............................................................284 6.1.3. Конструктивные особенности ......................................................285 6.1.4. Варианты организации внутренней разводки ..................................292
Содержание 9 6.2. Коммутационное оборудование стоечного типа .........................293 6.2.1. Коммутационные полки с фиксированным корпусом........................294 6.2.2. Коммутационные полки с подвижным корпусом ..............................295 6.2.3. Другие разновидности пассивного оптического коммутационного оборудования стоечного типа...............................................................296 6.3. Настенные муфты ......................................................................298 6.3.1. Классические конструкции .........................................................298 6.3.2. Особенности конструктивного исполнения ....................................299 6.3.3. Специальные конструкции..........................................................300 6.4. Информационные розетки .........................................................301 6.4.1. Общие положения ....................................................................301 6.4.2. Классические конструкции .........................................................302 6.4.3. Розетки мультимедиа .................................................................304 6.4.4. Многопортовые розетки абонентского уровня ................................306 6.5. Выводы.......................................................................................307 ГЛАВА 7. ШНУРОВЫЕ И ПРЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОПТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ ...................308 7.1. Шнуровые изделия общего назначения .....................................308 7.1.1. Коммутационные и оконечные шнуры ...........................................309 7.1.2. Монтажные шнуры ...................................................................311 7.1.3. Многоволоконные монтажные и разветвительные шнуры.................313 7.2. Шнуровые изделия специального назначения ...........................314 7.2.1. MCPшнуры ............................................................................314 7.2.2. Шнурыаттенюаторы .................................................................317 7.3. Претерминированные кабельные изделия .................................317 7.3.1. Претерминированные сборки и полки ...........................................318 7.3.2. Кабельные вставки....................................................................321 7.4. Шнуровые и кабельные изделия для выполнения измерений ....323 7.4.1. Нормализующие катушки ...........................................................323 7.4.2. Устройства оперативного подключения .........................................324 7.5. Выводы.......................................................................................325
Волоконнооптические подсистемы современных СКС ГЛАВА 8. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ .....................327 8.1. Системы пневматической прокладки ......................................... 327 8.1.1. Общие положения ....................................................................327 8.1.2. Техникоэкономические параметры систем пневматической прокладки ........................................................................................329 8.1.3. Система Blolite .........................................................................330 8.1.4. Системы Sirocco и FutureFlex......................................................334 8.1.5. Система RibboNet .....................................................................338 8.1.6. Микрокабели пневматической прокладки производителей кабельной продукции ........................................................................................340 8.1.7. Система JetNet.........................................................................342 8.2. Системы интерактивного управления и средства активной идентификации для оптической подсистемы .....................................343 8.2.1. Системы интерактивного управления............................................343 8.2.2. Системы активной идентификации соединений ...............................347 8.2.3. Системы идентификации активных портов .....................................348 8.3. Решения модульнокассетного типа...........................................349 8.3.1. Концепция создания и преимущества модульнокассетных решений ..........................................................................................352 8.3.2. Кассеты и их разновидности ........................................................353 8.3.3. Конструктивные особенности претерминированных сборок ..............358 8.3.4. Области и особенности применения .............................................361 8.4. Оборудование и элементы для восстановления защитных покрытий кабелей и оптических волокон .......................................... 363 8.4.1. Промежуточные муфты для подсистемы внешних магистралей .....................................................................................363 8.4.2. Элементы восстановления вторичного защитного покрытия..............367 8.4.3. Элементы защиты сварного сростка .............................................368 8.5. Компоненты для организации кабельных изделий оптической подсистемы СКС ...............................................................................371 8.5.1. Организаторы шнуров ...............................................................371 8.5.2. Системы кабельных каналов для прокладки волоконнооптических кабелей и шнуров ..............................................................................371 8.6. Выводы.......................................................................................373
Содержание 11 ГЛАВА 9. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ СВЕТОВОДОВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ ТРАКТОВ СКС .........................................................375 9.1. Общие положения .....................................................................376 9.1.1. Оптические и эксплуатационные характеристики полимерных световодов .......................................................................................376 9.1.2. Разновидности полимерных световодов .........................................378 9.2. Элементная база техники связи по полимерным волокнам .......380 9.2.1. Системные решения и коммутационное оборудование......................380 9.2.2. Кабельные изделия ...................................................................381 9.2.3. Оптические разъемы .................................................................383 9.3. Сетевое оборудование различных стандартов и тестирующие приборы ...................................................................387 9.3.1. Дальность связи и скорость передачи информации ..........................387 9.3.2. Активное оборудование и тестирующие приборы ............................388 9.4. Выводы.......................................................................................390 ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СРАЩИВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ...........................392 10.1. Общие положения ...................................................................392 10.2. Устройства скола волокна .......................................................393 10.2.1. Принцип действия механического скалывателя .............................393 10.2.2. Кинематические схемы механических скалывателей ......................394 10.2.3. Дополнительные сервисные возможности ....................................396 10.3. Сварочные аппараты................................................................398 10.3.1. Общие положения...................................................................398 10.3.2. Принцип действия ...................................................................399 10.3.3. Разновидности сварочных аппаратов...........................................400 10.3.4. Методы юстировки световодов и оценки потерь в сростке ...............401 10.3.5. Конструктивные особенности ....................................................405 10.3.6. Малогабаритные сварочные аппараты ........................................409 10.4. Механические неразъемные соединители................................410 10.4.1. Назначение, параметры и области применения .............................410
Волоконнооптические подсистемы современных СКС 10.4.2. Конструктивные особенности ....................................................411 10.5. Выводы.....................................................................................415 ГЛАВА 11. ИЗМЕРЕНИЯ В ОПТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЕ СКС ........................................................................416 11.1. Общие положения ...................................................................416 11.1.1. Назначение и виды измерений ...................................................416 11.1.2. Контролируемые параметры......................................................417 11.1.3. Объекты тестирования.............................................................420 11.1.4. Оптические измерительные приборы и области их применения в СКС .............................................................................................422 11.1.5. Принципы выполнения измерений затухания оптических линий и компонентов СКС ...........................................................................425 11.1.6. Документирование результатов измерений...................................427 11.2. Определение затухания с помощью измерителей оптических потерь .............................................................................428 11.2.1. Общие положения...................................................................428 11.2.2. Принцип вынесенного интерфейса .............................................429 11.2.3. Метод вносимых потерь и его канонические разновидности.............430 11.2.4. Метод сопряжения волокон.......................................................435 11.2.5. Метод обрыва.........................................................................436 11.2.6. Дополнительные требования к измерителю оптических потерь ........437 11.2.7. Принципы подключения измерителя к контролируемому объекту ..... 440 11.3. Особенности применения метода вносимых потерь при измерениях комплексных объектов СКС и их компонентов.......445 11.3.1. Работа со шнуровыми изделиями ...............................................445 11.3.2. Согласование типов разъемов ...................................................449 11.3.3. Особенности задания опорного значения при работе с двухканальными измерительными приборами .......................................450 11.3.4. Тестирование объектов с оптическим интерфейсом MTRJ двухканальными измерительными приборами .........................................451 11.3.5. Тестирование объектов с оптическим интерфейсом MTRJ одноканальным измерительным прибором .............................................454 11.4. Приборы для верификации линий и компонентов оптической подсистемы СКС ............................................................455
Содержание 13 11.4.1. Оптические тестеры ................................................................455 11.4.2. Прочие разновидности верифицирующего измерительного оборудования ...................................................................................457 11.5. Приборы для сертификации линий оптической подсистемы СКС ...............................................................................458 11.5.1. Автоматические измерители ......................................................458 11.5.2. Приставки к кабельным сканерам ..............................................459 11.6. Рефлектометрические измерения ............................................460 11.6.1. Метод обратного рассеяния ......................................................460 11.6.2. Оптические рефлектометры ......................................................461 11.6.3. Рефлектограмма и основные принципы ее анализа ........................463 11.6.4. Конструкция импульсных рэлеевских рефлектометров и их функциональные возможности.......................................................466 11.6.5. Особенности рефлектометров для применения в области СКС и ЛВС .............................................................................................469 11.7. Приборы и устройства для визуального контроля ...................470 11.7.1. Микроскопы ..........................................................................471 11.7.2. Контрольные оптические микроскопы .........................................475 11.7.3. Телевизионные микроскопы ......................................................477 11.7.4. Визуализаторы дефектов ..........................................................480 11.7.5. Дополнительные функциональные возможности визуализатора .......486 11.8. Выводы.....................................................................................487 ГЛАВА 12. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ АКТИВНОЕ СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ С ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ТЕХНИКЕ СКС..............490 12.1. Оборудование ЛВС инсталляционного типа............................492 12.1.1. Общие принципы построения инсталляционных устройств..............492 12.1.2. Особенности реализации оптических портов ................................497 12.1.3. Инсталляционные микроконцентраторы и микрокоммутаторы .........500 12.1.4. Особенности электропитания инсталляционных устройств..............502 12.1.5. Экономические аспекты применения инсталляционных приборов ....503 12.2. Оборудование ЛВС неинсталляционного типа ........................505 12.2.1. Общие положения...................................................................505 12.2.2. Устройства для применения на рабочих местах пользователей .........508
Волоконнооптические подсистемы современных СКС 12.2.3. Устройства для установки в технических помещениях.....................511 12.2.4. Дополнительные сервисные возможности ....................................514 12.3. Прочие активные оптические сетевые устройства ...................516 12.3.1. Системы открытой оптической связи ..........................................516 12.3.2. Кабельные сборки активного типа ..............................................518 12.4. Выводы.....................................................................................519 ГЛАВА 13. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИХ ТРАКТОВ РАЗЛИЧНЫХ ПОДСИСТЕМ СКС .................................520 13.1. Схемы соединения групповых устройств основных разновидностей сетевого оборудования и их потребности в ресурсах кабельных трактов СКС ..................................................521 13.1.1. Оборудование ЛВС .................................................................522 13.1.2. Оборудование УПАТС .............................................................524 13.1.3. Потребность в ресурсах кабельных трактов СКС сетевого оборудования с волоконнооптическим интерфейсом ...............................524 13.2. Принципы выбора типа и категории волокон магистральных кабелей.....................................................................527 13.2.1. Общие положения...................................................................527 13.2.2. Область применения одномодовых оптических кабелей ..................528 13.2.3. Выбор типа волокна для организации коротких магистральных линий ..............................................................................................529 13.2.4. Область применения волокон категории ОМ1 ..............................531 13.2.5. Рекомендованные области применения волокон различных типов .... 535 13.3. Принципы выбора проектных решений при построении магистральных оптических линий .....................................................536 13.3.1. Выбор трасс прокладки ............................................................536 13.3.2. Особенности проектирования линейной части подсистемы внешних магистралей .........................................................................536 13.4. Расчет линейных оптических кабелей магистральных подсистем ..........................................................................................538 13.4.1. Расчет емкости и количества кабелей подсистемы внутренних магистралей .....................................................................................538 13.4.2. Обоснование выбора емкости кабелей подсистемы внешних магистралей .....................................................................................540
Содержание 15 13.4.3. Выбор конструктивного исполнения кабелей подсистемы внешних магистралей .........................................................................541 13.4.4. Определение величины расхода кабелей, затрачиваемого на реализацию подсистемы внешних магистралей....................................542 13.5. Особенности построения оптической проводки на пользовательском уровне .............................................................543 13.5.1. Выбор типа ОВ линейных кабелей..............................................543 13.5.2. Определение величины расхода линейного кабеля.........................546 13.6. Расчет оптических параметров тракта передачи информации ......................................................................................546 13.6.1. Оценка ширины полосы пропускания многомодового оптического тракта ............................................................................547 13.6.2. Оценка величины затухания оптического тракта ...........................548 13.6.3. Расчет предельной длины многомодового тракта ...........................549 13.7. Определение нагрузок, действующих на кабель в процессе его затягивания в каналы кабельной канализации, и способы их минимизации ...............................................................557 13.7.1. Разновидности нагрузок ...........................................................557 13.7.2. Расчет ожидаемого усилия тяжения ............................................562 13.7.3. Методы уменьшения усилия тяжения ..........................................565 13.8. Проектирование коммутационного поля в технических помещениях................................................................568 13.8.1. Общие положения...................................................................568 13.8.2. Расчет коммутационного оборудования .......................................568 13.8.3. Расчет аксессуаров коммутационного оборудования и шнуровых изделий...........................................................................573 13.9. Обеспечение надежности магистральных трактов передачи информации .......................................................................574 13.9.1. Организационные и проектные мероприятия ................................574 13.9.2. Резервирование в СКС.............................................................575 13.10. Оценка целесообразности применения разветвительной муфты при построении оптических линий подсистемы внешних магистралей ....................................................579 13.11. Выводы...................................................................................583
Волоконнооптические подсистемы современных СКС ГЛАВА 14. СРОИТЕЛЬСТВО ОПТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ СКС .......................................................................586 14.1. Общие положения ...................................................................586 14.1.1. Задачи и особенности строительства...........................................586 14.1.2. Подготовительные работы ........................................................587 14.1.3. Транспортировка и хранение оптических кабелей ..........................587 14.1.4. Техника безопасности и охрана труда при проведении монтажных работ ..............................................................................588 14.2. Прокладка оптических кабелей подсистемы внешних магистралей ......................................................................................590 14.2.1. Общие положения...................................................................590 14.2.2. Прокладка оптических кабелей в кабельную канализацию ..............592 14.2.3. Прямая прокладка кабеля в грунт...............................................593 14.3. Прокладка оптических кабелей внутри здания ........................597 14.3.1. Общие положения...................................................................597 14.3.2. Особенности прокладки по различным видам каналов ....................598 14.3.3. Крепление кабелей..................................................................598 14.4. Монтаж элементов оптических разъемов на линейных кабелях .........................................................................599 14.4.1. Подготовительный этап монтажа ...............................................599 14.4.2. Основной этап монтажа ...........................................................601 14.5. Выводы.....................................................................................602 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................603 ГЛОССАРИЙ....................................................................................607 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................615
CWDM Сorse wavelength division Неплотное спектральное multiplexing разделение DSFволокно dispersion shifted fiber Волокно со смещенной дисперсией DWDM Dense wavelength division Плотное спектральное multiplexing разделение EIA Electronic Industries Alliance Ассоциация изготовителей электронного оборудования ETSI European Telecommunication Европейский институт Standard Institut стандартизации в области электросвязи FTTD Fibre to the desk Волокно до рабочего места FTTH Fibre to the home Волокно до здания FTTO Fibre to the office Волокно до офиса (комнаты) ITU International Международный союз Telecommunication Union электросвязи JIS Japanise Industrial Standard Японский промышленный стандарт MCPшнур mode condition patchcord Волоконнооптический шнур со смещением от оси волокна точки ввода оптического излучения MM Multimode Многомодовый NZDSFвоnonzero dispersion shifted Оптическое волокно с нулевой локно fiber смещенной дисперсией SFF Small Form Factor Малогабаритный оптический разъем SM Singlemode Одномодовый TIA Telecommunications Industry Ассоциация изготовителей Assotiation телекоммуникационного оборудования СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
Волоконнооптические подсистемы современных СКС ГТС Городская телефонная сеть ЖК Жидкокристаллический ИВС Информационновычислительная система ИК Инфракрасный ИР Информационная розетка ИТ Информационная технология КДЗС Комплект деталей защиты сростка (волоконных световодов) ЛВС Локальная вычислительная сеть МЭК Международная электротехническая комиссия ОВ Оптическое волокно ОК Оптический кабель ОР Оптический разъем ПВХ Поливинилхлорид ПК Персональный компьютер ПО Программное обеспечение ПОВ Полимерное оптическое волокно ПЭ Полиэтилен СД Светодиод СКС Структурированная кабельная система ТУ Технические условия УЗК Устройство заготовки каналов УПАТС Учрежденческопроизводственная автоматическая телефонная станция УФ Ультрафиолетовый
Современный этап развития индустриального общества характеризуется стремительным возрастанием степени автоматизации офисных зданий и промышленных предприятий различного назначения. Этот процесс влечет за собой появление новых информационных сервисов и совершенствование традиционных, что сопровождается бурным увеличением объемов информации самого разнообразного вида, передаваемой по каналам связи ИВС предприятия. В этих условиях традиционные линии, тракт которых реализован с использованием коаксиальных кабелей и кабелей на основе витых пар, быстро приходят к пределу своей пропускной способности. Естественным выходом из сложившейся ситуации является массовое использование волоконнооптической техники, которая позволяет создать существенно более широкополосный канал связи с достаточной для рассматриваемой области протяженностью. Начиная с 90х гг. прошлого столетия стандартом «дефакто» стала реализация пассивной части физического уровня ИВС предприятия в форме структурированной кабельной проводки. Действующие редакции международного, европейского и американского стандартов СКС допускают на равных правах использование при реализации конкретного проекта витопарной и оптической элементной базы. В настоящее время главенствующую роль в подавляющем большинстве проектов закономерным образом играют решения, реализуемые на базе кабелей из витых пар. Однако рост масштабов СКС, характерный для рубежа тысячелетий, а также массовое внедрение приложений с гигабитными и мультигигабитными скоростями передачи информации стимулируют ускоренные темпы внедрения волоконнооптической техники в эту область информационных технологий. Результаты маркетинговых исследований показывают, что в общем объеме элементной базы, затрачиваемой на реализацию типового проекта, доля оптических компонентов достигает в денежном выражении в некоторых случаях 20% и на протяжении последних нескольких лет имеет в среднем устойчивую тенденцию к росту. Закономерным результатом перечисленных выше тенденций является то, что оптическая техника связи перестала быть уделом немногочисленной группы элитарных специалистов и становится продукцией массового использоваВВЕДЕНИЕ
Волоконнооптические подсистемы современных СКС ния. Однако, несмотря на все достижения техники, волоконнооптическая элементная база остается продуктом высоких технологий, и работа с ней требует от инженернотехнического персонала соответствующего уровня квалификации. Подготовка таких специалистов немыслима без наличия специальной технической литературы. К настоящему времени из печати вышло значительное количество работ на русском языке, в которых рассмотрены различные теоретические и практические проблемы, возникающие в процессе разработки элементной базы, выполнения расчетов ожидаемых параметров, строительства и последующей эксплуатации волоконнооптических систем связи в широком смысле этого термина и их линейных сооружений в частности. Однако известные автору книги и статьи в подавляющей своей массе посвящены вопросам, касающимся волоконнооптических линий, которые строятся в процессе развития сети связи общего пользования или же эксплуатируются в составе ведомственных и крупных корпоративных сетей. Информация, относящаяся к проблемам, возникающим и решаемым в процессе проектирования, построения и последующей реализации оптической части структурированной проводки, представлена в форме разделов книг по СКС (в подавляющем большинстве небольших, исключением на фоне основной массы монографий выглядит работа [313]) и разбросана по немногочисленным журнальным публикациям. Такое положение дел представляется вполне естественным и является адекватным той доле, которая волоконнооптическая подсистема занимает сейчас в проекте СКС, однако совершенно не соответствует темпам роста популярности оптических решений и тому месту, которое волоконнооптическая техника имеет уже сейчас и тем более будет играть в самом ближайшем будущем. Совокупность описанных обстоятельств приводит к тому, что потребность в литературе, в систематизированном виде раскрывающей основные принципы построения волоконнооптической части структурированной проводки и сопутствующей ей инфраструктуры, начинает ощущаться достаточно остро. Целью передаваемой в руки читателей работы является попытка комплексного решения с единых позиций по крайней мере части проблем, с которыми сталкиваются инженернотехнический персонал, сотрудники проектных отделов и отделов продаж в процессе своей повседневной деятельности в области оптической подсистемы структурированной проводки. Автор не впервые обращается к данной теме. На протяжении последних пяти лет им был написан цикл статей в журналах «LAN», «Вестник связи» и «ФотонЭкспресс». В систематизированном виде проблемы техники оптической связи на уровне ИВС предприятия рассматривались в опубликованной в 1998 г. монографии [1], в которой целенаправленно затрагивался ряд вопросов, относящихся к технике СКС. Фокусной аудиторией этой работы были выбраны специалисты по ЛВС. Книга была хорошо встречена читателями, а ее тираж был достаточно быстро распродан. Однако потребность в такой узкоспециализированной тех
Введение 21 нической литературе сохранилась, о чем свидетельствуют постоянные запросы о приобретении указанной книги. Одновременно обсуждение монографии с читателями и поступающие по различным каналам отзывы показали, что стремительное развитие как самой волоконнооптической техники, так и компьютерных технологий требует адекватного достигнутому техническому уровню отражения в новом издании. Принимая во внимание эти обстоятельства и с учетом новых реалий имеющийся материал был радикально переработан и дополнен. Можно констатировать, что объем внесенных изменений оказался настолько велик, что привел к появлению фактически новой книги. Большой объем внесенных изменений учтен, в частности, при выборе названия работы. Кроме того, с учетом ясно обозначившейся в отрасли специализации была несколько скорректирована целевая аудитория читателей, которыми считаются преимущественно специалисты по структурированным кабельным системам. Основой материала, выносимого на суд читателей, является опыт, накопленный автором: в процессе выполнения опытноконструкторских и проектных работ в отраслевых НИИ Министерства связи и Министерства радиопромышленности (в период с 1977 по 1995 г.); во время работы с СКС SYSТIМАХ (в 1995–1997 гг.); при выполнении ряда проектов построения информационновычислительных систем, реализованных департаментом сетевых технологий компании АйТи; в процессе создания, развития и продвижения первой российской структурированной кабельной системы АйТиСКС (начиная с 1996 г.); при чтении курсов подготовки сертифицированных инженеров АйТиСКС (в 1996–1998 гг.) и проектирования кабельных систем (начиная с 2001 г.) в Академии АйТи. Использовалась также информация, почерпнутая из монографий отечественных и иностранных авторов, русскоязычных и зарубежных периодических изданий, материалы семинаров и Интернетресурсы производителей СКС и волоконнооптической техники. Часть положений была выработана в результате многочисленных официальных и неофициальных дискуссий о проблемах оптической техники преимущественно к ЛВС и структурированной проводке. Монография в своей содержательной части состоит из четырнадцати глав. В первой главе, которая носит вспомогательный характер, даны основные сведения о структуре СКС и базовых ограничениях стандартов на длины кабельных трактов различных подсистем. Определены принципы администрирования проводки и правила коммутации отдельных стационарных линий. Показано, что на допустимую длину тракта наряду с областью применения
Волоконнооптические подсистемы современных СКС заметное влияние оказывает также тип поддерживаемого приложения. Обоснована основная область применения оптической техники в СКС. Вторая глава посвящена процессам, происходящим во время передачи оптического излучения по волоконному световоду, и основным особенностям оптического волокна как направляющей системы электромагнитных колебаний. Учет данных особенностей позволяет оптимизировать конструкцию сетевой аппаратуры и увеличить эффективность реализации структурированной проводки как технического объекта. В третьей главе представлены система международной стандартизации оптических волокон и ее связь со стандартами СКС. Рассмотрены конструктивные особенности широкополосных многомодовых волокон для работы с лазерными передатчиками. Обсуждаются первичные и вторичные защитные покрытия световодов, которые обеспечивают им необходимый уровень эксплуатационной надежности. В четвертой главе рассмотрены оптические кабели, применяемые для построения линейной части отдельных подсистем структурированной проводки и изготовления различных шнуровых изделий, в том числе их конструктивные особенности, области применения, принципы кодировки и маркировки. В пятой главе выполнен анализ параметров и особенностей технической реализации оптических разъемов как второго, наряду с оптическими кабелями, важнейшего составного компонента оптического тракта передачи. Наряду с классическими разъемами SC и ST рассмотрены перспективные разработки малогабаритных изделий. Отдельно приведены данные по компонентам специального назначения, которые существенно расширяют функциональные возможности структурированной проводки и конструктивно оформлены в виде элементов разъемного соединителя волокон. Темой шестой главы является оптическое коммутационное оборудование, предназначенное для установки в технических помещениях различного уровня и на рабочих местах пользователей. В седьмой главе рассмотрены шнуровые и претерминированные изделия общего и специального назначения, используемые в процессе построения и эксплуатации оптической подсистемы СКС. Восьмая глава посвящена дополнительному оборудованию, применение которого ускоряет отдельные этапы строительства оптической подсистемы структурированной проводки, делает процесс ее эксплуатации более удобным, а саму систему – более надежной. В девятой главе рассмотрены технические характеристики полимерного оптического волокна и его особенности как среды передачи. Обсуждаются перспективы применения полимерных световодов для построения оптических подсистем СКС. Технологическому оборудованию, используемому в процессе построения оптических подсистем СКС, посвящена десятая глава. В ней рассматриваются
Введение 23 инструменты и приспособления, применяемые в процессе оконцевания световодов вилками оптических разъемов и сращивания волокон в промежуточных муфтах. Темой одиннадцатой главы является измерение параметров оптических трактов СКС и отдельных их компонентов на разных стадиях строительства и эксплуатации кабельной системы. Обсуждаются методы тестирования и технические особенности реализующих их измерительных приборов. В двенадцатой главе рассмотрено активное сетевое оборудование с оптическим интерфейсом, включаемое некоторыми производителями СКС в состав поставляемого ими продукта. Темой тринадцатой главы являются вопросы проектирования оптических кабельных трактов и коммутационного оборудования СКС на уровне горизонтальной и магистральных подсистем на телекоммуникационной стадии. В перечень рассматриваемых вопросов включены сведения о выборе конструктивного оформления отдельных компонентов тракта передачи. Некоторые аспекты монтажа оптической подсистемы СКС рассмотрены в четырнадцатой главе. Для облегчения работы над текстом книги в нее введен глоссарий с толкованием основных терминов, использованных в процессе изложения материала. Автор приводит также достаточно обширный перечень специальной литературы, относящейся к теме данной монографии. Это позволит читателю углубить свои знания, обратившись к оригиналам использованных в работе первоисточников. Книга адресуется широкому кругу специалистов, деятельность которых тем или иным образом связана с проектированием, реализацией и эксплуатацией волоконнооптических подсистем структурированной проводки. Работа ориентирована преимущественно на сотрудников проектных и инсталляционных отделов системных интеграторов, которые по роду своей деятельности тем или иным образом связаны с проектированием и практической реализацией проектов кабельной проводки. Автор надеется, что приводимая в монографии информация может представить интерес для сотрудников технических отделов организаций, занимающихся эксплуатацией СКС. Возможно, она окажется полезной для широкого круга специалистов, интересующихся принципами построения структурированной проводки и ее оптической подсистемы, а также различными аспектами применения волоконнооптической техники для решения задач передачи информации. Автор книги надеется, что ее содержание поможет читателям как в плане приобретения новых специальных знаний, так и в плане расширения кругозора. Студенты профильных высших и средних специальных учебных заведений, а также слушатели факультетов повышения квалификации высшей школы и учебных центров негосударственного послевузовского образования смогут использовать книгу в качестве учебного пособия в процессе изучения курсов ли
Волоконнооптические подсистемы современных СКС ний связи, компьютерных сетей и аналогичных им дисциплин, а также выполнения зачетных работ вплоть до написания курсовых и дипломных проектов. Уровень сложности при изложении материала рассчитан на специалиста, который: имеет высшее или среднее специальное профильное образование и владеет базовыми знаниями в области передачи и обработки информации; знаком с элементной базой, правилами построения кабельных трактов различного вида и стандартами СКС; прошел обучение основам техники структурированных кабельных систем в объеме краткосрочных фирменных курсов производителя СКС. Одной из проблем, с которой неизбежно сталкивается любой автор, пишущий практически на любую тему построения и эксплуатации структурированной проводки (за исключением, может быть, маркетинговых аспектов этой области техники), является выбор подходящей терминологии. На момент завершения работы над монографией такая терминология еще далеко не установилась, а правила использования и толкования отдельных терминов вызывают многочисленные дискуссии среди специалистов, доходящие иногда до бурных дебатов. В таких условиях опасность внедрения в технический язык неудачных терминов достаточно велика. В данной работе для минимизации рисков использования терминологически неудачных обозначений был применен следующий подход. В тексте книги исходя из принципа соблюдения преемственности с ранними работами автора, которые в целом были положительно восприняты читателями, применялись в основном технические термины, использованные в монографиях [2 , 3]. При рассмотрении многих вопросов была задействована терминология, содержащаяся в известных отечественных нормативнотехнических документах, в частности ГОСТ 2546282 [4 ] и ГОСТ 2681486 [5 ]. Количество новых терминов целенаправленно сведено до минимума, и вводились они только в тех ситуациях, когда это было безусловно необходимо. Кроме того, при первом упоминании нового термина по возможности приводится его эквивалент, принятый в иностранной научнотехнической литературе. Автор полностью отдает себе отчет в том, что изза обширности самого технического направления «Структурированные кабельные системы», высоких темпов научнотехнического прогресса в области элементной базы и разнообразия задач, возникающих в процессе построения волоконнооптической подсистемы СКС, часть проблем может быть затронута очень бегло или даже не упомянута вообще. Более того, большой объем материала, который был переработан в процессе подготовки монографии к печати, естественным образом увеличивает риск появления в ней различных неточностей или даже ошибок. Поэтому любые конструктивные предложения, замечания и пожелания будут восприняты с благодарностью, рассмотрены по существу и использованы для улучшения содержания книги.
Доступ онлайн
В корзину