Волоконно-оптические подсистемы современных СКС

А.Б. Семенов

Волоконнооптические

подсистемы

современных СКС

Москва

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., ил.

ISBN 598453025В 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.

© Семенов А. Б.

ISBN 5984530252 (АйТи)
© Академия АйТи
© Оформление, издание ДМК Пресс

2

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