Применение волс в вычислительных сетях
Наряду со строительством глобальных сетей связи оптическое волокно широко используется при создании локальных вычислительных сетей (ЛВС).
Фирма «ВИМКОМ ОПТИК», занимаясь автоматизацией и электронными технологиями, разрабатывает и устанавливает локальные и магистральные сети Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, ATM/SDH с применением оптических линий связи. Фирма «ВИМКОМ ОПТИК» делает это по трем причинам. Во-первых, это выгодно. При установке протяженных сегментов сети не требуются повторители. Во-вторых, это надежно. В оптических линиях связи очень низкий уровень шумов, что позволяет передавать информацию с коэффициентом ошибок не более 10**(-10). В третьих, это перспективно. Волоконно-оптические линии связи позволяют наращивать вычислительные возможности сети без замены кабельных коммуникаций. Для этого нужно просто установить более быстродействующие передатчики и приемники. Это важно для тех пользователей, кто ориентируется на развитие своей ЛВС.
Кабель для связи сегментов сети стоит недорого, но работы по его прокладке могут составить самую крупную статью расходов по установке сети. Потребуется труд не только техников-кабельщиков, но и целой команды строителей (штукатуров, маляров, электриков), что обойдется недешево, если учесть возрастающую стоимость ручного труда. Основные топологии ЛВС: «шина», «звезда», «кольцо». В настоящее время оптическое волокно сложно использовать при строительстве общей шины, но его удобно использовать для связи «точка-точка», применяемой в топологии «звезда» и «кольцо».
Схема ВОЛС, применяемых, в частности, в ЛВС, устроена следующим образом:
Электрический сигнал идет от сетевого контроллера, устанавливаемого в рабочую станцию или сервер (например, сетевой контроллер Ethernet), затем поступает на электрический вход трансивера (например, оптический трансивер ISOLAN 3Com), который преобразует электрический сигнал в оптический. Оптический кабель (например, ОКГ-50-2) присоединяется к оптическим разъемам трансивера с помощью оптических соединителей (например, ST).
- ВОЛС внутри одного здания. В этом случае для связи применяется двухволоконный ОК (типа «Лапша»), который при необходимости может быть проложен в трубке ПНД-32 под фальш-полом или вдоль стен в декоративных коробах. Все работы могут быть произведены самим заказчиком, если поставляемый кабель будет оконцован соответствующими коннекторами.
- ВОЛС между зданиями строится с прокладкой ВОК либо по колодцам кабельных коммуникаций, либо путем подвеса ВОК между опорами. В этом случае необходимо обеспечить сопряжение толстого многоволоконного кабеля с оптическими трансиверами. Для этого используют кабельные муфты, в которых производится разделка концов ВОК, идентификация волокон и оконцевание волокон коннекторами, соответствующими выбранным трансиверам. Эту работу можно выполнить несколькими способами.
- Можно заказать ВОК в специальном исполнении Break-Out. Это более дорогой вариант, зато кабель можно сразу оконцевать оптическими коннекторами, вывести из муфты оконцованные модули (шнуры, подобные монтажным проводам) и подключить их к приемо-передающей аппаратуре.
- Можно приварить к разделанным в кабельной муфте волокнам оптические шнуры с коннекторами на одном конце (pig tail). Длина pig tail выбирается из соображений удобства для пользователя (например, 3 м).
- Можно оконцевать волокна коннекторами и воткнуть коннекторы изнутри в оптические розетки (coupling), вмонтированные в стенку кабельной муфты. Снаружи в coupling втыкается коннектор оптического шнура, ведущего к приемо-передающей аппаратуре.
Возможны и другие способы стыковки ВОК с оптическими трансиверами. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. В практике специалистов фирмы «ВИМКОМ ОПТИК» получил распространение третий способ, так как он экономичен, надежен, обеспечивает малые вносимые оптические потери за счет применения розеток и коннекторов с керамическими элементами, а также удобен для пользователей.
Особо следует сказать о необходимости оптического кросс-коннекта.
Следует отметить, что за последние годы разработано несколько способов сращивания оптических волокон. Универсальным считается способ сращивания волокон путем сварки на специальном аппарате. Такие аппараты производят фирмы: BICC(Великобритания), Ericsson (Швеция), Fujikura, Sumitomo(Япония). Высокая стоимость сварочных аппаратов стала причиной создания альтернативных технологий сращивания оптических волокон.
Например, для быстрого соединения волокон сейчас используются специально разработанные фирмой 3М механические «сплайсы» (splice). Это пластиковые устройства размерами 40x7x4 мм, состоящие из двух частей: корпуса и крышки. Внутри корпуса находится специальный желоб, в который с разных сторон вставляются соединяемые волокна. Затем надевается крышка, являющаяся одновременно замком. Особая конструкция «сплайса» надежно центрирует волокна. Получается герметичное и качественное соединение волокон с потерями на стыке ~ 0.1 dB. Такие «сплайсы» особенно удобны при быстром восстановлении повреждений ВОЛС. Время на соединение двух волокон не превышает 30 секунд после того как волокна подготовлены (снято защитное покрытие, сделан строго перпендикулярный скол). Монтаж ведется без применения клея и специального оборудования, что очень удобно при работе в труднодоступном месте (например, в кабельном колодце).
Фирма SIECOR предлагает другую технологию сращивания волокон, при которой волокна вводятся в прецизионную втулку. В месте стыка волокон внутри втулки помещен гель на основе силикона высокой прозрачности с показателем преломления, близким к показателю преломления оптического волокна. Этот гель обеспечивает оптический контакт между торцами сращиваемых волокон и одновременно герметизирует место стыка.
Другие способы сращивания менее распространены, мы на них останавливаться не будем.
Монтаж оптических линий связи фирма «ВИМКОМ ОПТИК» проводит с помощью сварочного аппарата фирмы «Sumitomo» type 35 SE. Этот аппарат позволяет сваривать любые типы волокон в ручном и автоматическом режимах, тестирует волокно перед сваркой, устанавливает оптимальные параметр работы, оценивает качество поверхностей волокон перед сваркой, измеряет потери в месте соединений волокон и,если это необходимо, дает команду повторить сварку. Кроме этого аппарат защищает место сварки специальной гильзой и проверяет на прочность сварное соединение. Аппарат позволяет сваривать одномодовые и многомодовые волокна с потерями 0.01dB, что является превосходным результатом. Особо хочется сказать о специально разработанной методике оценки качества сварки. В аппаратах других конструкций, например BICC, волокно изгибается, и в месте изгиба свариваемого волокна водится излучение лазера, которое регистрируется в месте изгиба второго свариваемого волокна фотоприемником. При таком способе измерений волокно подвергается чрезмерной деформации изгиба, что может привести к образованию трещин на этом участке волокна. Sumitomo проводит измерения неразрушающим способом на основе обработки видеоинформации по специально разработанным алгоритмам.
Для некоторых специальных применений оптические волокна выпускаются с особым покрытием оболочки или со сложным профилем показателя преломления на границе «жила-оболочка». В такие волокна очень трудно ввести зондирующее излучение в области изгиба. Для аппаратов Sumitomo работа со специальными волокнами не вызывает затруднений. Подобные аппараты довольно дороги, но мы работаем именно на таких аппаратах. Этим достигаются две цели: 1) высокое качество сварки, 2) высокая скорость работ, что немаловажно при выполнении ответственных заказов (срочная ликвидация аварии на магистральной линии связи).
В процессе монтажа ВОЛС осуществляется тестирование линии с помощью оптического рефлектометра. По мнению специалистов «ВИМКОМ ОПТИК» одним из наиболее приспособленных аппаратов для этих целей является мини-рефлектометр фирмы Ando AQ7220. Легкий и компактный (340х235х100 мм,4.6 кг с встроенной батареей на 3-4 часа работы), он особенно удобен для работы в полевых условиях. Прибор имеет внутреннюю память, 3.5″ дисковод, жесткий диск (дополнительно).
Прирост объема продаж приводит к значительному снижению стоимости всех компонентов ВОЛС, а новые технологии строительства оптических сетей позволяют создавать высоконадежные телекоммуникации.
Автор: Спирин Алексей Алексеевич
Начальник Департамента волоконно-оптических линий связи
фирмы «ВИМКОМ ОПТИК»
Тел. : (095) 176-7209, 306-4101 (доб.160,140)
Факс : (095) 368-41217. Литература
- «Волоконно-оптические системы передачи и кабели» Справочник. под ред. Гроднева И.И., Мурадяна А.Г., Шарафутдинова Р.М. и др.,М., Радио и связь, 1993
- «Волоконно-оптическая техника», Технико-коммерческий сборник. М., АО ВОТ, N1, 1993.
- Гольдфарб «Волоконно-оптические кабели» Итоги науки и техники, сер. «Связь», т.6, 1990.
- «Волоконно-оптические линии связи» Справочник. под ред. Свечникова С.В. и Андрушко Л.М., Киев «Тэхника», 1988
- «Зарубежная техника связи», сер. «Телефония, телеграфия, передача данных», ЭИ вып. 11-12, 1991
- Иностранная техника и экономика средств связи, вып. 5-6, 1990
- Морозов «Оптические кабели», Вестник связи, N 3,4,7,9, 1993
- Десурвир «Световая связь: пятое поколение», В мире науки,N 3, 1992
- Гроднев И.И. «Глобальное кольцо волоконно-оптической связи»
- Кабельная техника, N 3, 1993
- Козелев А.И. «Анализ состояния и перспектив развития цифровых сетей связи на основе наземных и подводных волоконно-оптических систем передачи с учетом строительства ТСЛ», Зарубежная радиоэлектроника, 1993
- Ross F.E. «FDDI — An Overview», Proc. COMPCON
- Spring’87, San Francisco, Ca, pp. 434-440, 1987.
- Ross F.E., Hamstra J.R. «Forging FDDI» (Ковка FDDI), IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 11, no.7, Feb., pp. 181-190, 1993
- Balaji Kumar, «Broadband Communications», McGraw-Hill Series on Compute Communications, 1995
- Uyless Black, «ATM: Foundation for Broadband Networks», Prentice Hall PTR, 1995
- The Synchronous Digital Hierarchy (SDH), in «Telecommunication Engineering’s Reference Book»,edited by Fraidoon Mazda, Butterworth-Heinemann Ltd, pp.42/3-42/27, 1993