Часто у знакомых системных администраторов, не сталкивавшихся раньше с оптическим волокном, возникают вопросы, как и какое оборудование необходимо для организации соединения. Немного почитав, становится понятно, что нужен оптический трансивер. В этой обзорной статье я напишу основные характеристики оптических модулей для приема/передачи информации, расскажу основные моменты, связанные с их использованием, и приложу много наглядных изображений с ними. Осторожно, под катом много трафика, делал кучу своих собственных фотографий.
Что и зачем
Сегодня практически любое сетевое оборудование для передачи данных в сетях Ethernet, предоставляющее возможность подключения через оптическое волокно, имеет оптические порты. В них устанавливаются оптические модули, в которые уже может подключаться волокно. В каждый модуль встроен оптический передатчик (лазер) и приемник (фотоприемник). При классической передаче данных с их использованием предполагается использовать два оптических волокна - одно для приема, другое для передачи. На изображении снизу представлен коммутатор с оптическими портами и установленными модулями.
Вот об этих маленьких электронных штуковинах дальше и пойдет речь.
Виды оптических модулей
Периодически возникают вопросы, какой же оптический приемопередатчик нужен в конкретной ситуации. Если перед глазами оказывается прайслист какой-либо, то просто разбегаются глаза от обилия всевозможных наименований. Попробую прояснить, что же значат различные буквы и цифры в названии модулей и что же из них вам может понадобиться. Оптические модули различаются формфактором (GBIC, SFP, X2...), типом технологии («прямые», CWDM, WDM, DWDM...), мощностью (в дицебелах), разъемами (FC, LC, SC).Различные формфакторы
В первую очередь модули различаются своими формфакторами. Немного расскажу про различные варианты.GBIC
GigaBit Interface Converter, активно использовался в 2000-х. Самый первый промышленно стандартизованный формат модулей. Очень часто применялся при передачи через многомодовые волокна. Сейчас же практически не используется в силу своих размеров. У меня осталась одна старая циска 3500, еще без поддержки CEF, в которой можно воспользоваться данными модулями. На изображении снизу два GBIC-модуля 1000Base-LX и 1000Base-T:
SFP
Small Form-factor Pluggable, наследник GBIC. Наверно самый распространенный на сегодняшний день формат, гораздо удобнее в силу меньших размеров. Такой формфактор позволил значительно увеличить плотность портов на сетевом оборудовании. Благодаря таким размерам стало возможно реализовать до 52 оптических портов на одной железке в один юнит. Используется для передачи данных на скоростях 100Mbits, 1000Mbits. На изображении снизу коммутатор с оптическими портами и пара модулей 1000Base-LX и 1000Base-T.
SFP+
Enhanced Small Form-factor Pluggable. Имеют идеентичный SFP размер. Схожий размер позволил сделать оборудование с портами, поддерживающими обычные SFP и SFP+. Такие порты могут работать в режимах 1000Base/10GBase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Малые размеры придали некоторые особенности - для дальнобойных модулей бывают случаи слишком сильного нагрева. Поэтому для передачи более чем на 80 км таких модулей пока нет. На картинке снизу два модуля SFP+ - CWDM и обычный 10GEBase-LR:
XFP
10 Gigabit Small Form Factor Pluggable. Также, как и SFP+, используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Но в отличии от предыдущих, немного шире. Увеличенный размер позволил использовать их для прострела на большие расстояние по стравнению с SFP+. Снизу дополнительная плата для Huawei с установленными XFP и пара таких модулей.
XENPAK
Модули, используемые преимущественно в оборудовании Cisco. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Сейчас уже изредка можно найти им применение, изредка можно встретить в старых линейках маршрутизаторов. Также такие модули бывают для подключения медного провода 10GBase-CX4. К сожалению, у меня нашелся лишь один XENPAK-модуль 10GEBase-LR и старая Cisco-вская плата WS-X6704-10GE под них.
X2
Дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль TwinGig, в который уже можно установить два модуля SFP… Это нужно в случае, если на оборудовании нет 1GE оптических портов. В основном X2-формфактор использует Cisco. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPACK-to-SFP+). Интересно, что такой комплект (адаптер+SFP+ модуль) выходит дешевле одного X2 модуля.К сожалению, на руках у меня нашелся только адаптер, но чтобы понять, как выглядят эти модули и какого они размера этого вполне хватит. На рисунке снизу адаптер X2-SFP+ со вставленным SFP+ модулем.
Но если кому интересно, вот можно посмотреть больше картинок и возможностей этого разъема.
Да, я не затрагивал относительно новые формфакторы (QSFP, QSFP+, CFP). На текущий момент они еще не очень распространены.
Различные стандарты
Как известно, комитетом 802.3 принято множество разных стандартов Ethernet. Соответственно, оптические модули поддерживают один из них. Неплохая шпаргалка по стандартам Ethernet есть . В основном сейчас распространены следующие типы:- 100Base-LX - 100 мегабит по волокну на 10км
- 100Base-T - 100 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-LX - 1000 мегабит по волокну на 10 км
- 1000Base-T - 1000 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-ZX - 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
- 10GBase-LR - 10GE по одномодовому волокну на 10 км
- 10GBase-ER - 10GE по одномодовому волокну на 40 км
С использованием спектрального уплотнения
Описанные выше оптические модули передают сигнал в основном на длине волны 1310 нм или 1550 нм на двух волокнах (одно для передачи, другое для приема). Они имеют широкополосный фотоприемник (принимают все) и лазер, излучающий на определенной длине волны (грубо конечно). Но имеется возможность использовать уплотнение по длине волны. Это дает возможность использовать меньшее количество волокон для организации нескольких каналов тем самым увеличивая пропускную способность одного волокна.WDM
Такие модули работают в паре, с одной стороны сигнал передается на длине волны 1310 нм, с другой 1550 нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приемник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Снизу фотографии пары WDM-модулей с различными разъемами для подключения патчкордов LC и SC.
В большинстве случаев предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая (по 1 тыс рублей за модуль против 500 рублей за обычный). Причина - вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.
CWDM
Дальнейшее продолжение технологии WDM. С ее использованием можно добиться до 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры (пассивные устройства с призмой внутри, позволяющей делить сигнал по цветам с шагом 20нм в диапазоне от 1270нм до 1610нм). Для этого также используют специальные CWDM-модули, в простонародье их называют «цветные», они передают сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Кроме того, такие оптические модули часто делают для передачи на большие расстояние (до 160 км). На рисунке ниже представлен малый комплект CWDM-SFP, на котором с использованием мультиплексоров можно поднять 2GE на одном волокне.
Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению, у всех производителей они разные.
Здесь появляется понятие оптический бюджет . Правда его расчет выходит за рамки этой статьи. В кратце, чем больше доступных портов, тем больше вы сможете смультиплексировать каналов, тем больше будет затухание. Кроме того, различные длины волн дают различные затухания на 1 километр передаваемого сигнала. А еще нужно учитывать тип волокна…
Можно много писать о методиках подбора таких модулей, о пересечении длин волн, о нежелательных длинах, о ADD/DROP-модулях. Но это отдельная тема.
Разъемы
Это то место, куда вы будете подключать оптический патчкорд. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа раъемов - SC и LC. Грубо и жаргонно - большой и мелкий квадраты. Понятно, что имея в наличии патчкорд с разъемом SC, вы не подсоедините его к разъему LC. Нужно либо менять патчкорд, либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK - SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.Немного о патчкордах
Оптические патчкорды, они же оптические шнуры. Нас будут интересовать следующие характеристики: дуплекс/симплекс (количество волокон), полировка (сейчас это UPC-синие или APC-зеленые), разъем (SC, LC, FC), многомодовость и длина. Конечно, важна еще и толщина сердцевины волокна, но сейчас на многомодовые обычные шнуры используют стандартную толщину. Снизу я представил изображение с различными видами концов патчкордов.
В основном вы будете встречать следующее обозначение шнуров - ШО-2SM-SC/UPC-SC/UPC-3.0
. Это расшифровывается следующим образом: Шнур Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами SC и полировкой UPC с одной стороны и SC-UPC с другой длиной 3.0 метра. Соответственно, например, ШО-SM-LC/APC-SC/APC-15.0
- одномодовый дуплексный шнур с разъемами LC-LC и гравировкой APC длиной 15 метров.
Неоторые особенности
Оптические модули - активное оборудование, они потребяют электроэнергию и выделяют тепло. Это следует учитывать при подключении оборудования к электросети. Также коммутатор, заполненный мощными модулями под завязку может потребовать дополнительного охлаждения.Не стоит забывать, что в оптические модули встроены лазеры, и с ними необходимо соблюдать некоторую технику безопасности. Конечно в большинстве случаев никакой угрозы они не предоставляют в силу слабой мощности, но бывали случаи, дальнобойные мощные 10GE модули могут вполне выжечь сетчатку глаза или оставить ожог, если использовать палец в качестве аттюниатора.
Современные оптические модули имеют функцию DDM (Digital Diagnostics Monitoring) - в них встроен ряд сенсоров, через которые можно определить текущее значение некоторых параметров. Смотрится это через интерфейс оборудования, в которое установлен модуль. Самые важные параметры для вас - текущие принимаемая мощность и температура.
Ряд производителей сетевого оборудования запрещают использовать сторонние модули в их оборудовании. По крайней мере раньше Cisco не давала их запускать, они в ней просто не работали. Сейчас же в узких кругах известны
На сегодняшний день разработано более 70 типов коннекторов различного назначения для ВОЛС. Наиболее распространенные - симметричные оптические разъемы с конструктивным исполнением штекерного типа. Для соединения таких коннекторов используют специальные оптические адаптеры. Благодаря этим устройствам соединяемые оптические разъемы могут быть как одного, так и нескольких типов.
Описание конструкции оптического коннектора
Штекерные оптические разъемы выглядят следующим образом: оптоволокно фиксируется в специальном прецизионном наконечнике типа "феруле", который вставляется во вставку-центратор. Крепеж разъемов в адаптере может быть как байонетного типа, так и резьбового или замкового. В некоторых видах оборудования требуется подключение дуплексных пар оптоволокна, специально для этого были разработаны оптические разъемы дуплексного типа. Изначально реализация подобных устройств достигалась за счет симметричного пластмассового зажима, содержащего гнезда, в которые вкладывалась пара коннекторов, после чего они фиксировались защелкой. Больше всего для этого подходили разъемы с квадратными корпусами. Однако со временем появилась необходимость разработки оптических разъемов дуплексного типа в едином корпусе.
Очередным этапом развития производства оптоволоконных разъемов стало создание специальных коннекторов ленточного типа в цельном буферном покрытии. Тем не менее сегодня такой вид не пользуется особой популярностью из-за высокой сложности получения качественного стыка, даже с применением сварочного метода. В настоящее время основными потребителями упомянутых разъемов являются Япония и США.
Основные технические характеристики
Главными параметрами оптических коннекторов являются: долговременная стойкость и стабильность ко внешним условиям. На пропускную способность влияет обратное отражение и вносимое затухание. Эти характеристики зависят от поперечного смещения осей, а также угла между ними. А еще от френелевского отражения сигнала на границе разделения двух сред. Максимальным значением потерь, которое вносится разъемом, является оптическое затухание. Эта характеристика оказывает влияние на размер суммарных потерь в данном тракте. Этот параметр напрямую зависит от поперечного отклонения (разъюстировки) сердцевин соединяемых
Следующий важный параметр - это обратное отражение. Главный источник, влияющий на данную характеристику, - это граница разделения двух сред (воздуха и волокна). Эта составляющая может достигать существенных величин. Более того, обратное отражение может быть переменчивым во времени, то есть под влиянием внешних факторов оно в конечном итоге способно нарушить работоспособность всей системы.
Оптический аудиокабель
Сейчас большую популярность в устройстве аудиосистем завоевывают Главным преимуществом таких проводов является отсутствие помех, а значит, сигнал останется чистым и четким, несмотря на длину такого удлинителя. хорошо зарекомендовали себя надежной работой в сложных электромагнитных условиях, там, где медные провода были не в состоянии справиться с помехами. В компьютерной технике особо популярен кабель SPDIF (Sony-Philips Digital Interface) - это интерфейс для передачи аудиосигналов в цифровом виде. Он передает между устройствами без потери качества, которая неизбежно возникает при использовании аналогового метода.
Оптические коннекторы применяются при оконцовке оптических волокон и для их стыковки с пассивным или активным телекоммуникационным оборудованием.
По мере развития ВОЛС было разработано более 70 типов оптических разъёмов для различных условий применения.
Соединение станционного оптоволокна с линейным происходит на оптическом кроссе при помощи оптических разъемов, представляющие собой оптические коннекторы и оптические адаптеры (вилки и розетки соответственно).
Оптический адаптер представляет собой розетку, в которую с обеих сторон вставляются коннекторы. Таким же образом патч корд присоединяется к активному оборудованию ВОСП, лицевая панель которых имеет оптический адаптер, соответствующий типу коннектора.
Оптические разъёмные соединители (коннекторы) предназначены для того, чтобы обеспечить прохождение света от одного элемента ВОСП к другому, например, из среды передачи в линейное и оконечное оборудование, с минимально возможными потерями при воздействии различных внешних факторов. Такое соединение должно быть устойчивым и воспроизводимым при повторном использовании.
Существует 2 вида оптических адаптеров:
1) соединительные, имеющие одинаковые типы разъемов с каждой стороны для соединения коннекторов одного типа. Обозначение соединительных адаптеров соответствует типу подключаемых коннекторов (FC, SC, LC, ST и т. д.);
2) переходные, имеющие разные типы разъемов с каждой стороны адаптера (FC/SC).
Основной концепцией при создании оптических адаптеров является их передача оптического сигнала без каких-либо искажений в разъеме. Отсюда можно выделить основные параметры механического соединения.
Основные параметры оптических разъемов:
Вносимые потери (затухание, вызванное утратой концентричности торцов) представляют собой разницу уровней средней мощности сигнала на входе оптического разъема и на выходе.
Затухание отражения (передаваемое излучение частично отражается обратно в волокно к источнику (лазеру)). Достаточно сильное обратное отражение (RL - Return Loss) приведёт к нарушению функционирования лазера и изменению структуры транслируемого сигнала. Для уменьшения этого явления придумали несколько типов полировки.
FC- коннектор
- коннекторы типа FC были разработаны компанией NTT и ориентированы в основном на применение в одномодовых линиях дальней связи, специализированных системах и сетях кабельного телевидения. Керамический наконечник диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью диаметром 2 мм обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Наконечник изготавливается со строгими допусками на геометрические параметры, что гарантирует низкий уровень потерь и минимум обратных отражений. Радиус наконечника обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов.
Коннектор FC с металлической феррулой
Для фиксации коннектора FC на розетке используется накидная гайка с резьбой М8х0,75. В данной конструкции подпружиненный наконечник жестко не связан с корпусом и хвостовиком, что усложняет и удорожает коннектор, однако такое дополнение окупается повышением надежности.
Коннекторы типа FC устойчивы к воздействию вибраций и ударов, что позволяет применять их на соответствующих сетях, например, непосредственно на подвижных объектах, а также на сооружениях, расположенных вблизи железных дорог.
Адаптер для FC с аттенюатором
Особенности
- Совместимость с IEC 61 754-143, TIA/EIA, NTT, спецификациям Belcore
- Коррозийно-резистентный корпус
- Высокая надежность
- 2,5 мм керамическая ферула
- Устойчивость к вибрации и одиночным ударам
Область применения
- Кабельные системы, CATV, LAN, WAN
- Медицинское и контрольно-измерительное оборудование
- Телекоммуникационные и бортовые сети
Технические характеристики
ST-коннектор - рекомендуется использовать в первую очередь для многомодовых применений. Наконечник коннектора не развязан с корпусом и оболочкой кабеля, что делает конструкцию проще, надежнее и дешевле, в тоже время такая конструкция полностью удовлетворяет многомодовому применению. Моноблочная конструкция ST коннектора разработана для быстрого оконцевания. Коннекторы имеют керамические наконечники диаметром 2,5 мм.
Коннекторы ST фиксируются байонетным замком
Особенности
- Используются коннекторы с керамическим наконечником
- Быстрая, легкая сборка, высокие оптические характеристики
- Надежность в эксплуатации
- Взаимосочленяемые соединители по технологиям Lucent Technology ST Connector
- Удобное соединение при помощи байонетного крепежа
- Полная совместимость с IEC 61 754-2
Область применения
- LAN системы и оборудование
- Оптические подсистемы локальных сетей
- Телекоммуникационные сети
- Сетевая обработка данных
Технические характеристики
SС-коннектор - одним из недостатков коннекторов типов FC и ST считается необходимость вращательного движения при подключении к адаптеру. Для устранения этого недостатка, препятствующего увеличению плотности монтажа на лицевой панели, разработаны коннекторы типа SC. Корпус коннектора SC в поперечном сечении прямоугольный. Наконечник не связан жестко с корпусом и хвостовиком.
При подключении коннектора SC происходит проворачивание наконечника
SC коннектор duplex
Подключение и отключение коннектора SC производится линейно (push-pull), что предохраняет наконечники коннекторов от прокручивания друг относительно друга в момент фиксации в адаптере. Фиксирующий механизм открывается только при вытягивании коннектора за корпус. К недостаткам коннекторов SC следует отнести несколько более высокую цену и меньшую механическую прочность относительно рассмотренных ранее коннекторов типов FC и ST. Сила, выдергивающая коннектор SC из адаптера, регламентируется в пределах 40 Н, в то время как для серии FC это значение практически может равняться прочности миникабеля. Как и в случае с коннекторами ST, этот недостаток ограничивает применение коннекторов типа SC на подвижных объектах.
Особенности
- Низкая стоимость,
- Корпус типа push-pull,
- Конструкция предварительной сборки,
- Совместимость с IEC, TIA/EIA-568A TIA/EIA, NTT,
- Низкие прямые потери
Область применения
- Кабельные системы, CATV, LAN, WAN,
- Медицинское и контрольно-измерительное оборудование,
- Телекоммуникации
Технические характеристики
LС-коннектор - популярный компактный волоконно-оптический коннектор нового поколения, доминирующий на рынке телекоммуникационного оборудования, это уменьшенный вариант SC-коннекторов. Он также имеет прямоугольное сечение корпуса. Конструкция коннектора сравнительно проста: керамический сердечник диаметром 1,25 мм, не связанный с пластмассовым корпусом. Механизм фиксации – защелка (аналогично RJ-45) Вследствие этого и подключение коннектора производится схожим образом. Пара коннекторов легко объединяется в дуплекс. Использование данного коннектора позволяет увеличить плотность портов активного оборудования, патч-панелей и настенных розеток в два раза по сравнению со стандартными коннекторами, скажем, SC, без каких-либо компромиссов с качеством.Коннектор LC широко используются при изготовлении оптических шнуров и пигтейлов, оконцевании многожильных оптических кабелей, изготовлении аттенюаторов, разветвителей, коллиматоров.
Существуют модели коннекторов, специально адаптированные для установки на микрокабель 900 мкм и кабели с диаметрами внешней оболочки 1,6, 2,0, 2,4 и 3 мм. Ферул в коннекторе может вращаться, последовательно занимая шесть позиций, что позволяет добиваться прямых потерь <0,1 дБ.
Особенности
- Оптимальные оптические характеристики в связи с использованием высококачественных ферул
- Широкий выбор ферул
- Малогабаритная форма
- Высокая концентрация при использовании
- Перестраиваемость
- Совместимость с Telcordia, ANSI/EIA/TIA, IEC
- Адаптация к кабелю 1,6/1,8/2,0мм
Область применения
- Gigabit Ethernet
- Телекоммуникационные сети
- Базовые инсталляции
- Многопортовые оптические системы
Технические характеристики
MU-коннектор - разъемы MU волокна представляют тенденции нового поколения, они представляют собой уменьшенный приблизительно вдвое аналог SC коннектора. Механизм фиксации за счет уменьшения габаритов в коннекторах этого типа может быть менее надежен.Наконечник и центратор – керамические, диаметром 1,25 мм. Корпус выполнен из пластмассы, детали – полимерные и металлические.
Доля оборудования, выпускаемого с коннекторами типа MU, относительно невелика, однако есть перспективы роста, в первую очередь за счет снижения доли использования в оборудовании коннекторов более ранних разработок.
Особенности
- Разъем с пылезащитной заглушкой
- Соответвие требованиям ROHS
- Аппаратная совместимость NTT-MU
- NTT&JIS соответствие
- Соединение типа push-pull (толчок-рывок)
- Высокая точность выравнивания
- Материал ферул – цирконий
- Полная совместимость с IEC 61 754-6
Область применения
- Сфера телекоммуникаций
- Кабельное телевидение (CATV)
- LAN (FITL, FTTH and FTTD)
- SONET / SDH
- ATM и WDM приложений
- Цифровая сеть
Технические характеристики
MT-RJ-коннектор - коннекторы MT-RJ разработаны консорциумом производителей в составе AMp Hewlett-Packard, Siecor LIN, Fujikura и USConnec. Эти коннекторы изготавливаются исключительно в виде дуплексных пар и поэтому не могут считаться универсальными. Технологически они сложны в производстве.
Корпус коннекторов содержит пару металлических направляющих, в которые предварительно установлены два оптических волокна. Оптические волокна кабеля подвариваются к предустановленным волокнам. После установки кабель фиксируется поворотом запирающего ключа.
Коннекторы типа MT-RJ применяются в коммутаторах, концентраторах и маршрутизаторах многими ведущими производителями оборудования.
Особенности
- Размер и конструкция защелки аналогичны RJ-45
- Дуплексный ферул
- Низкая стоимость
- Высокая плотность портов
- Соответствие стандартам ISO/IEC 67754-18 и TIA/EIA 604-12
- Низкие прямые потери
Использование коннектора MT-RJ увеличивает плотность портов в два раза по сравнению со стандартными коннекторами и делает его идеальным для использования в приложениях типа fiber-to-the-desk. Данный тип разъема позволяет осуществить подключение дуплексных каналов оптической связи при помощи одного шнура, что позволяет сэкономить пространство при монтаже линий связи
Область применения- Проводка в зданиях (горизонтальная и backbone)
- Локальные сети (LAN) и FTT приложения
- Телекоммуникационные сети
Технические характеристики
MPO - коннектор - MPO («Multi-fiber Push On») коннектор – малогабаритный соединитель, разработанный для ферул типа MT, имеющий размер обычного симплексного SC-соединителя.
MPO (Multiple-Fibre Push-On/Pull-off) – многоволоконный оптический разъем, устанавливаемый в адаптер без вращения, прямым введением. MPO – название первой версии 12-волоконного разъема, которая затем была улучшена и переименована в MTP, хотя эти разъемы сохранили совместимость между собой.
В МPO-коннекторе осуществляется совмещение полосок, содержащих 4, 8 или 12 оптических волокон. Прокладка и подключение волоконно-оптических кабелей с МPO коннекторами установленными производителем, не требуют применения специального инструмента и привлечения квалифицированного персонала, поскольку нет необходимости производить оконцовку кабеля. При этом обеспечиваются высокие характеристики соединения.
Преимуществом данного коннектора (МРО) является объединение 12 волокон в одном коннекторе и соединение с компактным ленточным волокном, что значительно экономит место в патч-панелях и кроссовых шкафах.
В стандартном MPO коннекторе терминируется 12 волокон. Последние разработки позволили увеличить количество волокон в коннекторе с таким интерфейсом до 72. Таким образом система MPO обеспечивает высочайшую плотность монтажа.
МРО упрощенная технология подключения магистральных волоконно-оптических кабелей рlug-and-play («подключил и готово») представляет идеальное готовое решение проблемы инсталляции для небольших проектов при соединении нескольких зданий и реализации вертикальной разводки. Возможность выполнять множество подключений, имея несколько волокон в одном коннекторе, значительно ускоряет процесс инсталляции.
Использование МРО коннектора экономит время и снижает вероятность повреждения хрупких оптических разъемов. MPO система также снижает риск попадания грязи в волокна адаптеров.
Особенности
- Объединение 12 волокон в одном коннекторе и соединение с компактным ленточным волокном
- Адаптирован к VSR интерфейсу
- Низкие потери
- Обеспечение значительного пространства и экономии средств
Область применения
- Взаимосвязь с OE модулями
- Gigabit Ethernet
- Мультимедиа
- Телекоммуникационные сети и системы
Технические характеристики
MTP - коннектор - усовершенствованная конструкция 12-волоконного разъема, первоначально носившего обозначение MPO (Мultiple-Fibre Push-On/Pull-off – многоволоконный оптический разъем, устанавливаемый в проходник без вращения, прямым введением). Улучшения затронули конструкцию разъема (разборный корпус, усовершенствованный наконечник) и состав материала, используемого для изготовления коннекторов.В результате разъемы MTP обладают существенно более высокими характеристиками передачи, чем их предшественники, хотя они по-прежнему совместимы между собой.
Внимание: разъемы MTP делятся на типы male и female!
Тип МТР в основном используется внутри помещений, например, в вычислительных центрах в корпоративных сетях, где используются распределительные шкафы и устройства параллельной оптики. Также МТР коннекторы широко используются в новых технологиях, таких как гибкие оптические мультиплексоры ввода/вывода (ROADM), т.е. там, где высокая плотность соединений крайне важна. Возможность выполнять множество подключений, имея несколько волокон в одном коннекторе, значительно ускоряет процесс инсталляции.
Особенности
- Объединение до 72 волокон в одном коннекторе и соединение с компактным ленточным волокном
- Сильнейшая взаимосвязь МТ ферулы с мультиволокном, увеличенная плотность монтажа
- Адаптирован к VSR интерфейсу
- Соответствие Telcordia’s GR-326-Core, IEC стандартам
- Низкие потери
- Оптимальное сочетание компактности и надежности
Область применения
- Локальные сети LAN (включая FTTH and FTTD)
- Gigabit Ethernet
- Активное обрудование / интерфейс трансивера
- Мультимедиа
Технические характеристики
SMA - коннектор - волоконно-оптические разъемы и SMA оптическая продукция широко используется в медицине, промышленности, там, где необходимо применение различных сенсоров, датчиков, а также в волоконно-оптических тестовых приложениях. SMA волоконно-оптический коннектор имеет компактный размер, высокую долговечность и надежность.
Разъемы SMA волокна могут быть с керамическим наконечником или ферулой из нержавеющей стали SMA имеет две версии, SMA 905, SMA 906. Разница в том, что в волоконно-оптическом разъеме SMA 905 – обычная (straight) ферула, а волоконно-оптическом разъеме SMA 906 используются «step» наконечник для достижения более низких вносимых потерь. В стандартном волоконно-оптическом SMA коннекторе применяется 3.175 mm ферула.
Особенности
- Металлическая или керамическая ферула
- Высокая температурная стабильность
- Высокая износоустойчивость
- Соответствие TIA / IEC
- Соответствие ROHS
Область применения
- Телекоммуникационные сети и системы передачи данных
- Локальные сети
- Лазерные системы
- Медицина/хирургия
- Спектрометры
Технические характеристики
E-2000 - коннектор - волоконно-оптический разъем и E2000 продукция становятся все более распространенными в области коммуникаций.
В коннекторах типа Е-2000 реализована одна из наиболее сложных конструкций.
Подключение и отключение коннектора производится линейно (push-pull). Фиксирующий механизм открывается только при вытягивании коннектора за корпус с применением специальной вставки-ключа. Случайное выключение такого коннектора без использования ключа практически невозможно (то есть необходима нагрузка для разрушения защелки корпуса коннектора).
Коннектор Е-2000 – пластиковый коннектор, с верхним замком. Как правило, используется в одномодовых сетях. Большее распространение имеет Е-2000/АРС, в связи с большим количеством оборудования для телевизионных систем, где необходима полировка АРС. Особенность стыковки данного коннектора с адаптером препятствует попаданию пыли на поверхность оптических элементов. Также обеспечивается достаточная жесткость крепления, устойчивость к вибрационным нагрузкам и высокая степень точности сведения световодов. Сечение корпуса – квадратное, что позволяет легко реализовать дуплексные коннекторы.
Особенности
- Безопасная передача высокоскоростных протоколов
- Многослойная циркониевая ферула диаметром 2,5 мм
- Автоматические пластмассовые шторки (spring loaded shutter), выполняющие функции заглушек при отключении адаптера и открывающиеся при включении
- Конструкция типа push-pull locking (толчок-рывок с верхним замком)
- Совместимость с европейскими (EN 186270) и международными (IEC 61754-151) стандартами, TIA/EIA 604-16
Область применения
- Локальные сети LAN
- Современные DWDM приложения высокой мощности
- Кабельное телевидение CATV
- Метрология
- Железные дороги
- Промышленность
DIN - коннектор - Коннекторы типа DIN нашли применение в тестовой аппаратуре и телекоммуникационном оборудовании, кабельнном телевидении, LAN, WAN, MAN, а также в промышленности, медицине и в лазерных системах.
Этот уникальный разъем обеспечивает превосходную производительность за счет своей конструкции.
Стандартный керамический сердечник диаметром 2,5 мм выступает далеко за пределы корпуса. Пластмассовый корпус снабжен ключом, препятствующим вращению сердечника вокруг своей оси при вкручивании в адаптер.
Особенности
- Совместимость с DIN47256
- Специальная конструкция керамической ферулы типа free-floating (свободное плавание)
- Коррозионно-устойчивый корпус
- Компактная конструкция
- Низкие показатели прямых потерь и обратного отражения
Технические характеристики
Biconic - коннектор - с полимерным наконечником обеспечивает максимальную производительность для многомодовых и одномодовых приложений. Этот разъем волоконно-оптический "первого поколения" часто используется при восстановлении устаревшего установленного волоконно-оптического оборудования. Размер волокна 126мкм.Состоит из конусообразной полимерной манжеты, которая помогает выровнять волокна при подсоединении его к интерфейсу.
Прочная и надежная конструкция позволяет использовать коннекторы такого типа в военных структурах и медицинских учреждениях.
Технические характеристики
ESCON - коннектор
- (Enterprise Systems Connection) волоконный канальный интерфейс, обеспечивающий обмен информацией между сервером IBM zSeries и периферийными устройствами (либо другим сервером). Впервые применялся в серверах архитектурыESA/390. Впервые анонсирован компанией IBM в 1990 году. ESCON реализует полудуплексный режим передачи с использованием протоколов типа запрос-ответ.
Физически ESCON канал состоит их двух волоконно-оптических кабелей, каждый из которых предназначен для передачи информации в одну сторону.
Для подключения периферийного устройства используется соединение точка-точка (одиночное или через коммутатор ESCON).
Технические характеристики
Краткий обзор элементной базы
Соединители - необходимая часть любой волоконно-оптической системы передачи информации (ВОСП). Без них уже невозможно представить себе современную связь. И, естественно, в СКС соединители тоже занимают заметное место. О них спорят, их стандартизируют, но главное - никто уже не сомневается, что без них СКС не смогут нормально развиваться.
Соединитель в волоконной оптике - это комплект коннекторов , установленных на волоконно-оптический кабель и состыкованных в розетке .
Сегодня установка коннектора на кабель даже в полевых условиях, в зависимости от конструкции, занимает от 2 до 10 минут, и это - длительность технологического цикла; а трудоемкость оконцовки еще ниже.
А ведь, кажется, совсем недавно, лет десять назад, эта сложнейшая операция требовала применения станков, микроскопов, телекамер и мониторов, специальной оснастки. За день удавалось оконцевать не больше 6-8 шнуров. Сейчас оператор в стационарных условиях может оконцевать до 50 и более шнуров в смену.
Какими средствами удается достигать таких результатов?
Эта статья - о том, какие коннекторы применялись вчера, применяются сегодня и будут применяться завтра, о технологиях оконцовки.
Обычно основа коннектора - прецизионный наконечник, в который вклеивается оптическое волокно. Отверстие под волокно - 125 микрон; суммарный допуск на диаметры наконечника и отверстия, на их соосность - единицы микрон, даже если используется многомодовое волокно с диаметром световедущей жилы 62.5 мкм. А работать всё чаще приходится с одномодовым - 9.5/125 мкм. В начале 80-х существовало две технологии оконцовки кабеля: на станке и под микроскопом. Соответственно и коннекторы выпускались двух типов: с припуском на обработку или с юстируемой внешней втулкой.
Появившиеся позже волокна с хорошей геометрией и керамические прецизионные наконечники позволили полностью отказаться от юстировки серийной продукции, хотя до сих пор в некоторых типах коннекторов существует возможность выставлять эксцентриситет волокна относительно ключа коннектора, тем самым значительно (максимум - вдвое) снижая радиальное рассогласование волокон в розетке соединителя.
Уход от юстировки дал возможность вести оконцовку в условиях объекта. Появились комплекты инструментов и приспособлений, размещенные в удобных кейсах; были разработаны модификации коннекторов, исключающие операции полировки торца и даже вклейку волокна в условиях объекта. Работа свелась к разделке кабеля и механической фиксации на нем коннекторов, но платить за это пришлось снижением качества и надежности либо существенным увеличением стоимости.
И, как логическое продолжение развития, все чаще применяется наиболее прогрессивный способ монтажа сетей - из заранее оконцованных кабелей заказной длины, в том числе многожильных, бронированных, длиной до двух километров. Коннекторы таких многожильных шнуров защищены при транспортировке и прокладке отрезком гибкого металлопластикового рукава, снабженного рым-болтом для удобства прокладки. Это новшество позволило вести установку коннекторов на мерные отрезки кабеля в условиях специализированного производства, тестировать и паспортизовать его в стационарных условиях на высокоточной измерительной аппаратуре, а главное - пользоваться простыми и надежными коннекторами. Монтаж на объекте - в его традиционном понимании - при использовании такого "оптического конструктора" отсутствует; работы сводятся к прокладке и подключению готовых оконцованных кабелей.
Итак, что представляет собой современный соединитель?
Коннектор ST был разработан компанией AT&T (из нее позднее выделилась Lucent Technologies) в середине 80-х годов и в настоящее время получил наибольшее распространение в оптических подсистемах локальных сетей. Основой конструкции коннектора является керамический наконечник (ferrule) диаметром 2,5 мм с выпуклой (R~20 мм) торцевой поверхностью, которая обеспечивает физический контакт состыкованных световодов. Для защиты торца волокна от повреждений при прокручивании в момент установки применяется боковой ключ, входящий в паз розетки, вилка на розетке фиксируется подпружиненным байонетным замком.
Коннектор прост и надежен в эксплуатации, легко устанавливается, относительно дешев. Однако предельная простота конструкции имеет и отрицательные стороны: коннектор чувствителен к рывкам за кабель, значительным вибро - и ударным нагрузкам, поскольку наконечник представляет единый узел с корпусом и хвостовиком. Этот недостаток не позволяет применять ST-коннекторы на подвижных объектах. При попытках использовать такие стационарные соединители в качестве бортовых могут происходить сбои в работе аппаратуры.
Удачная конструкция коннектора ST вызывала появление на рынке большого числа ST-совместимых аналогов. Их конструктивные отличия от прототипа определяются в основном формой и материалом гайки (байонетного фиксатора), а также принципом крепления корпуса коннектора к буферным оболочкам и защитным покрытиям оптического кабеля и световода. Детали коннектора обычно выполняются из цинкового сплава с никелированием, реже - из пластмассы. Вариант с одинарным обжимом (фирмы Lucent Technologies, AMP) основан на хвостовике цилиндрической формы и обжимной гильзе. При сборке коннектора кевларовые нити упрочняющей оплетки укладываются на поверхность задней части корпуса, после чего на него надвигается и обжимается металлическая гильза. В такой конструкции при воздействии вырывающего усилия сразу же начинают работать нити упрочняющей оплетки, что резко снижает вероятность обрыва кабеля.
Для дополнительного увеличения механической прочности соединительных шнуров в коннекторах ряда фирм предусматривается обжим на задней части корпуса не только кевларовых нитей, но и внешней оболочки миникабеля.
Коннектор разрешен к применению стандартами СКС.
Розетки SТ снабжены разрезным керамическим (SM) или бронзовым (ММ) центратором. Крепление на панели - гайкой за корпусную резьбу.
Реже встречаются специальные фланцевые SТ-розетки ряда западных фирм.
Были разработаны японской телекоммуникационной корпорацией NTT и ориентированы, в основном, на применение в одномодовых линиях дальней связи и специализированных системах, а также в сетях кабельного телевидения. Керамический наконечник диаметром 2,5 мм с выпуклой (R~20 мм) торцевой поверхностью, обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Его изготавливают с жесткими допусками на геометрические параметры. Все это позволяет получить низкий уровень потерь и минимум обратных отражений. Радиус наконечника обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Этот контакт, исключающий воздушный зазор, применяется для уменьшения обратного отражения, например, в системах кабельного телевидения. (Иногда это подчеркивают тем, что в названии коннектора указывают аббревиатуру PC - physical contact, SPC - super physical contact, UPC - ultra physical contact; отличие здесь в качестве полировки торца, что ведет к снижению уровня отраженного сигнала; максимальное снижение удается получить шлифовкой и полировкой торца под углом 8?; при этом практически весь отраженный сигнал выходит из световедущей жилы в отражающую оболочку и затем поглощается полимерным покрытием волокна. Такие коннекторы обозначаются аббревиатурой APC - angle physical contact, и отличаются обязательным зеленым цветом хвостовиков, поскольку несовместимы с обычными коннекторами).
Для фиксации на розетке коннектор снабжен накидной гайкой с резьбой М8 х 0.75. В отличие от коннектора ST, в данной конструкции предусмотрена развязка подпружиненного наконечника относительно корпуса, что усложняет и удорожает коннектор; однако такое дополнение полностью окупается повышением надежности. Соединители FC лучше выдерживают вибрацию и удары, и потому они наиболее предпочтительны для бортовых сетей.
Многокомпонентная конструкция коннектора FC допускает азимутальное вращение наконечника в процессе оконцовки, что позволяет достигать потерь менее 0.2 дБ и работать со специализированными волокнами.
Моноблочный FC коннектор "ПТ Плюс" аналогичен большинству зарубежных FC/PC коннекторов. Все они имеют упрощенную технологию сборки, что позволяет ускорить процесс оконцовки оптического кабеля.
Основным недостатком FC и ST-коннектора считается необходимость вращательного движения при подключении к розетке соединителя. Для преодоления этого недостатка, препятствующего более плотному монтажу на лицевой панели, разработан коннектор типа SC. Конструктивно он представляет из себя прямоугольный в сечении пластмассовый корпус. Коннектор имеет механическую развязку наконечника, фиксирующего элемента и кабеля.
Подключение и отключение коннектора SC производится линейно (push-pull), Это предохраняет наконечники соединителей от прокручивания друг относительно друга в момент фиксации в розетке. Фиксирующий механизм открывается только при вытягивании коннектора за корпус. К недостаткам коннекторов SC следует отнести несколько более высокую по сравнению с изделиями серии ST цену и существенно меньшую механическую прочность. Например, усилие вырыва коннектора из розетки регламентируется в пределах 40 Н, в то время как для серии FC это значение практически может равняться прочности миникабеля. Все это не сказывается при стационарном использовании коннекторов; однако использовать их, как бортовые, нецелесообразно. Несмотря на меньшую механическую прочность, коннектор нашел широкое применение в одномодовых и многомодовых сетях и был принят, как основной, во многих странах Европы. Он также разрешен к применению стандартами СКС.
Его применение несколько ограничивается тем, что часть активного оптического оборудования, разработанного ранее 1995 года, не выпускается в вариантах с SC-розетками.
Кроме SC и ST, допускается применение других коннекторов в том случае, если система полностью поставляется одним предприятием, которое дает гарантию на СКС в целом.
В системах FDDI, отвечающих стандарту LCF, а также в некоторых типах оборудования с портами Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, используются дуплексные коннекторы типа SC. Они отличаются наличием на корпусе фиксаторов, позволяющих соединить два коннектора вместе для получения дуплексной вилки.
Для получения такой вилки из коннекторов SC, не имеющих фиксаторов, может быть использован специальный пластмассовый зажим, который состоит из двух симметричных половин, содержащих гнезда для укладки двух коннекторов и защелку для фиксации.
Пластмассовый корпус позволяет применить цветовую кодировку различных типов коннекторов SC, что облегчает их идентификацию. Одномодовые варианты имеют, обычно голубой, бежевый, а многомодовые - черный, серый цвет. Выпускается также коннектор SC со скошенной (АРС) торцевой частью наконечника. Коннекторы этого типа обязательно имеют корпус зеленого цвета.
На изменение окраски могут влиять и требования покупателей. Например, достаточно часты просьбы о применении для всех типов одномодовых соединителей более контрастного, чем бежевый, синего цвета.
Все коннекторы от "Перспективных Технологий Плюс", выпускающиеся по ТУ 25904174.01-99, имеют сертификат Минсвязи России (ССЭ) и гарантийный срок эксплуатации 18 месяцев.
Технические характеристики соединителей по ТУ 25904174.01-99:
диаметр наконечника: 2.5 ± 0.0005 мм
несоосность отверстия:
для SM менее 0.0007 мм
для MM менее 0.002 мм
угол торца наконечника АРС: 8° ±0.2°
Рабочие условия эксплуатации:
температура: -60…..+85 °С
пониженное атмосферное давление:
рабочее 60 кПа (450 мм рт.ст.)
предельное 12 кПа (90 мм рт.ст.)
влажность: до 100% при +25 °С
Соединительная розетка ST обеспечивает физический контакт соединяемых ST коннекторов. Многомодовая розетка ST содержит бронзовый разрезной центратор, одномодовая розетка ST - керамический центратор. Установка на панель - в D-образном отверстии с помощью гайки. Гораздо реже встречаются розетки с развитым фланцем, с креплением на два винта.
Соединительные розетки FC выпускаются с квадратным фланцем (тип NTT) и с гайкой (D-тип) для компактного монтажа.
D-тип может устанавливаться на панель с гнездами под ST-розетку. Разрезной плавающий центратор в одномодовых розетках - керамический, в многомодовых - бронзовый.
Соединительная розетка SC имеет полимерный корпус. В одномодовых SC и дуплексных SC розетках плавающие центраторы обычно являются керамическими, в многомодовых SC и дуплексных SC - бронзовыми. Крепление на панели осуществляется металлическим фиксатором - защелкой, реже - винтами через отверстия фланца.
Полимерные или резьбовые металлические заглушки защищают розетки от попадания пыли.
Используются для соединения шнуров различных стандартов, для сопряжения аппаратуры различных производителей с ранее проложенными сетями, если их стандарты не совпадают.
Выпускаются переходные розетки всех наиболее часто используемых стандартов: FC-SТ, FC-SC, SC-ST, SC-D-ST. Присоединительные размеры могут соответствовать любой из розеток, однако поддержание большой номенклатуры достаточно дорого; поэтому, например, все переходные розетки от "ПТ Плюс" имеют фланец, соответствующий розетке SC.
Стандартные технические характеристики розеток:
вносимые потери на соединение стандартных шнуров:
для одномодовых (SM) 0.2 дБ - типично, 0.3 дБ - максимально
для многомодовых (ММ) 0.05дБ - типично, 0.2 дБ - максимально
Цвет пластмассовых полукорпусов:
SM: бежевый, синий, зеленый (АРС);
MM: черный
Рабочие температуры: -60…..+85 °С
Кроме коннекторов, выпускаемых российскими компаниями "ПТ" и "ПТ Плюс" (массово), "Оптел" (серийно) и "Техномаш" (мелкосерийно), на отечественном рынке присутствуют изделия от АМР, Мolex, FACI, Amfenol, Lucent Technology (Avaya); появляются, обычно в составе импортной аппаратуры, изделия других фирм. Многие отечественные предприятия занимаются сейчас сборкой шнуров с применением таких комплектующих.
Как правило, эти коннекторы и розетки выполнены из никелированных цинковых сплавов (литьем или методом порошковой металлургии) или из пластмасс.
Пластмассовые изделия не обладают высокой жесткостью и твердостью, свойственной металлам, но такие соединители (после включения желательно их не трогать) имеют право на существование, например, в офисах. Расчет прост: раз в два-три года меняется поколение компьютеров, причем редкая сеть может избежать модернизации после смены 2-3 поколений, значит, время жизни офисной сети без глубокой модернизации не может превышать 5-7 лет. Такое время в офисе прослужат и пластмассовые разъемы. Наверное, лучшими из простых пластмассовых коннекторов являются коннекторы типа SC, жесткая конструкция которых (с развязанным наконечником) неплохо ведет себя при переменных нагрузках на хвостовик, а худшими - коннекторы типа ST в комплекте с пластмассовыми розетками.
Конечно, за рубежом выпускаются также и изделия безукоризненного качества, например, измерительные шнуры от американской фирмы "Rifox" или швейцарского "Diamond", где детали для коннекторов изготавливают из латуни или сплавов типа мельхиора, но их стоимость несопоставима с ценой той продукции, которая продвигается на наши рынки.
Кроме трех основных типов одноканальных коннекторов, (занимающих, например, более 73% рынка США), на нашем рынке присутствуют и другие коннекторы, например, SMA, DIN, D4, Е-2000 (и начинают появляться SFF-типы, о которых следует рассказать отдельно).
Соединитель типа SMA морально устарел еще в начале 90-х годов. В этой конструкции, применявшейся одно время в странах НАТО (как оптический аналог электроразъема SMA), нет разрезного плавающего центратора; "нестандартные" наконечники диаметром 3.75 мм стыкуются в жесткой соединительной розетке без ключа, что ведет к высоким потерям и повреждениям торца волокна. Соединительная резьба - 3/8 дюйма, что тоже не способствовало популярности изделия.
Когда в начале 90-х годов "Перспективные Технологии" выпускали детали SMA-совместимого соединителя на своем производстве, пришлось существенно ужесточить допуски на размеры по сравнению с принятыми, например, в Англии. Ведь даже расчеты показывали невозможность получения хороших параметров на случайном сочетании розеток и коннекторов. С тех пор многое изменилось лучшему в качестве, но, тем не менее, на Западе тип SMA сейчас используется только для поддержания старой аппаратуры, а также в медицинских и других прикладных применениях волоконной оптики. В современных системах связи его нет. И если он все же порой появляется в изделиях, получаемых российскими предприятиями с Запада (даже в 2000 году), Вы можете сами сделать вывод о добросовестности поставщиков и компетентности покупателей.
Соединитель типа DIN имеет небольшие габариты (например, соединительная резьба - М5.5х0.5, диаметр гайки - 7 мм) и далеко выступающий керамический наконечник диаметром 2.5 мм, ключ от поворота. Достаточно широко применялся в Германии, поступает в Россию в составе аппаратуры. В Европе выпускается транснациональным концерном "Diamond", чьи предприятия расположены от Норвегии до Италии, а новые филиалы открыты в Венгрии и Чехии. Употребление на рынке США - не прослеживается.
Соединитель типа D4 - "ветеран" среди оптических разъемов; резьбовое соединение в розетке, гайка М8х0.75. Ключ, выступающий из корпуса вперед (нетехнологичная конструкция), и "нестандартный" наконечник диаметром 2 мм определили его незначительное потребление, что не помешало попытке скопировать его в конце 80-х годов для нужд нашей "оборонки" (у нас - Лист-Х). Употребление на рынке США - не прослеживается.
Соединитель типа Е-2000 - пластмассовый соединитель типа push-pull от "Diamond". Коннектор имеет наконечник диаметром 2.5 мм, корпуса коннектора и розетки - пластмассовые, со сдвигающимися в процессе включения заглушками, предохраняющими внутренние части от попадания пыли. По сравнению с остальными изделиями конструкция Е-2000 выглядит из-за таких усовершенствований сложнее, стоит существенно дороже. Насколько это оправдано - судить трудно, т.к. пылезащита особо важна вне офиса, а к объектовым пластмассовый соединитель относить, наверное, не следует. С одной стороны, чем сложнее конструкция, тем вероятнее отказы; с другой - мы имеем дело с традиционным качеством от "Diamond" (соединитель рассчитан на 2000 циклов открывания - закрывания), а переключаются коннекторы в реальной жизни нечасто.
Относительно сложная конструкция так и не смогла стать популярной в мире, хотя "родитель" широко рекламировал новинку и развернул ее производство в Восточной Европе. (Сейчас объем продаж Е-2000 в США - менее 1%, прогноз на 2004 и 2009 гг. - тот же.)
Другие одноканальники в России почти не встречаются.
В последние годы чаще начали появляться дорогие импортные коннекторы для ускоренной оконцовки в условиях объекта без использования эпоксидного клея. Такие технологии используют механическую фиксацию волокна встроенными в коннектор зажимами, термофиксацию клеями-расплавами и т. п.
Могут применяться в различных типах стандартных коннекторов.
Например, в коннекторах от 3М Hot Melt используется "передовая адгезивная технология без применения эпоксидных смол". На деле это означает, что коннектор содержит дозу клея-расплава. После нагрева в мини-печке, входящей в состав комплекта инструментов для оконцовки, волокно фиксируется в наконечнике и полируется. Цена таких коннекторов в 1.8 - 2.8 раза выше, чем обычных, цена комплекта инструментов - около 1000 $. Было время, когда продажи таких коннекторов на Западе непрерывно росли, и казалось, они полностью вытеснят эпоксидную технологию, однако этого не произошло, и объем продаж резко упал.
Возможно, это связано с хладотекучестью клеев-расплавов под давлением. В самом деле, если считать, что радиус торца наконечника выполнен правильно, а так называемый offset - отклонение оптической оси волокна от вершины радиуса не превышает 50 мкм, получается, что на волокно O 125 мкм приходится усилие пружины 6 -15 Н, т.е. давление на торец волокна может достигать тысяч атмосфер. Не исключено, что при таком давлении и перепадах температур волокно в клее-расплаве со временем смещается вдоль оси, а это влечет за собой ухудшение или потерю физического контакта, а значит, ведет к увеличению прямых потерь и к росту обратных отражений.
Коннекторы от АМР LightCrimp фиксируют волокно механическим зажимом: расположенные в корпусе коннектора (за наконечником) три шарика из мягкого сплава деформируются с помощью специального инструмента, обжимая волокно с трех сторон. После фиксации обработка волокна идет по традиционной технологии: скол, полировка. Существенным недостатком способа является то, что волокно не зафиксировано в капилляре наконечника. Микронный зазор между ними удерживает влагу и частицы абразива, которые могут в момент включения попасть между торцами коннекторов, сделав невозможным физический контакт волокон.
Этот недостаток ликвидирован, например, в коннекторах Corning® UniCam®
Коннектор уже содержит отрезок волокна, один конец которого вклеен в капилляр и отполирован, а второй конец вставлен в механический сплайс, размещенный в одном корпусе с капилляром.
Процесс оконцевания сводится к зачистке, точному сколу, установке и фиксации волокна в коннекторе. Время установки коннектора - около 1 минуты. Исключены требующие определенной квалификации работы по вклейке волокна и шлифовке торца капилляра.
Это позволяет эффективно применять коннекторы для инсталляции оптических сетей в условиях дефицита времени, а так же при замене и ремонте в условиях объекта.
При оконцевании, помимо стандартного набора инструментов, необходимо использовать универсальное устройство для инсталляции коннекторов UniCam® и универсальное кримпирующее устройство.
Типичные потери при таком способе оконцовки - 0.3 дБ (не следует забывать о том, что плата за скорость и удобство оконцовки - три стыка вместо одного: в сущности, в каждом из пары стыкуемых коннекторов имеется свой неразборный сплайс). Стоимость таких коннекторов в 4…5 раз дороже обычных SC и ST.
А вот "Diamond" считает более целесообразным подваривать оптическое волокно. Применяемая производителем технология установки коннекторов Е-2000 Fuision предполагает приваривание волокна из кабеля к уже установленному в разъеме отрезку волокна. Все операции (разделка, скалывание, сварка) осуществляются стандартным инструментом, но с использованием специальной установочной кассеты.
Соединитель "Diamond Е-2000" является своего рода переходным типом между изделиями сегодняшнего поколения и соединителями новой волны, т.н. small form factor . Вариант исполнения Е-2000 СОМРАСТ DUPLEX выпущен в габаритах стандарта RJ 45, что позволяет существенно уплотнять монтаж. Здесь два коннектора Е-2000 соединены защелкой в дуплексную вилку. Розетка - дуплексная, малогабаритная, моноблочная, с базой между центраторами 7.4 мм. Соединитель достаточно широко распространен в странах Восточной Европы, где расположены новые производственные мощности "Diamond". Среди производителей, лицензировавших у Diamond разъем CECC-LSH (Е-2000 - это торговая марка принадлежащая Diamond) следует отметить Reichle & De-Massari и Krone. Кроме того, дочерняя компания Diamond - FiberCraft - выпускает ряд активных и пассивных продуктов (адаптеры Ethernet, преобразователи среды, коммутационные панели и проч.) с применением E-2000.
Соединители small form factor.
Но настоящая "битва мини-разъемов", как образно назвали этот длительный и пока безрезультатный процесс, разворачивается исключительно в Соединенных Штатах. Соединитель SC, закрепленный стандартом TIA/EIA-586A, перестал удовлетворять требованиям пользователей, в частности, к горизонтальной разводке. SC в дуплексном варианте слишком велик, а это предполагает использование специальных лицевых панелей для розеток. Отсюда - трудности установки совместно с RJ-45, малая плотность монтажа.
В подкомитет TIA FO-6.3 начали поступать запросы на стандартизацию рассчитанного на применение в локальных сетях соединителя, в том числе и для пластиковых (обратите внимание, на то, чем собираются вести последнюю стометровку!) волокон , того же размера, что и стандартные розетки RJ-45 для меди. Новое поколение разъемов должно, с точки зрения заказчиков, удовлетворять следующим требованиям: изначальная ориентация на рынок горизонтальной проводки, наличие дуплексного решения, соответствие по размеру RJ-45. При этом компания Panduit первой представила соединитель FJ (Fiber Jack, или OPTI-JACK). Были представлены также соединители Volition (или VF-45) от 3M, Mini-MT (Mini-MPO) от Siecor (Corning Cable Sistems), Mini-MAC от Berg, LC от Lucent, SCDC/SCQC (2/4 волоконных разъема в корпусе SC) от Siecor и разъем MT-RJ от AMP. Этот тип соединителя AMP продвигает не в одиночку, а при поддержке таких компаний, как Hewlett-Packard, Siecor, Fujikura и USConnec. SCDC/SCQC имеет также поддержку со стороны IBM и Siemens.
Судя по сложившейся ситуации, среди претендентов уже выделились лидеры и выявились два аутсайдера - это разъемы mini MT и SCDC/SCQC.
Оставшиеся разъемы будут применяться хотя бы как решения для коммутационных панелей. Panduit не откажется от своей разработки Opti Jack, 3M будет продвигать свой разъем Volition (VF-45). Эти разработки вряд ли найдут применение где-либо, кроме коммутационных панелей, так как им необходима поддержка производителей активного оборудования, но те сегодня склоняются к двум другим решениям. Это соединители MT-RJ и LC. Соединитель от AMP пользуется поддержкой Hewlett-Packard и Cisco, а также ряда производителей компонентов. Lucent же сама по себе имеет значительный вес как производитель сетевого и телекоммуникационного оборудования, к тому же компанию также поддерживают другие производители. Характерно, что один из ведущих производителей волоконно-оптических продуктов - Molex - приобрел лицензии как на технологию LC, так и на MT-RJ. Соединители LC уже доступны для заказа в России. AMP и Molex также объявили о начале поставок серии MT-RJ в Россию.
Поскольку такие соединители нового поколения (Small form factor ) проникают на отечественный рынок, следует иметь о них хотя бы минимальное представление.
Small form factor как правило, выпускаются либо в дуплексном варианте, либо с возможностью объединения двух коннекторов в один дуплексный; габариты - в стандарте RJ 45. Возможно, что универсальность LC и MU дадут им определенные преимущества в объемах продаж и распространении перед чисто дуплексными решениями; отчасти это подтверждается меньшим спросом на Opti Jack - вряд ли это только следствие недостаточной поддержки со стороны поставщиков активного оборудования, хотя такая поддержка очень существенна. Ниже мы рассмотрим соединители Small form factor в порядке возможной востребованности заказчиками.
Соединитель LC от Lucent - простой коннектор с развязанным от корпуса наконечником, механизм фиксации - RJ-45, выпускается в вариантах MM и SM. Диаметр керамического наконечника 1.25 мм; корпус - пластмассовый, детали - пластик, металл. Потери, по данным Lucent - 0.2 дБ. Легко объединяется в дуплекс.
На начало 2000 г. продажи на Западе составили 2.5 млн. разъемов (40% MM и 60% SM, но объемы продаж ММ растут быстрее).
Соединитель MT-RJ , разработанный консорциумом производителей в составе AMP, Hewlett-Packard, Siecor LIN, Fujikura и USConnec, имеет широкую поддержку в сетевой отрасли. Представляет собой миниатюрный дуплексный разъем, в прямоугольный корпус которого, не имеющий наконечников, но содержащий пару металлических направляющих, предварительно устанавливаются два волокна. Для подключения кабеля предусмотрен механический сплайс. После установки кабель фиксируется поворотом запирающего ключа. Выпускается в вариантах MM и SM. Средние потери - 0.2 дБ. Используется в коммутаторах, маршрутизаторах, концентраторах, сетевых платах и коммутационных платах более чем 45 компаниями. Не сможет стать универсальным, т.к. существует только в дуплексном варианте исполнения; технологически сложен в производстве, в отличие от соединителей с керамическими наконечниками может выпускаться далеко не всеми желающими, даже при покупке лицензий и ноу-хау. Здесь уместно также вспомнить судьбу других коннекторов с нестандартной присоединительной базой - CMA, Biconic и др.
Соединитель MU похож на SC, уменьшенный в поперечнике примерно вдвое. Механизм фиксации аналогичен SC, т.е. сложнее, чем у LC, а с учетом уменьшения габаритов может быть и менее надежен; выпускается в вариантах MM и SM. Наконечник и центратор - керамические, диаметром 1.25 мм, корпус пластмассовый, детали - пластик, металл. Выпускается компанией NTT-AT и другими фирмами.
Соединитель Volition (VF-45) . Широко рекламировался, как не содержащий дорогостоящих керамических наконечников. Однако это же можно считать и недостатком - невозможен физический контакт волокон, что резко ограничивает применение разъема (только многомод 62.5/125 с потерями до 0.5 и более дБ). Соединитель смотрится крупнее рассмотренных выше изделий, имеет излом оси, что может оказаться не всегда удобным в применении.
Резко отличающаяся от других типов коннекторов технология фиксации волокон в V-образных канавках также не добавила популярности новому разъему.
Приведенные в журнале Lightwave сведения о продажах соединителей в 1999 г., прогноз на 2004 и 2009 гг. по рынку США позволяют судить о популярности старых и новых соединителей, их предполагаемой "долговечности" на рынке, приоритетах покупателей. Данные пересчитаны только на коннекторы (изъяты обезличенные объемы продаж розеток, а также сплайсов - механических соединителей двух сколотых волокон в капилляре с иммерсией) и поэтому отличаются от журнальных. Положение на рынках США и Европы может отличаться, однако следует учесть, что основное количество активного оборудования, в том числе для СКС, выпускается под спрос в США, а это во многом определяет структуру пассивных компонентов в мире.
Выводы . В ближайшие годы начнется перераспределение мирового рынка коннекторов. При этом, как считают американские эксперты, до 2009 г. значительно (примерно в четыре раза) снизится доля коннекторов ST и FC, в 1.75 раза уменьшится доля SC коннекторов, резко увеличится доля LC , объем продаж которых сравняется с SC. Доля MT-RJ коннекторов вырастет почти вдвое, однако объем продаж в итоге будет почти вдвое меньше, чем у LC. Е-2000 и VF-45 сохранят свои минимальные доли рынка. Следует учесть, что все это перераспределение будет происходить на фоне общего роста объемов продаж - более чем вдвое за каждые 5 лет вплоть до 2009 г. - последнего прогнозируемого. Поэтому абсолютный рост выпуска будет наблюдаться у всех типов коннекторов. В России эти тенденции обычно проявляются с задержкой в полтора - два года. Возможно, они будут сглажены ориентацией наших предприятий на надежные и, главное, долговечные металлические коннекторы. Новые разъемы будут проникать в Россию в первую очередь с новой высокоскоростной аппаратурой связи и спектрального уплотнения, а также в составе комплексных поставок западных СКС.
- Технологии и средства связи, 1-2001, с.72 Традиционные оптические соединители. В. Репин
- Технологии и средства связи, 1-2001, с.74 Оптические соединители нового поколения. Н. Гуща
- Технологии и средства связи, 1-2001, с. 76 Тенденции и прогнозы. В. Репин
Оптические разъемные соединения волокон (их часто называют оптическими разъемами или коннекторами (connectors)) обеспечивают многократные (500…1000 циклов) соединения/разъединения волокон. На рынке существует большое количество специализированных разъемов в двух типоразмерах: стандартном и миниатюрном. Наиболее распространены три типа стандартных разъемов: FC, ST, SC и шесть типов миниатюрных разъемов: MT-RJ, LC, VF-45, LX-5, Opti-Jack, SCDC-SCQC.
Наиболее высокие требования к качеству разъемов предъявляются при соединении одномодовых волокон, где в основном используются стандартные разъемы типа: FC, ST, SC. Разъемы типа FC ориентированы на применение в линиях дальней связи и в сетях кабельного телевидения. Это единственный тип разъема, рекомендованный для применения на подвижных объектах, так как он лучше других выдерживает вибрацию и удары.
Основным недостатком FC разъемов является то, что он обеспечивает меньшую плотность монтажа, чем разъемы ST и SC. Для закрепления разъема FC в розетке необходимо закрутить накидную металлическую гайку с резьбой. В тоже время разъем типа ST крепится к розетке с помощью байонетной гайки, а разъем SC еще проще - с помощью пластмассовой защелки. Однако разъемы типа ST и SC обладают менее жесткой конструкцией, чем разъемы типа FC и рекомендованы только для стационарных объектов. Минимальную же плотность монтажа (почти в 2 раза меньшую) обеспечивают миниатюрные разъемы. Среди них на сегодняшний день наиболее популярны разъемы MT-RJ и LC. Они применяются преимущественно с многомодовыми волокнами в локальных вычислительных сетях, где особенно велика потребность в увеличении плотности монтажа.
Рассмотрим более подробно конструкцию разъемного соединителя для FC разъемов. В ней содержатся все принципиально важные решения, используемые в соединителях с разъемами другого типа. Конструктивно разъемный соединитель представляет собой два разъема и соединительную розетку. Оптические волокна вклеены в керамические наконечники разъемов диаметром 2.5 мм (в миниатюрных разъемах диаметр наконечника 1.25 мм). Разъемы центрируются в розетке с помощью плавающего центратора в виде разрезной втулки из керамики для одномодового волокна или из бронзы для многомодового волокна. Наконечники разъемов прижимаются друг к другу в центраторе с помощью пружин и, таким образом, место соединения волокон механически развязано относительно корпуса розетки. Фиксация разъемов в розетке может быть резьбовой (FC), байонетной (ST) и замковой (SG).
Торцевые поверхности волокон в оптических разъёмах имеют сферическую форму с радиусом закругления 10…25 мм для PC разъёмов (PC – Physical Contact) и 5…12 мм для АРС разъемов (АРС – Angled Physical Contact). В соединенном состоянии торцы стыкуемых наконечников прижимаются друг к другу с определенным усилием (обычно 8…12 Н). Возникающая при этом эластичная деформация наконечников приводит к появлению оптического контакта (рис. А. 13).
Рис. А. 13. Схема образования оптического контакта в месте соединения наконечников разъемов PC и АРС.
Две поверхности считаются находящимися в оптическом контакте, если расстояние между ними много меньше длины волны света. При этом чем меньше расстояние между этими поверхностями, тем меньше будет и величина отраженного от них света. Качество оптического контакта определяется качеством шлифовки и последующей полировки торцевой поверхности волокон. Для PC разъёмов ETSI рекомендует величину коэффициента френелевского отражения от места оптического контакта менее – 35 дБ. Стандартная шлифовка, как правило, обеспечивает – 40 дБ.
Многие поставщики оптических коммутационных шнуров предлагают разъёмы со специальной шлифовкой, обеспечивающие коэффициент отражения менее – 55 дБ. Это так называемые разъёмы Супер- и Ультра-PC. На практике такая шлифовка оказывается беспо-лезной, так как буквально после нескольких подключений коэффициент отражения увеличивается до величины, свойственной обычному PC разъёму. Происходит это из-за неизбежного появления пыли и микроцарапин на торцевых поверхностях разъёмов.
Поэтому, когда требуется коэффициент отражения не хуже - 55 дБ, разумнее использовать АРС разъемы. В АРС разъёмах нормаль к контактной поверхности наклонена к оси наконечника под углом 8° (рис. А. 13). В такой конструкции коэффициент отражения не превышает - 60 дБ как в соединенном, так и в разъединенном состоянии. В соединенном состоянии типичным является значение от –70 до –80 дБ.
Таким образом, в PC и АРС разъёмах только ничтожно малая часть излучения отражается от места соединения торцов волокон. Поэтому потери, вызванные отражением света, пренебрежимо малы. Если пренебречь так же потерями, возникающими из-за дефектов на торцах волокон, то основной причиной, вызывающей потери в месте соединения разъемов, является смещение сердцевин соединяемых волокон относительно друг друга вследствие эксцентриситета (неконцентричности) как самих волокон, так и деталей крепления разъёма (рис. А.14).
Рис А. 14. Сложение разных видов неконцентричности в наконечнике
Оценим допустимую величину смещения сердцевин волокон исходя из того, что потери в разъемах, в соответствии рекомендациями ETSI, не должны превышать 0.5 дБ. Зависимость этих потерь от величины смещения сердцевин d описывается формулой: ?d(дБ) = 4.34 (2 d/w)2. Учитывая, что диаметр модового поля w ? 10 мкм, получаем, что величина смещения сердцевин друг относительно друга должна быть меньше 1.7 мкм.
Потери принято относить к одному определенному разъёму (несмотря на то, что измеряемой величиной являются потери в месте соединения двух разъемов). Так можно делать, когда потери в месте соединения разъемов обусловлены только смещением сердцевин волокон и один разъём при этом образцовый (его также называют материнским или мастер-разъёмом). Образцовый разъем А выделен среди других разъёмов тем, что в нем ось сердцевины волокна совпадает с номинальным центром разъёма (рис. А. 15).
Рис. А. 15. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в типовом (некалиброванном) разъёме и (б) – в образцовом разъеме А.
Все измерения при изготовлении оптических шнуров выполняются только относительно образцового разъёма. Данные именно этих измерений и указываются в каталогах всех производителей, а также на упаковке готовых изделий. Но при использовании оптических шнуров типовой разъём стыкуется не с образцовым разъёмом, а с таким же типовым разъемом (любой с любым). В таких соединениях смещения сердцевин получаются больше почти в 1.5 раза, а потери (в дБ) увеличиваются при этом примерно в 2 раза (рис. А. 16).
Рис. А. 16. Гистограмма распределения потерь, вносимых при соединении типовых (некалиброванных) разъемов (любого с любым).
Для компенсации негативного влияния эксцентриситета применяются различные способы регулировки (настройки) разъемов. Наибольшее распространение получила технология, в которой используется образцовый разъём Б (со смещенной сердцевиной во-локна). В образцовом разъёме Б сердцевина волокна смещена относительно номинального центра (параметры оговорены в спецификации IЕС) примерно на половину радиуса зоны возможных отклонений сердцевины (рис. А. 17).
Рис. А. 17. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) – в некалиброванном разъеме и (б) – б образцовом разъеме Б.
Потери в месте соединения наконечников стандартного разъёма и образцового разъема Б, как легко видеть из рис. А. 17, будут изменяться при вращении одного из наконечников вокруг продольной оси. Своих экстремальных значений эти потери достигают в положениях, где совпадают азимуты их сердцевин. Таким образом, имеется возможность при изготовлении разъёма настраивать его на минимум потерь. Для этой цели (только в разъемах типа FC) имеется специальный ключ.
Настройка разъёма осуществляется следующим образом. Вращая изготовленный наконечник вокруг продольной оси, определяют его положение относительно образцового, при котором достигается наименьший уровень вносимых потерь, после чего наконечник фиксируется в корпусе разъёма. Наконечник может быть вставлен в корпус разъема в одном из четырех положений (со смещением вокруг оси на 90°). В результате сердцевина волокна попадает в строго определенный (относительно корпуса разъёма) квадрант торцевой поверхности (рис. A. 17). При соединении откалиброванных таким способом разъёмов (любого с любым) потери получаются в среднем примерно в два раза меньше (рис. А. 18).
Рис.А.18. Гистограмма распределения потерь вносимых при соединении калиброванных разъемов (любого с любым).
Достоинство этого способа настройки разъёмов, кроме эффективного уменьшения потерь (таблица № А.1), заключается также и в том, что используются стандартные наконечники, и что стоимость таких калиброванных разъёмов увеличивается незначительно. Этот способ настройки специфицирован IЕС и поддержан большинством крупных производителей, что обеспечивает совместимость и взаимозаменяемость изготавливаемых ими разъёмов.
Таблица № А.1. Потери, вносимые при соединении разъёмов.
В настоящее время на телекоммуникационных сетях в Европе наиболее часто применяются некалиброванные разъемы со специфицированным значением вносимых потерь (относительно образцового разъёма) не более 0.5 дБ. Однако поскольку с ростом числа телекоммуникационных сетей возрастает и количество точек соединений, то для снижения величины полных потерь все чаще применяются калиброванные разъёмы.
