Фриман Р.Л. Волоконно-оптические системы связи

Подождите немного. Документ загружается.

г) точки перехода горизонтальной кабельной системы;

д) телекоммуникационные розетки/разъемы.

Типичные кроссовые устройства состоят из кроссовых перемычек или

коммутационных шнуров и коммутационных панелей, соединенных с гори-

зонтальной или магистральной оптической кабельной системой.

15.4.2. Практика кабельной прокладки — учет полярности

Чтобы быть уверенным в том, что соединение с использованием 568SC

поддерживает точную «полярность» по всей кабельной системе (имеется в

виду сохранение полярности в гибридной (электрической и оптической)

кабельной системе, учитывая, что оптический сигнал имеет одну полярность,

это слово взято нами в кавычки), необходимо обеспечить точную

ориентацию адаптера и оптической кабельной проводки. После завершения

прокладки кабеля проверяется точность «полярности», чтобы убедиться, что

оптическая кабельная система будет поддерживать эту «полярность»

передающего и приемного волокон, и не создаст проблем конечным

пользователям.

Прокладка осуществляется так, что магистральная и горизонтальная

кабельные системы устанавливаются путем спаривания волокон с нечетными

номерами со следующими за ними волокнами с четными номерами (т.е.,

волокно 1 со 2, 3 с 4 и т. д.), для того чтобы сформировать двухволоконный

маршрут передачи. Каждый кабельный сегмент в месте прокладки

устанавливается с парной перекрестной (кроссоверной) ориентацией, такой,

что нечетные волокна соответствуют позиции А на одном конце и позиции Б

на другом конце, а четные волокна - позиции Б на одном конце и позиции А

на другом конце.

Перекрестная ориентация достигается путем использования последова-

тельной нумерации волокон (т.е., 1, 2, 3...) на обоих концах оптоволоконной

линии, но адаптеры 568SC на каждом конце устанавливаются в

противоположном порядке (т.е., А-В, А-В ... - на одном конце и В-А, В-А ...

— на другом конце). На рис. 15.7 показана разводка оптического волокна с

соблюдение нужной «полярности».

Рис. 15.7. Прокладка оптического кабеля с соблюдением надлежащей

«полярности» (показано оборудование стенных шкафов). (С разрешения

организации ANSI, см. TIA/EIA-568-B.1, [15.1], рис. 10-1, с.36)

На рис. 15.8 показан план прокладки волокна на территории заказчика.

На нем также показаны правила нужной ориентации адаптеров 568SC в

точках МС, IC и НС, а также в точках выхода телекоммуникационных розе-

ток/разъемов, для того чтобы быть уверенным, что надлежащая «полярность»

волоконно-оптической системы поддерживается от основного кросса до те-

лекоммуникационной розетки/разъема. Волоконно-оптические линии, не

показанные на этом рисунке, гарантированно должны быть соединены так,

что адаптер 568SC, установленный на одном конце с ориентацией А-В, будет

установлен на другой стороне с ориентацией В-А.

Рис. 15.8. План прокладки оптического кабеля в здании. (С разрешения орга-

низации ANSI, см. TIA/EIA-568-B.1, [15.1], рис. 10-2, с.37)

15.5. Выбор кабеля и его использование

Как говорилось выше, существует два типа оптического волокна,

которые могут быть использованы для прокладки в помещении заказчика.

Это многомодовое волокно 62,5 мкм, которое лучше всего подходит для

прокладки коротких сегментов в помещении заказчика, и одномодовое

волокно, используемое для сегментов большей длины в пределах кампусной

сети и для установки в очень высоких зданиях.

Причиной привлекательности многомодовьгх кабелей является

возможность использовать относительно недорогие передатчики типа СИД и

VCSEL (см. гл. 4) и дешевые оптические разъемы. СИД и, в меньшей

степени, VCSEL передатчики имеют достаточно широкий спектр излучения.

Таблица 15.3

Сводные данные приложений, использующих многомодовое (62,5 мкм)

волокно

Комбинация среда передачи-технологии

Горизонтальные

кабели (< 100 м)

Кабели в здании

(< 300 м)

Внешние магистрали

(< 2000 м)

Приложения Скорость

(Мбит/с)

Среда Техника

Тх (нм)

Среда Техника

Тх

Среда Техника

Тх

10BASE-F 20 ММ S, 850,

LED, LD

ММ S, 850,

LED,LD

MM S, 850,

LED,LD

Token Ring 32 ММ S, 850,

LED,LD

ММ S, 850,

LED, LD

MM S, 850,

LED,LD

100VG-AnyLAN 120 ММ S, 850,

LED,LD

ММ S, 850,

LED.LD

MM LE,

1300.LED

100BASE-F 125 ММ S, 850,

LED,LD

ММ S, 850,

LED,LD

MM LE, 1300,

LED

FDDI 125 ММ S, 850,

LED,LD

ММ S, 850,

LED,LD

MM LE, 1300,

LED

1000BASE-F 1250 ММ SL/LE,

850/1300

ММ SL/LE,

850/1300

SM LL, 1300,

Fiber channel

SONET-ATM

133 ММ S, 850,

LED,LD

ММ S, 850,

LED,LD

MM LE, 1300,

LED

266 ММ SL/LE,

850/1300

ММ SL/LE,

850/1300

SM LL, 1300,

531 ММ SL/LE,

850/1300

ММ SL/LE,

850/1300

SM LL, 1300,

1062 ММ SL, 850,

ММ SL, 850,

SM LL, 1300,

ММ

S, 850,

LED,LD

ММ

S, 850,

LED,LD

LE,1300,

LED

155 ММ S/LE,

850/1300

ММ S/LE,

850/1300

MM SL/LE,

850/1300,

LED, LD

622 ММ SL/LE,

850/1300

ММ SL/LE,

850/1300

SM LL, 1300,

1244 ММ SL, 850,

ММ SL, 850,

SM LL, 1300,

2488

ММ

SL, 850,

ММ SL, 850,

SM LL, 1300,

MM — 62,5 мкм волокно с полосой 160/500 МГцкм

SM — стандартное одномодовое волокно

S - коротковолновое (850 нм), LED или эквивалентный LD

SL — коротковолновое (850 нм), LD

LE - длинноволновое (1300 нм), LED

LL — длинноволновое (1300 нм), LD

Замечание. Жирным шрифтом с подчеркиванием выделены те случаи,

где необходимы модификации существующих стандартов, для поддержки

большинства экономически эффективных подходов.

Источник. Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems,

см. [15.2], рис.3.4, с. 3.6.

VCSEL также имеет относительно круглый луч излучаемого света,

который лучше стыкуется с круглым входным конусом волокна.

Многомодовые волокна имеют большую входную апертуру, позволяющую

пропустить в волокно больше света, чем в случае одномодового волокна.В

таблицах 15.3 и 15.4 приведены сводные данные для многомодового (62,5

мкм) и одномодового волокон соответственно.

Компания Corning Cable Systems и организация ANSI в стандарте [15.1]

рекомендовали использовать гибридные кабели, состоящие как из одномо-

довых, так и многомодовых волокон, при кабельной прокладке кампусных

сетей. Они позволяют использовать дешевые источники излучения и детек-

торы в сетях с длиной сегмента не более 2000 м и скоростью передачи вплоть

до 155 Мбит/с. Для скоростей 622 Мбит/с и выше используется одномодовое

волокно на расстояниях до 40 км.

Такие волоконно-оптические системы работают на длинах волн 850 и

1300 нм. Поведение светового сигнала на этих длинах волн различно. Зату-

хание на длине волны 850 нм выше, чем на длине волны 1300 нм. Полоса

частот на 850 нм существенно уже. Многомодовое волокно имеет лучшие

показатели на длине волны 1300 нм, что делает возможность использовать

большие длины сегментов. Однако, если полоса частот и длина сегмента не

являются определяющими, то нужно иметь ввиду, что системы на длине

волны 850 нм в общем случае дешевле, чем на 1300 нм.

Таблица 15.4

Сводные данные приложений, использующих одномодовое волокно

Приложение/ спецификация Максимальное

расстояние, м

Скорость,

Мбит/с

Затухание,

дБ/км

Длина

волны, нм

Прокладка кабеля по

ANSI/TIA/ EIA-568-B.1

60000

- 0,5/0,5

б)

1310/1550

Гигабитный

Ethernet

в)

3000 1000 0,5 1310

FDDI-SMF 60000 100 0,5

г)

1300

Fiber channel (OB канал) 10000 531

д)

0,5 1300

Fiber channel (OB канал) 10000 1063

д)

0,5 1300

ATM/SONET 55000 155 нет данных 1300

ATM/SONET 50000 622 нет данных 1300

а)

За пределами стандарта ANSI/TIA/EIA-568-B.l.

б)

Максимальное затухание для оптического кабеля для внешней

прокладки, то же для внутренней прокладки 1,0/1,0 дБ/км для 1310/1550 нм.

в)

Значения для спецификации 1000BASE-LX, спецификация

1000BASE-SX не поддерживает одномодовое волокно.

г)

Типовые значения. (Затухание из конца в конец до 32 дБ).

д)

Мбод.

Источник. Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems,

см. [15.2], рис.3.5, с. 3.7.

Требуемое число волокон. Большинство приложений, связанных с

прокладкой кабеля в помещении заказчика, требуют полнодуплексной

работы; следовательно, как минимум требуется два волокна. Нужно

заметить, что видео приложения могут работать по симплексной схеме и,

следовательно, требуют только одного волокна. Однако, кабельное ТВ

быстро меняется от того традиционного варианта, которое требовало одно

волокно, и уже требует двух волокон, учитывая те достижения, которые

возможны сегодня.

Традиционная телеметрия требует только одного волокна. Но и здесь

ситуация меняется. Некоторые виды телеметрии интерактивны и требуют

двух волокон для приема и передачи.

Передача данных использует два волокна. Тем не менее используются

и четырехволоконные системы. Определяющим фактором является тип

сетевого приложения, который реализуется. В табл. 15.5 перечислены

наиболее современные сетевые приложения и требуемое число волокон для

их реализации.

Таблица 15.5

Сетевые приложения и число требуемых волокон

Сетевое приложение Требуемое число волокон Тип волокна

ATM 2 SM, ММ

б)

10BASE-F (Ethernet) 2 ММ

100BASE-F (Ethernet) 2 ММ

1000BASE-F (Ethernet) 2 SM, ММ

Token Ring 4 ММ

FDDI 4 (DAS), 2 (SAS) ММ

Fiber channel 2 ММ

SONET/SDH

4 SM

Голос (в обе стороны) 2 ММ

Видео (трансляция) 1 или 2 SM, ММ

Видео (наблюдение) 1 ММ

Видео (интерактивное) 2 ММ

Телеметрия 1 или 2 ММ

а)

SONET/SDH и видео перечислены здесь благодаря требованию

проектировщиков систем внедрить эти приложения в существующие сети

связи

б)

SM - одномодовое волокно, ММ - многомодовое волокно, 62,5 мкм

Замечание. DAS — станция с двойным подключением, SAS — станция

с одинарным подключением (термины FDDI).

Источник. Напечатано с разрешения компании Corning Cable Systems,

см. [15.2], рис. 4.4, с. 4.3.

Дополнительное электронное оборудование стоит за каждым

требованием увеличения числа волокон. Электронное оборудование, такое

как мосты и маршрутизаторы, может быть использовано для сбора и

распределения сигналов. Более того, число волокон может быть увеличено, а

количество оборудования уменьшится. Существует интересный набор

альтернатив, доступных проектировщику. Существует огромное количество

сервисов данных, которые могут (или не могут) включать голос. Например, в

ATM предполагается передавать по одной и той же сети голос, данные и

видео. Существует форма FDDI, которая также позволяет передавать голос.

Некоторые разновидности Ethernet позволяют передавать голос.

Рис. 15.9. Увеличение числа волокон как альтернатива увеличению количе-

ства оборудования. (Напечатано с разрешения компании Corning Cable

Systems, см. [15.2], рис. 4.5, с. 4.5.)

Проектировщик должен решить, использовать ли дополнительное

электронное оборудование и уменьшить число волокон, или минимизировать

электронное оборудование и использовать больше волокон в кабеле. На рис.

15.9 показаны две обобщенные схемы передачи данных между двумя

зданиями. При стандартной конфигурации требуется 12 волокон между

зданиями. В улучшенном варианте, используя то же оборудование, но

добавив маршрутизатор, можно использовать только 4 волокна для

осуществления тех же операций.

Сложность сетевого оборудования также может играть здесь свою

роль. В результате, пользователь может сделать вывод, что более простая

сеть, использующая больше волокна и меньше электроники, является

наиболее экономически эффективной.

Резервные волокна. Проектировщик сети уже на ранней стадии должен

решить вопрос об использовании резервных волокон. Он может сделать это и

определить нужное число резервных волокон путем анализа возможного

роста сети в будущем. Он (анализ) должен опираться на знание новых

сиcтем, которые будут установлены, или которые планируется построить.

Если ожидаются небольшие изменения на ближайшие пять лет, то нужно

зарезервировать, по крайней мере, 25% волокна от того уровня, который

требуется сейчас. 50% увеличение рекомендуется в случае, если будущие

сетевые приложения определены и потенциальные запросы на будущий

сервис велики. Если же будущее расширение можно предвидеть, а

расширение в будущем само по себе будет провести крайне трудно, то можно

рекомендовать сразу закладывать 100% резерв волокна по отношению к

текущим требованиям. Кроме того, проектировщик должен сразу выбирать

число волокон в кабеле из какого-то стандартного ряда, где число волокон

кратно 6 или 12 в зависимости от типа и назначения кабеля.

Типичная сеть состоит из концентратора (хаба), находящегося в

каждой аппаратной и позволяющего минимизировать требования на число

волокон во внутренней магистрали здания. Проектировщик должен

определить уровень использования мостов и маршрутизаторов, что поможет

установить число волокон, требуемых в магистрали здания. Таблицы,

аналогичные табл. 15.5, должны быть составлены, чтобы можно было быть

уверенным, что все требования будут выполнены. В качестве совета можно

предложить использовать для прокладки 30-волоконный многомодовый (62,5

мкм) кабель до каждого горизонтального кросса, если продумывается

вариант установки волокна до каждого рабочего стола. 30-волоконный

кабель кажется избыточным, если не принимать во внимание будущие

расширения. Включение одномодового волокна не рекомендуется. В целом

все волокно в здании должно быть многомодовым (главным образом, ввиду

достигаемой экономии), до тех пор пока какие-то особые обстоятельства не

продиктуют необходимость использования одномодового волокна. Однако

многомодовое волокно может поддержать скорости выше 1 Гбит/с при

передаче на короткие расстояния, например, меньше 300 м. Для внутренней

магистрали в здании нужно использовать как минимум 24-волоконный

кабель, для поддержки распределенной электроники.

Прокладка центральной магистрали. Так как волоконная оптика

обычно не требует использования высокоскоростных модемов на основе

медных пар, то оптоволоконные системы не требуют использования

электроники в аппаратных на каждом этаже, и поэтому допускают полностью

централизованную кабельную сеть. В методике, основанной на документе

TIA TSB72 [15.5], описано, в общем случае, где конечный пользователь

может разместить всю электронику в одной аппаратной в здании. Сравните

это с использованием многих аппаратных, распределенных по зданию, в

случае, если среда передачи - медный кабель. Это значительно упрощает

управление и обслуживание оптоволоконных сетей и обеспечивает более

эффективное использование портов электрических концентраторов,

маршрутизаторов и коммутаторов.

Реализовать такой проект можно несколькими путями. Во-первых,

можно протянуть кабели от розеток (или многопользовательских розеток) к