Правила прокладки ВОЛС
Успешная реализация проекта по созданию оптоволоконной сети зависит от выполнения ряда правил прокладки ВОЛС, представленных в документах, подобных «Правилам проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на воздушных линиях электропередачи напряжением 0,4-35 кВ».
В зависимости от условий проекта существует масса способов прокладки ВОЛС. Среди них стандартные, часто используемые способы, такие как монтаж в кабельную канализацию или открытый грунт, а также инновационные, например монтаж при помощи горизонтально направленного бурения, навивка на грозотросc или прокладка в дорожные покрытия (асфальт).
В зданиях правила прокладки ВОЛС позволяют использовать имеющиеся кабельные каналы или пространство за подвесным потолком или внутри фальшпола. Допустима также прокладка ВОЛС в специальных кабельных лотках. При прокладке линий связи в зданиях важно следить за радиусами изгиба оптического кабеля (они не должны быть меньше допустимых для конкретного вида кабеля), кроме того он должен иметь сертификат пожарной безопасности. В последнее время появились волокна с малыми допустимыми радиусами изгибов, но они дороже стандартных и поэтому менее распространены.
При подземной прокладке кабель может укладываться в кабельную канализацию, либо прямо в грунт. В первом случае основные требования к кабелю сводятся к его герметичности и наличию брони. При монтаже кабеля непосредственно в грунт, его укладывают в траншею глубиной около одного метра с запасом по длине в тех местах, где отрезки кабеля соединяются, а также на концах трассы.
При воздушной прокладке оптоволоконного кабеля правила прокладки ВОЛС требуют проводить расчет всех нагрузок, действующих на воздушно-кабельный переход. Длину кабеля нужно рассчитывать с учетом провеса, способного меняться в зависимости от колебаний силы натяжения и температуры. Надежность прокладки оптоволоконного кабеля по опорам гарантирует натяжение, не превышающее 60 % от его предельной прочности на разрыв.
В любом случае при прокладке оптоволоконных кабелей принципиально важно обеспечить как можно менее напряженные условия и неукоснительно выполнять правила прокладки ВОЛС и рекомендуемые производителем физические ограничения.
На этом этапе следует проверить соответствие маркировки строительной длины, указанной в паспорте, маркировке, указанной на барабане.
При измерении оптических характеристик в первую очередь нужно определить погонное затухание оптоволоконного кабеля и сравнить результаты с паспортными данными. При работе с одномодовыми кабелями, чаще всего проверяются километрические затухания в каждом волокне на двух длинах волн: 1550 и 1310нм. Заодно проверяется целостность оптических волокон. Для проверки обычно используют оптические рефлектометры.
Игнорирование этого этапа и экономия часа времени может привести к тому, что некачественно сделанный кабель может быть уложен в кабельную канализацию, открытый грунт или подвешен на опоры. Доказать что либо производителю уже после прокладки – практически невозможно. В этом случае, придется потратить намного больше времени на локализацию и устранение повреждений.
В случае если результаты входного контроля оказались неудовлетворительными, необходимо составить акт, в соответствии с которым можно предъявлять рекламацию производителю или поставщику.
Если результаты измерений подтвердили паспортные данные и при визуальном осмотре не обнаружены отклонения, правила прокладки ВОЛС допускают переход к основному этапу монтажа кабеля.
От правильности выполнения этого этапа зависит бесперебойная работа линий связи и скорость передачи данных в будущем. Как правило, монтажные работы включают прокладку оптоволоконного кабеля и соединения его сегментов в единую линию.
Для соединения кабеля применяются такие способы, как сварка или механическое совмещение, у каждого из них есть свои сильные и слабые стороны. Сварка оптических волокон осуществляется при помощи сварочных аппаратов для оптоволокна. Этот процесс проходит в несколько этапов: разделка кабеля и подготовка оптического волокна, скалывание при помощи высокоточного скалывателя, само сваривание и оценка результата (если полученное соединение требованиям не соответствует, то его приходится ломать, и начинать процесс заново). Сварное соединение повсеместно применяется в сетях доступа и на магистралях, оно по праву считается самым надежным и качественным соединением. При помощи этого метода можно достичь потерь на сварном соединении порядка 0,01dB.
Технология механического соединения – это сращивание волокон внутри специального устройства (механического соединителя). Волокна в месте соединения скрепляются защелками, пространство между ними заполняет специальный гель(иммерсионный), который имеет оптические характеристики, аналогичные характеристикам сердцевины оптического волокна. Это сводит к минимуму затухание и отражение сигнала в месте соединения. Технология монтажа механических соединителей существенно проще сварки, но по мере высыхания геля, характеристики такого соединения ухудшаются и со временем механический соединитель нужно заменить новым или сваркой.
На практике, механические соединители часто используют как средство для проведения оперативного ремонта при отсутствии сварочного аппарата (например, он находится на другом объекте). При этом в ближайшее удобное время механический соединитель заменяют сварным соединением. Правила прокладки ВОЛС оправдывают использование механических соединителей в местах с повышенной опасностью взрыва, например шахтах, где недопустимо использование сварочного аппарата (сварочный аппарат производит сращивание оптических волокон нагреванием до температуры плавления стекла места стыка при помощи дугового разряда между электродами)
Проектирование ВОЛС: описание алгоритма
Последовательность действий в большинстве случаев остаётся чёткой и простой. Исходят из уже имеющихся данных, потом идёт движение дальше, с каждым шагом количество имеющейся информации увеличивается.
Рекомендации будут такими.
Согласно требованиям стандартов не составит труда рассчитать показатель затухания. В финале все решения документируются, для чего и составляется проект. Каждый из этапов заслуживает более подробного рассмотрения.
Выбираем протокол связи или стандарт
Нам известна длина передачи данных, скорость этого процесса.
В международных стандартах подробно описывают то, что применяется на практике для ВОЛС. Стандарт последней версии обозначается как ISO/IEC 11801 2017. Документы описывают построение СКС в следующих направлениях:
Стандарты подходят для бесконечного изучения, но нас интересуют конкретные указания с практической точки зрения. В стандарте на СКС приведены таблицы, чтобы было проще определиться с выбором.
Соответствие между длиной линии и скоростью гарантировано. Пример – на расстоянии до 500 метров скорость 1000 Мбит/ секунду обеспечивает вариант 1000BASE-SX.
Группа документов, связанная со стандартом, распространяется только по дополнительной плате. Поэтому в большинстве статей приводят лишь часть выдержек.
У раздела есть свои типовые вопросы:
Прямое рассмотрение пар со Скоростью-Расстоянием способствует появлению схожих вариантов, но отличия между ними всё равно есть. Рекомендация по выбору будет простой – посмотреть, какие из протоколов поддерживаются на текущем активном оборудовании. В SFP-модулях выбранного модуля набор протоколов чаще всего имеет определённые ограничения.
Мнения специалистов говорят, что ориентир на стандарты будет более правильным. Тогда гарантирована стабильная работа вне зависимости от выбранного вендора.
По сравнению с MM, использование SM всегда обходится дороже. Если вендор поддерживает один конкретный вариант – то применение аналогов будет недопустимым.
Тип волокон и их класс
Тип и класс волокна – разные термины, в которых люди часто путаются.
Всего есть два основных типа – много- и однодомовое волокно.
В случае с многодомовыми волокнами требования к качеству заметно ниже, а компоненты отличаются низкой стоимостью. Но характерны ограничения по расстояниям. Для 1000 Мбит/секунду это 550 м, либо 2000 метров для 100 Мбит/секунду. Однодомовые волокна не требуют применения репитеров, даже если речь идёт о расстояниях до нескольких километров.
Диаметр сердцевины у этих двух типов тоже отличается друг от друга.
Для задач по проектированию ВОЛС этой информации достаточно.
Скорость и расстояние увеличиваются по мере того, как выше становится класс волокон. Для многодомовых используют обозначения OM1-OM5, для однодомовых – OS12, OS2. Стандарты TIA предполагают существование других классов, но они не получили такого широкого распространения.
Класс надо выбирать в зависимости от действующего стандарта. Он определяет, какое расстояние гарантируется для передачи данных при использовании того или иного класса.
Выбор компонентов и составление схемы ВОЛС
Различные задачи решают, выбирая и комбинируя друг с другом разные компоненты. Лучше для иллюстрации использовать типовую схему с уличным узлом.
Можно описать такие стандартные компоненты:
Внутри бокса тоже размещается сразу несколько компонентов:
Оптоволоконный кабель проходит через границу здание-улица. Потом через муфту разновидность этого компонента меняется, в зависимости от выбранного класса. На кроссе последовательность разбора кабеля будет обратной. Через FPS модуль идёт соединение проводов с другими видами активного оборудования.
Важно строгое соответствие компонентов классу и типу волокна. Если хоть у одного компонента класс будет ниже, то и всё оборудование опустится до этих показателей.
Кросс волоконно-оптической линии связи
По сути, кросс волоконно-оптической линии – это место, где жилы волоконно-оптического кабеля разделываются и свариваются с волокнами от пигтейлов, которые установлены внутри проходных адаптеров.
Боксы для кросса выпускают для установки в 19-дюймовую стойку или настенные. Удобнее всего приобретать оборудование в полном комплекте:
Пигтейл соединяется с патчкордом посредством проходных адаптеров. Именно здесь сердцевины волокон контактируют друг с другом на физическом уровне. Главные отличия между разными моделями – тип разъёма. Но чаще применяют компоненты с одинаковыми характеристиками для патчкорда и пигтейла.
Тип оптического разъёма выбирают тоже в зависимости от нескольких параметров:
LC, SC, FC – самые распространённые разновидности.
FC выигрывает в плане надёжности. Соединение с уплотнительными кольцами, завинчивающегося типа. В уличном кроссе это решение будет оптимальным.
SC – самое удобное соединение, когда речь о частых коммуникациях.
LC можно назвать самым компактным. LC duplex – сдвоенная разновидность того же класса. В большинстве SFP модулей выбирают именно такой вариант. Стандарт для внутренних кроссов с высокой плотностью.
Способ физического контакта между сердцевинами в соединении зависит от типа полировки волокон. Если полировка с углом 8-9 градусов, либо плоский вид. UPC, SPC и PC – плоские и самые простые. Для них характерно высокое обратное отражение. Качество и уровень обратных отражений становятся главными отличиями между разными типами. PC обладает максимальными значениями, UPC – минимальными.
PC – один тип полировки, предназначенный для многодомовых типов волокон. Это связано с распространением модов не по прямой линии, а через многократные переотражения. Из-за подобных обстоятельств к месту соединения компоненты подходят под разными углами, тогда и соответствующая полировка не приводит к уменьшению обратного отражения. Одномодовые волокна предполагают строго прямую линию вдоль волокна, здесь полировка тоже играет существенную роль.
В одном соединении одномодового волокна запрещено использовать полировку разных типов. Из-за этого образуются сколы, соединение с большой вероятностью перестаёт быть работоспособным.
Пигтейл – метровые отрезки оптических волокон, с одной стороны разделённые для монтажа в проходной адаптер, с другой у них есть свободные концы. Они предназначаются для сварки с жилами кабеля.
Комплект деталей защиты сростка обозначается как КДЗС. Это термоусаживающая трубка с металлическим стержнем и клеевой трубкой. Место сварки надёжно фиксируется при нагревании, когда клеевая трубка начинает плавиться. Стержень требуется для повышения прочности всей конструкции, термоусаживающая трубка делает конструкцию монолитной, выдавливая изнутри весь воздух.
Материалы не будет лишним добавлять в спецификацию по проекту. Выпускают комплекты с длиной до 40 и 60 мм. КДЗС 60 мм можно встретить чаще всего.
Разъёмы активного оборудования соединяют патч-кордом. Выпускается множество патч-кордов, которые отличаются друг от друга по следующим характеристикам:
На этом мы закончили компоновку сетевого узла ВОЛС. В каталогах выбранного типа требуется изучить все позиции, чтобы найти подходящую. Проблемы возникают лишь в том случае, если специалист не определился с выбором одного из компонентов.
Стоимость кабелей на 4 и 8 волокон будет практически одинаковой. Но прокладка дополнительных кабелей в случае необходимости доставляет немало проблем. Поэтому нужны неразделанные жилы, чтобы был определённый запас. Но при аварии такие жилы свариваются друг с другом. Лучше брать уже разделанные в кроссе на пигтейле изделия.
О муфтах в оптоволоконных сетях
Её используют, чтобы решить несколько задач сразу:
Муфта – это конструкция для сварки жил. Её выбирают по факторам, которые воздействуют на конструкцию из окружающей среды. Бокс для оптического кросса работает в качестве муфты в обычных зданиях. Главное – чтобы легко размещались КДЗС всех сварок и была возможность подключить все необходимые кабели. Все волокна свариваются заново, даже если нужно небольшое ответвление.
Чем больше комплект муфты с самого начала – тем лучше, таким изделиям и рекомендуется отдать предпочтение.
Волоконно-оптические кабели
Конструкция оптоволоконного кабеля влияет на его стоимость больше всего. Волокна сами по себе строятся из обычных кварцевых стёкол. Материал нужно полностью защищать от внешних воздействий, поскольку сам по себе он относится к хрупким основаниям. По условиям эксплуатации и защите от внешних воздействий изделия принято разделять на такие группы:
В каталогах все производители пишут, для чего предназначен тот или иной кабель.
Переход на внутренний кабель обязателен при вводе уличных кабелей внутри зданий. В области противопожарной защиты такие требования предъявляются согласно действующим документам и стандартам. Для решения этой задачи берут подходящую муфту. LSZH –аббревиатура, чаще всего используемая в случае с внутренними кабелями. Но у производителя должен быть и специальный сертификат, который гарантирует только применение продукции внутри зданий.
Чтобы придать дополнительную прочность на изгиб, многомодульным кабелям добавляют центральные силовые элементы. Диэлектрики используются для самонесущих изделий, помогающих организовать воздушную проводку. Это арамидные нити или стеклопластик. Гидрофобные наполнители обеспечивают дополнительную защиту от влаги.
Проволока или специальная лента применяются для бронирования изделий. От грызунов хватит и обычной ленты. Проволока требуется, если возникают значительные механические воздействия.
Для раздела можно привести такие типовые вопросы.
Ответ на вопрос отрицательный, но вендоры и сами накладывают ограничения в этой области.
Протягивание отдельного кабеля от каждого узла считается более надёжным вариантом. Особенно, если расстояния измеряются в единицах километров, а количество самих узлов ограничено. Места сварки и лишние потери в муфтах могут отсутствовать, хотя само обустройство такой линии обходится дороже. При больших расстояниях промежуточные муфты могут стать более рациональным решением. Лучше в каждом конкретном случае проводить расчёты с экономической точки зрения.
Другие технологии для решения таких же задач оказываются слишком дорогими. Их используют, только когда соединения требуется обеспечить прямо в поле.
Такие SFP модули в одном волокне работают на разных длинах волн для передачи и приёма. Это более дорогое решение, но часто оно и обеспечивает стабильную защиту.
Вопросы по расчёту затуханий
Здесь посетителей обычно интересуют такие проблемы.
Любые методики рассчитаны на то, чтобы выполнять требования стандартов. Значит, гарантирована стабильная работа любого вида оборудования на построенной ВОЛС. Бюджет мощности SFP модуля можно использовать, если расчёт проводится под конкретного производителя. Но тогда и линия работает только с конкретным выбранным модулем.
Здесь ответ отрицательный. Ведь, по сути, учитывается и межмодовая дисперсия, которая тоже влияет на стабильную работу.
Лучше всё-таки выбирать стандарт. Тогда работа гарантирована при любых условиях, даже если они ухудшаются.
Проект и документирование
Проектная документация обязательно должна содержать:
Максимальное растяжение кабеля между опорами обязательно учитывается при воздушной прокладке. Это сложный вид расчётов, для которых рекомендуется применять целые программные комплексы.