четверг, января 17, 2013

Азы волоконно-оптических сетей

И снова здравствуйте дорогие друзья! До этого мы в основном обсуждали с вами вопросы, связанные с системами связи, использующими для передачи сигналов электрические импульсы, и вот сейчас настал момент поговорить о другом  типе систем связи, основанном на использовании оптических импульсов – оптоволоконных системах связи.

Существующие системы связи, осуществляющие передачу информации  по медным кабелям,хороши всем, кроме того что дистанции на которые они могут осуществлять передачу информации (без промежуточных усилительных пунктов) довольно ограниченны. Этот недостаток устраняют волоконно-оптические системы передачи.

Как наверное не трудно догадаться, привычные всем медные кабели связи не подойдут для передачи оптического сигнала. Поэтому в волоконно-оптических сетях используется другой вид кабелей – оптические кабели. Снаружи (внешняя оболочка) данные кабели схожи с обычными медными кабелями (хотя есть и отличия), но вот внутри они содержат уже не привычные медные жилы, а оптические волокна, специально разработанные для передачи оптических импульсов. Обычно оптические волокна изготавливаются из кварцевого стекла или определенных разновидностей пластика и имеют следующую конструкцию:
Конструкция оптического волокна
Как видно из рисунка, оптическое волокно состоит из двух частей: сердцевины и оболочки. Сердцевина и оболочка выполняются из отличных по характеристикам материалов, с таким соображением, чтобы показатель преломления сердцевины был несколько выше, чем показатель преломления оболочки. При таком соотношении показателей преломления, луч света, попадающий в сердцевину оптического волокна, будет распространятся по нему благодаря эффекту полного внутреннего отражения, возникающему на границе раздела двух сред (сердцевины и оболочки оптического волокна).








Сами по себе оптические волокна являются довольно хрупкими, поэтому они покрываются специальной буферной оболочкой, а после чего объединяются в оптические модули, которые сверху покрываются дополнительными защитными слоями. В общем случае конструкция оптического кабеля может иметь следующий вид (но на деле она может отличаться):
Конструкция оптического кабеля
Для введения оптического сигнала в оптический кабель (и соответственно его приема на другой стороне кабеля) служат специальные оптические приемопередатчики, которые на практике обычно встраиваются в SFP модули, предназначенные для установки в самые различные сетевые устройства, или же непосредственно в оптические порты устройств.
Внешний вид SFP модулей
Рассмотрим, как происходит непосредственное соединение нескольких сетевых устройств при помощи волоконной оптики. Пусть у нас есть два коммутатора с разъемами для подключения SFP модулей (если нет коммутатора с разъемами для установки SFP модулей то можно использовать схему коммутатор - медиаконвертер).
Коммутатор с разъемами для установки SFP модулей
В SFP порты коммутатора устанавливаются SFP модули. Конкретная модель SFP модулей выбирается исходя из требований проекта (требуемой дальности передачи, типа используемого оптического кабеля и т.д.).
Установка SFP модулей
К разъемам, установленных SFP модулей, подключаются оптические патч-корды (фактически тоже оптический кабель, но содержащий только 1 или 2 волокна и имеющий более простую конструкцию), другим концом оптические патч-корды  подключаются к разъемам оптического кросса. Оптические патч-корды могут иметь различные оптические коннекторы на своих концах, выбор конкретной модели (с определенными коннекторами) определяется оптическими разъемами SFP модулей и разъемами оптического кросса.
Внешний вид оптического патч-корда
Оптический кросс грубо говоря представляет из себя металлическую коробку с разъемами, к которым снаружи подключаются оптические патч-корды, а внутри пигтейлы (в общем то половинка оптического патч-корда, применяемая для оконцовывания магистрального оптического кабеля). Так же внутри оптического кросса расположены специальные кассеты и устройства для фиксации кабелей.
Внешний вид оптического кроса
С другой стороны в оптический кросс заходит магистральный оптический кабель, который будет соединять две удалённые площадки.

Принцип действия оптического кросса
Если собрать всю схему воедино, то она будет иметь следующий вид:
Соединение двух удаленных площадок при помощи волоконно-оптической сети
Вот так довольно не сложно можно соединить две удаленные площадки используя средства волоконно-оптической связи.

29 коммент.:

Спасибо за статью, было крайне познавательно.
Меня интеесует такой вопрос, читал в других источниках, но не смог разобраться, при прокладке внутри здания кабеля, возникает необходимость поворотов(от сервера до ролтера, от ролтера до конечного пользователя), так вот советывают использовать промежуточный пункт протягивания, при изменении направлении кабеля на 90 градусов после третьего раза. Я не могу понять что есть промежуточный пункт протягивания, и есть ли его необходимость при протяговании в зданиях, на расстояние к примеру 20 метрах от сервера до роултера?

Гм... не скажу что сильно разбираюсь в вопросах протяжки кабеля. Но обычно делают так. Грубо говоря от серверов до коммутатора серверной фермы прокладывают медью, дабы ее на такие короткие расстояния обычно вполне хватает. Гнуть ее можно как хочешь (конечно в разумных пределах). А вот для связи коммутаторов уже можно прокладывать оптику. Оптику нужно прокладывать аккуратно, при повороте на 90 градусов не нужно делать прямые углы, а необходимо огибать угол по дуге с радиусом больше минимального радиуса изгиба оптического волокна. Надеюсь вы это именно и имели ввиду. Если хотите скиньте ссылочку на ту статью что вы читали, попробую разобраться.

А зачем необходим оптический кросс, можно ли обойтись без него, если например на другой стороне находится один ПК с сетевой картой с разъемом SFP?

В теории можно. Но на практике так никто обычно не делает, так как это вызовет много проблем. Обычно Оптическая линия строится по следующей упрощенной схеме: Оборудование 1 <> Оптический патчкорд 1 <> Оптический кросс 1 <> Оптический кабель <> Оптический кросс 2 <> оптический патчкорд 2 <> Оборудование 2.

Волокна оптического кабеля "развариваются" на входах оптического кросса, и необходимость в изменение их положения и повторной "сварке" возникает не часто. А вот необходимость перекоммутации вашего оборудования с одного оптического волокна на другое может возникать на много чаще. Для упрощения этой задачи и используется оптический кросс.

Чтобы было понятнее приведу пример. Пусть у нас есть оптический кабель содержащий 8 оптических волокон. Для связи двух коммутаторов мы используем 2 волокна. Пусть в результате аварии одно из волокон было повреждено. В случае если мы используем оптические кроссы на обоих концах оптического кабеля, нам достаточно переткнуть на обоих сторонах оптической линии патчкорды, идущие от оборудования, из одного разъема оптического кросса в другой. В случае же если вы умудрились не использовать оптический кросс, то для того чтобы перейти на резервное волокно вам потребуется заново разваривать ОК.

Все вышесказанное относится к организации связи на большие расстояния.

Если же вы хотите соединить устройства находящиеся близко друг от друга, то в кроссе нет необходимости, можете просто соединить устройства напрямую оптическими патчкордами.

Большое спасибо за ответ!!!

Подскажите нормальный ли это вариант, из серверной идет один кабель (24 волокна) доходит до оптического кросса, где разваривается на несколько оптических кабелей по 8 волокон, а оставшиеся к разъемам кросса для подключения оборудования?

Немного не понял схему:
Вы имели ввиду "Оборудование"<>"Кросс в серверной"<>"Несколько ОК".
Если так то это совершенно нормальный вариант. Если вы имели ввиду что то другое то главное чтобы:
1)Выбранный вами вариант работал.
2)Удовлетворял по параметрам на затухания и т.д.
3)Был вам удобен.

Шкаф 1 в серверной из него выходит два кабеля по 24 волокна - заходит в шкаф 2 в кросс.
Кроссе в шкафу 2 он разваривается на 5 кабелей по 8 волокон которые идут в шкаф 3, шкаф 4, шкаф 5, шкаф 6, шкаф 7.
Или же лучший вариант из каждого шкафа по одному кабелю (8 волокон) вести сразу в серверную?

Если вы не планируете отводить в кроссе волокна в другие направления, то мне кажется лучше сразу вести от всех шкафов в серверную.

Здравствуйте, подскажите пожалуйста, если прокладываем оптику 16 волокон на 16 домов, каждый дом на своем волокне , то обязательно в каждом доме делать разводку в кросс? или можно просто на каждый дом отвести свое волокно, при этом остальные 15 не трогать, на доме где они не нужны. Я так понимаю , что и на каждый дом по модулю нужно ставить, получается , что в северной будет 16 модулей с одного района к примеру? а если 100 домов, то 100 модулей получается ? или другая система ?

Тут возникает несколько встречных вопросов:
1)А вы уверены что вам нужно по одному волокну на дом? Во первых не все системы работают по одному волокну, многие системы передачи работают по двум волокнам (одно под передачу другое под прием). Во вторых оптика штука хрупкая, так что нужно закладывать какой то резерв. Намного дешевле заложить дополнительные волокна сразу, чем выполнять строительство новой линии в случае обрыва (естественно это в основном касается больших многоэтажных домов, а не котеджей частного сектора, там и по одному волокну прокатит).
2)Исходя из пункта 1. если вы хотите заводить по Y волокон на каждый дом то для этих целей вам понадобится преобрести минимум Y волоконный кабель (такие кабели для внешний прокладки если я не ошибаюсь содержат минимум 4 волокна) , ведь не будите же вы вести голые хрупкие волокна от одного дома к другому.Как следствие раз вы ведете в каждый дом по несколько волокон, то чтобы их оконечить, то в доме желательно поставить оптический кросс и сразу разварить волокна на него (опять же актуально в случае больших домов, котеджей не касается).
3)Схемы разводки волокон могут быть различными и зависят от применяемых технологий:
3.1 При FTTH от серверной до каждого дома идет свой оптический кабель с нужным числом волокон (очень дорогой вариант).
3.2 При FTTH от кросса серверной до кросса первого дома идет кабель на 16*Y волокон, в кроссе первого дома вы отводите Y волокон, а 15Y волокон пускаете на следующий дом и так далее. То есть дома получаются связанными по цепочке. Аналогичный вариант можно сделать и без кроссов с отводом волокон на муфтах (Удачная схема по ссылке http://hkar.ru/iZBM).
3.3 При PON ведете одно волокно (в составе кабеля) и ветвите его.
4)Если вы ведете в частный сектор и все таки по одному волокну то у абонента обычно ставятся оптическая абонентская розетка (хорошая статья http://telekomza.ru/2012/09/14/osvaivaem-chastnyj-sektor-po-texnologii-ftth-chast-2/), но при желание не кто не мешает вам поставить и кросс. В случае больших домов лучше все таки поставить кроссы.

5)По поводу оборудования (модулей) опять же зависит от применяемой технологии. В случае PON это одно, в случае FTTx другое. C PON не знаком, так что промолчу. В FTTH(x) на стороне серверной в зависимости от ваших возможностей ставите: отдельные медиаконвертеры, шасси медиаконвертеров, коммутаторы с оптическими интерфейсами. На стороне абонента медиаконвертеры.

Могу где то сильно ошибаться, так что прошу сильно не пинать, и по возможности указать на ошибки.

Спасибо за ответ, но все равно не пойму , ведь
1 - если мы ставим кросс, то получается несколько волокон оставляем на дом, остальные ведем дальше. ( но не будет ли столько кроссов влиять на скорость и качество? )
2 - если муфту , то это ответвление, и получается что все сидят на одном кабеле. ( что не очень хорошо)

3 - просто я рассматриваю вариант вариант кольцо, и пустить один кабель на 32 волокна по кольцу, а с него уже делать ответвления ,

1.Естественно каждая сварка будет вносить затухания. Так что нужно будет выполнить хотя бы приблизительный расчет.
2.Не очень хорошо, но по деньгам получается дешевле. Все зависит от того, что вы хотите получить в итоге, дешевую оптику в частный дом, или же надежную оптику в многоэтажки под жилые дома или тем более офисы компаний.
3.Можно и кольцо сделать, хозяин барин =) А как вы хотите это реализовать? На данный момент я видел 2 вариант оптических колец:
- На Ethernet коммутаторах (получается разорванное кольцо из за STP), которые и служили устройствами ввода/вывода данных из кольца;
- SDH кольца, в узлах которого стояли специальные мультиплексоры ввода/вывода.
А как вы хотите сделать вы? Я так понимаю вы не планируете ставить дорогостоящие оборудование в каждом из домов? Просто хотите закольцевать сам кабель?

не правильно выразился , не кабель закольцевать, а его кинуть кольцом, и получается , что в каждом доме мы делим одно волокно на ввод и вывод сигнала, т.е. ААА____\____ААА1 с ААА идет кабель на 32 волокна до ААА1 по кругу, _____ мы его рвем в доме ____\_____ и получаем , что от ААА у нас идет сигнал, а на ААА1 мы его отправляем , получается , что выходит экономней, на одно волокно мы и ввод и вывод делаем. или так нельзя ? если не понятно, могу нарисовать))

Если можно нарисуйте =)

Здравствуйте Егор! У меня на работе 12 здании, в каждом здании есть по 16 ПК! Между зданиями расстояние примерно 600 700 метров. Мне поручили создать сеть между зданиями! Можно ли создать оптоволоконной ЛВС? У меня есть схема коммуникационной шахты! Подскажите пожалуйста какие оборудования и кабеля для этого потребуется? как создать смету?

Здравствуйте!
А если реализуется система оптики до рабочего места, то структурная схема, в принципе, остается неизменной? Только вместо магистрального кабеля (на предпоследней иллюстрации) в патч-панель сзади заходит кабель горизонтального сегмента?

For: 07.11.2013. Да можно. Попробуйте найти для этих целей подрядную организацию в своем городе.

For: 31.03.2014 Сказать честно никогда не сталкивался с такой реализацией на практике. Более или менее понятные схемы можно посмотреть в статье http://www.newtech-bt.bg/en/solutions6.html

Спасибо за статью. Есть вопрос. Имеется коммутатор HUAWEI 9303. Порты у него гигабитные, хотя в документации они вроде как 100/1000 Есть потребность дать по оптике от него линк абоненту. Второй коммутатор ставить у абонента проблематично. Рассматриваем вариант подключения через медиаконвертер. Но вот связать сфп 100 Мбит с медиком 100 Мбит почему то не получается(одноглазые). Не поднимается. Может тут только гигабитные он сьест? Но гигабит просто не устраивает. Нужно сотню выдать.

Добрый день. Я так понимаю одноглазые - это работающие по одному оптическому волокну. Если так, может у вас на обоих модулях одинаковые длины волн, а не перекрещенные. Можете скинуть модели обоих оптических модулей?

Здравствуйте Егор.Подскажите,пожалуйста по ситуации. В здании 3 этажа, на каждом в среднем 38 раб мест. Можно соединить коммутаторы с фсп портами разных этажей с помощью оптического патч-корда? Или как? Спасибо.

Добрый день.
1. Лучший вариант проложить кабель и разварить его на кроссах.
2. Если средств на кросса нет и не хочется варить можно попробовать использовать готовые кабельные сборки. Например, такие http://www.nikomax.ru/7/?show=437&item=438 или такие http://www.nikomax.ru/7/?show=437&item=439.
3. Если уж все совсем плохо, то кладите патчкорд. Но хотя бы защитите его гофрой.

Здравствуйте! Егор, подскажите пожалуйста, есть 2 АТС SI2000 нужно их подключить по ОК. Можете посоветовать оборудование для подключения?

Добрый день, не являюсь большим специалистом в области АТС) Какие интерфейсы есть у ваших SI2000? E1 с какойто определенной сигнализацией? Может тогда вариант: SI2000 - мультиплексор - ок - мультиплексор - SI2000?

Отправить комментарий