Як з’єднати оптоволоконний кабель

Роз'єми і з'єднання оптоволокна для домашньої мережі

Роз'єми і з'єднання оптоволокна для домашньої мережі.

При всіх перевагах оптичних волокон, для монтажу мереж їх необхідно з'єднувати. Саме складність цього процесу для світловодів з кварцового скла є основним стримуючим фактором оптоволоконної технології.

Незважаючи на весь прогрес технології останніх років, непрофесіоналам доступно тільки з'єднання кабелів, які не мають особливих вимог щодо якості. Серйозні роботи з монтажу магістралей регіонального значення вимагають наявності дорогого обладнання та висококваліфікованого персоналу.

Але для створення міжбудинкових розводки "останньої милі" такі складності вже не потрібні. Роботи доступні фахівцям без серйозної підготовки (або взагалі без неї), комплект технологічного обладнання коштує менше $ 300. У поєднанні з цим, величезні (не побоюся цього слова) переваги оптоволокна над мідними кабелями при повітряних прокладках роблять його дуже привабливим матеріалом для домашніх мереж.

Розглянемо докладніше види і способи з'єднання оптичних волокон. Для початку, потрібно принципово розділити зростки (нероз'ємні з'єднання), і оптичні роз'єми.

В порівняно невеликих мережах (до декількох кілометрів діаметром) сростки не бажані, і їх слід уникати. Основний на сьогодні спосіб їх створення - зварювання електричним розрядом.

Принцип зварювання оптичного волокна.

Таке з'єднання надійно, довговічно, і вносить мізерно мале загасання в оптичний тракт. Але для зварювання потрібно дуже дороге обладнання (в районі декількох десятків тисяч доларів), і порівняно висока кваліфікація оператора.

Обумовлено це необхідністю високоточного поєднання кінців волокон перед зварюванням, і дотримання стабільних параметрів електричної дуги. Крім цього, потрібно забезпечити рівні (і перпендикулярні осі волокна) торці (відколи) зварюються волокон, що само по собі є досить складним завданням.

Відповідно, виконання таких робіт "від випадку до випадку" своїми силами не раціонально, і простіше користуватися послугами фахівців.

Так само подібний спосіб часто використовується для оконечіванія кабелів шляхом зварювання волокон кабелю з невеликими відрізками гнучких кабелів з уже встановленими роз'ємами (pig tаil, буквально - поросячий хвіст). Але з поширенням клейових з'єднань, зварювання поступово здає позиції при терминировании ліній.

Другий спосіб створення нероз'ємних з'єднань - механічний, або з використанням спеціальних з'єднувачів (сплайсов). Первісне призначення цієї технології - швидке тимчасове з'єднання, що використовується для відновлення працездатності лінії в разі розриву. Згодом, на "ремонтні" Сплайс деякі фірми почали давати гарантію до 10 років, і до декількох десятків циклів з'єднання-роз'єднання. Тому доцільно виділити їх в окремий спосіб створення нероз'ємних з'єднань.

Принцип дії Сплайс досить простий. Волокна закріплюються в механічному кондуктора, і спеціальними гвинтами зближуються один c іншому. Для хорошого оптичного контакту в місці стику використовується спеціальний гель зі схожими на кварцове скло оптичними властивостями.

Незважаючи на зовнішню простоту і привабливість, спосіб не отримав широкого розповсюдження. Причин цьому дві. По-перше, він все-таки помітно поступається за надійністю і довговічності зварюванню, і для магістральних телекомунікаційних каналів не придатний. По-друге, він обходиться дорожче, ніж монтаж клейових роз'ємів, і вимагає більш дорогого технологічного обладнання. Тому, він досить рідко застосовується і при монтажі локальних мереж.

Єдине, в чому ця технологія не знає собі рівних - це швидкість виконання робіт, і не вимогливість до зовнішніх умов. Але цього на сьогодні явно не достатньо для повного завоювання ринку.

Розглянемо роз'ємні з'єднання. Якщо межа дальності дії високошвидкісних електропровідних ліній на основі кручений пари залежить від роз'ємів, то в оптоволоконних системах внесені ними додаткові втрати досить малі. Загасання в них залишає близько 0, 2-0, 3 дБ (або кілька відсотків).

Тому цілком можливо створювати мережі складної топології без використання активного обладнання, коммутіруя волокна на звичайних роз'ємах. Особливо помітні переваги такого підходу на невеликих за протяжністю, але розгалужених мережах "останньої милі". Дуже зручно відводити по одній парі волокон на кожен будинок від загальної магістралі, поєднуючи інші волокна в комутаційної коробки "на прохід".

Що основне в роз'ємному з'єднанні? Звичайно, сам роз'єм. Основні його функції полягають в фіксація волокна в центрирующей системі (соединителе), і захист волокна від механічних і кліматичних впливів.

Основні вимоги до роз'ємів наступні:

внесення мінімального загасання й протилежного відображення сигналу;

мінімальні габарити і маса при високій міцності;

довгострокова робота без погіршення параметрів;

простота установки на кабель (волокно);

простота підключення і відключення.

На сьогодні відомо кілька десятків типів роз'ємів, і немає того єдиного, на який було б стратегічно зорієнтоване розвиток галузі в цілому. Але основна ідея все варіантів конструкцій проста і досить очевидна. Необхідно точно поєднати осі волокон, і щільно притиснути їх торці друг до друга (створити контакт).

Принцип дії оптоволоконного роз'єму контактного типу.

Основна маса роз'ємів випускається за симетричною схемою, коли для з'єднання роз'ємів використовується спеціальний елемент - coupler (з'єднувач). Виходить, що спочатку волокно закріплюється і центрується в наконечнику роз'єму, а потім вже самі наконечники центруються в соединителе.

Таким чином, можна бачити, що на сигнал впливають такі чинники:

Внутрішні втрати - викликані допусками на геометричні розміри світловодів. Це ексцентриситет і еліптичності серцевини, різниця діаметрів (особливо при з'єднанні волокон різного типу);

Зовнішні втрати, які залежать від якості виготовлення роз'ємів. Виникають через радіального, кутового зміщення наконечників, непараллельности торцевих поверхонь волокон, повітряного проміжку між ними (Френелевскую втрати);

Зворотне відображення. Виникає через наявність повітряного проміжку (Френелевскую відображення світлового потоку в зворотному напрямку на кордоні скло-повітря-скло). Згідно стандарту TIA / EIA-568А, нормується коефіцієнт зворотного відображення (відношення потужності відбитого світлового потоку до потужності падаючого). Він повинен бути не гірше -26 дБ для одномодових роз'ємів, і не гірше -20 дБ для багатомодових;

Забруднення, яке, в свою чергу, може викликати як зовнішні втрати, так і зворотне відображення.

Незважаючи на відсутність офіційно визнаного всіма виробниками типу роз'єму, фактично поширені ST і SC, досить схожі за своїми параметрами (згасання 0, 2-0, 3 дБ).

Роз'єми оптичних волокон.

ST. Від англійського straight tip connector (прямий роз'єм) або, неофіційно Stick-and-Twist (встав і поверни). Був розроблений в 1985 році AT&T, нині Lucent Technologies. Конструкція заснована на керамічному наконечнику (ферула) діаметром 2, 5 мм з опуклою торцевою поверхнею. Фіксація вилки на гнізді виконується підпружиненим байонетним елементом (подібно роз'ємів BNC, що використовується для коаксіальногокабелю).

роз'єми ST - найдешевший і найпоширеніший в Росії тип. Він трохи краще, ніж SC, пристосований до важких умов експлуатації завдяки простій і міцної металевої конструкції (допускає більше можливостей для застосування грубої фізичної сили).

Як основні недоліки, можна назвати складність маркування, трудомісткість підключення, і неможливість створення дуплексной вилки.

SC. Від англійського subscriber connector (абонентський роз'єм), а іноді використовується неофіційна розшифровка Stick-and-Click (встав і замкніть). Був розроблений японською компанією NTT, з використанням такого ж, як в ST, керамічного наконечника діаметром 2, 5 мм. Але основна ідея полягає в легкому пластмасовому корпусі, добре захищає наконечник, і забезпечує плавне підключення і відключення одним лінійним рухом.

Така конструкція дозволяє досягти великої щільності монтажу, і легко адаптується до зручних здвоєним роз'ємів. Тому роз'єми SC рекомендовані для створення нових систем, і поступово витісняють ST.

Додатково потрібно відзначити ще два типи, один з яких використовується в суміжній галузі, а інший поступово набирає популярність.

FC. Дуже схожий на ST, але з різьбовою фіксацією. Активно використовується телефоністами всіх країн, але в локальних мережах практично не зустрічається.

LC. Новий "мініатюрний" роз'єм, конструктивно ідентичний SC. Поки досить дорогий, і для "дешевих" мереж його застосування безглуздо. Як головний аргумент "за" творці призводять велику щільність монтажу. Це досить серйозний аргумент, і у віддаленому (по телекомунікаційним мірками) майбутньому цілком можливо, що він стане основним типом.

Роз'єми і з'єднання оптоволокна для домашньої мережі.

Робота з оптоволокном: не так страшно, як здається

У минулому році ми проводили ряд семінарів, присвячених системам передачі інформації по оптоволоконному кабелю. Спілкуючись зі слухачами, часто стикалися з ситуацією, коли люди готові застосовувати дані системи: у них є проекти, переваги рішення превалюють над вартістю - став і здавай проект, отримуй гроші і впевненість в тому, що у замовника не буде претензій до якості виконаних робіт. Але той факт, що у фахівців немає ніякого досвіду роботи з подібним обладнанням, їх зупиняв. Все неодноразово чули про складнощі, про необхідність високої кваліфікації фахівців. Багато хто вважає, що сварка оптоволокна і монтаж обладнання з використанням оптоволоконного кабелю - ризикований процес, що вимагає дорогих матеріалів і високооплачуваних співробітників, що це не для них.

Керівник відділу маркетингу компанії "В1 електронікс"

Насправді, робота з оптоволокном хоч і вимагає певного досвіду і навичок, але їх напрацювати - не така складна задача. Тим більше що зараз ринок пропонує велику кількість інструментів і обладнання для оброблення та монтажу кабелю. Цьому питанню і присвячена ця стаття.

Одне з головних вимог при роботі з оптоволоконними кабелями - уважне ставлення до всіх етапів процесу монтажу кабельної системи: укладанні, обробленні, з'єднанню і оконцовке. Помилка дорогого коштує - це витрати на пошук місця пошкодження і заміна ділянки кабелю. Заміна пошкодженої ділянки не тільки збільшує трудовитрати, а й знижує якість всієї системи: кожен з'єднувальний елемент, кожна спайка вносить свої спотворення в сигнал, що передається, зменшує відстань передачі сигналу, вимагає збільшення оптичного бюджету системи. Для фахівців, які тільки починають свою роботу з монтажу оптоволокна, рекомендується придбати готовий комплект основних інструментів і матеріалів, необхідних для проведення робіт: тара, дозатори, розподільники, витратні матеріали та захисні засоби. Через деякий час, коли ви отримаєте початкові навички роботи з оптоволоконним кабелем і сформуєте переваги в різноманітності використовуваних інструментів і матеріалів, ви зможете комбінувати набір "під себе".

Оброблення волоконно-оптичного кабелю

Волоконно-оптичний кабель являє собою кілька оптичних волокон, які разом з армуючими нитками укладені в захисну полімерну оболонку. Для захисту від агресивних зовнішніх впливів кабель поміщають в броньовий захист з гофрованої алюмінієвої або сталевої захисної стрічки або зі сталевого дроту. Через те, що оптичне волокно в достатній мірі чутливо до осьовим і радіальним деформацій, для його розрізання непридатні недорогі кабелерізи, які використовуються для роботи з мідними кабелями. Рекомендується використовувати інструмент, леза якого розраховані на різання стали.

Початковий етап оброблення волоконно-оптичних кабелів - видалення верхнього шару захисних і броньових покривів, виконується тими ж інструментами, що і оброблення звичайних кабелів. Полімерна ізоляція і фольга розкриваються різаками, а сталевий дріт викусивать бокорезами. Рекомендується застосовувати кабельні ножі: вони дозволяють знімати полімерне покриття з кабелю діаметром від 4 до 35 мм, і при цьому кабельний ніж має спеціальну насадку, що обмежує глибину розрізу оболонки, що виключає пошкодження оптоволоконних жив.

Але в подальшій роботі без спеціальних інструментів все одно не обійтися:

  • ножиці або кусачки з керамічними лезами - використовуються для видалення армуючих ниток з кевлара. Звичайні ножиці ці тонкі, гнучкі і міцні волокна не ріжуть, а видавлюють або гнуть;
  • стріппери - призначені для зняття буферного шару. Їх застосування знижує ризик пошкодження оптичного волокна: в першу чергу через те, що його робочі поверхні мають фіксовану настройку;
  • сколювач оптичних волокон - застосовується для відсікання зайвого відрізка волокна під кутом 90 град. Сколювачем бувають ручні і автоматичні. При підготовці оптоволокна для подальшої зварювання або з'єднання волокон за допомогою Сплайс рекомендується використовувати автоматичні сколювачем, які дозволяють отримати чистий і рівний скол без дефектів під кутом 90 ± 0,5 град. Наприклад, скол з кутом більше 2 град. може привести до збільшення втрат в з'єднанні до 1 дБ, що при оптичному загальному бюджеті системи в 15-25 дБ - часто недозволена розкіш;
  • мікроскопи дозволяють діагностувати роз'єми оптичних волокон на якість полірування жили, наявність тріщин, подряпин;
  • кримпери призначені для обтискача наконечників, роз'ємів і контактів.

Способи з'єднання волоконно-оптичного кабелю

Широко застосовуються три способи монтажу оптоволокна:

  • зварювання оптичних волокон;
  • з'єднання за допомогою механічних роз'ємів;
  • з'єднання за допомогою Сплайс.

Сварка оптичних волокон

Здійснюється за допомогою спеціальних зварювальних апаратів і зазвичай виконується в три етапи:

  • підготовка і зачистка кабелю, отримання якісного торця;
  • зварювання зварювальним апаратом;
  • тестування і оцінка якості з'єднання. Зварювальний апарат здійснює з'єднання оптоволокна з хорошими параметрами місця з'єднання просто і швидко. Сучасні зварювальні апарати дозволяють знизити втрати в місці з'єднання до 0,04 дБ і менш. Апарат автоматично виконує всі необхідні операції: юстірует оптоволокна, розплавляє кінці оптоволокон, зварює їх. Найбільш функціональні (але і, на жаль, більш дорогі) моделі також перевіряють якість з'єднання. Після чого місце зварювання захищають, зазвичай за допомогою термоусаживающихся трубки.

З'єднання за допомогою механічних роз'ємів

Сварка оптичного волокна також використовується при оконцовке волокна коннекторами. Для цих цілей використовуються готові волоконно-оптичні перемички -пігтейли (англ. Pigtail - гнучкий провідник). Пігтейл зазвичай виготовляється в заводських умовах, він є відрізком оптоволоконного кабелю, який має з одного боку оптичний конектор. Волокно оптичного кабелю зварюється з волокном пігтейлу, а вже за допомогою коннектора його підключають до обладнання.

З'єднання за допомогою Сплайс

Сплайс - пристрій для зрощування волоконно-оптичного кабелю без застосування зварювання. У сплайс через спеціальні напрямні назустріч один одному вводяться підготовлені кінці оптичних волокон і фіксуються в ньому. Для зменшення втрат, що вносяться стик між волокнами поміщають в спеціальний (іммерсійний) гель, який часто знаходиться всередині Сплайс.

Технологія з'єднання за допомогою Сплайс включає в себе кілька етапів:

  • оброблення волоконно-оптичного кабелю;
  • обробка торців;
  • виконання з'єднання;
  • тестування і оцінка якості з'єднання;
  • нанесення захисних покриттів, відновлення захисної оболонки і броні.

Застосування сплайсов полегшує процес зрощування оптоволокна, але робота з ними вимагає практичних навичок. Внесені втрати при цьому методі з'єднання волокон менше, ніж при використанні пари волоконно-оптичних вилок і адаптера, але все ж можуть становити 0,1 дБ і вище. Згідно з вимогами стандартів на СКС IS0 11801, TIA EIA 568B вносяться втрати в сплайсов не повинні перевищувати 0,3 дБ. Для цього в ході монтажу проводиться коригування положення волокон відносно один одного, в процесі робіт також необхідно проводити постійний завмер втрат на місці з'єднання.

Крім того, слід брати до уваги той факт, що з часом втрати в місці з'єднання за допомогою Сплайс можуть збільшитися через зсув волокон в просторі або висихання иммерсионного гелю.

Матеріал, який тут представлений, кому-то може здатися неповним, кому-то поверхневим. Я і не ставив перед собою завдання викласти всю інформацію про інструменти та обладнання, що застосовуються при роботі з оптоволокном - та й не впевнений, що для цього вистачить всього журналу: інформації багато, вона різноманітна.

Але, для того щоб приступити до роботи, цілком достатньо початкових знань і навичок. Читайте, запитуйте, приходьте на семінари і тренінги - постачальники обладнання повинні бути самі зацікавлені в підвищенні вашої грамотності. Не святі горшки обпалювали - і у нас все вийде.