Оптичні роз'єми: типи, відмінності, застосування

Оптичні роз'єми: типи, відмінності, застосування

Невід'ємним компонентом будь-якої волоконно-оптичної мережі є конекторні з'єднання, які складаються з двох основних компонентів: двох оптичних роз'ємів та розетки (адаптера) для їхнього з'єднання.

Оптична розетка (адаптер) – це пристосування з наскрізним поздовжнім отвором та кріпильними елементами для конекторів певного типу з обох боків. Призначенням оптичної розетки є точне зведення ферул двох конекторів і фіксація в такому положенні для забезпечення передачі даних.

Схема конекторного з'єднання

Рисунок 1 – Схема конекторного з'єднання

Оптичний конектор (роз'єм) – це кабельне закінчення. Конектор встановлюється по обидва боки будь-якого оптичного кабелю, чи то магістральний чи розподільний кабель, чи навіть з'єднувальний патч-корд. Існує багато різних типів оптичних роз'ємів, що відрізняються за конструктивним виконанням, способом фіксації, діаметром ферули типу полірування і т.д.

конструкція оптичного конектора

Рисунок 2 – конструкція оптичного конектора

Основними конструктивними елементами оптичного роз'єму є корпус, ферула та фіксатор. Найбільш популярні конектори з діаметром ферули 2,5 мм та 1,25 мм.

Типи оптичних роз'ємів

різновиди оптичних конекторів та адаптерів

Рисунок 3 – різновиди оптичних конекторів та адаптерів

За конструктивним виконанням найбільш популярними типами є конектори FC, SC, LC і ST типу. Розглянемо їх відмінності.

• Оптичний конектор SC

SC конектори – одні з найбільш застосовуваних роз'ємів. Вони мають пластиковий корпус прямокутного перерізу та ферулу діаметром 2,5 мм. До переваг оптичного SC роз'єму можна віднести простоту комутації. Для фіксації в розетці досить легко вставити його до клацання. Аналогічно робиться його витягування. Разом з тим, він погано адаптований до механічних та вібраційних навантажень.

• Оптичний конектор LC

LC роз'єм за формою та принципом комутації нагадує розглянутий вище SC конектор. Однак він має суттєво менші габарити корпусу, та й ферула у нього діаметром лише 1,25 мм. Компактний розмір оптичного LC роз'єму дозволяє суттєво підвищити густину портів на кросі. Разом з тим, через недостатній простір ускладнюється комутація. При великій щільності портів комутацію зручно виконувати лише за допомогою спеціалізованого інструменту

Інструмент Jonard FCT-100 для встановлення/вилучення конекторів SC та LC у важкодоступних місцях

Рис. 4. Інструмент Jonard FCT-100 для встановлення/вилучення конекторів SC та LC у важкодоступних місцях

• Оптичний конектор FC

FC роз'єм по праву вважається найнадійнішим із перерахованих вище оптичних конекторів. Він має металевий корпус та фіксується в розетці за допомогою різьбового з'єднання. Останнє надає такому з'єднанню механічної міцності та вібраційної стійкості. Але у зручності комутації він вочевидь програє. Оптичні роз'єми FC за замовчуванням встановлюються на всі вимірювальні прилади для ВОЛЗ.

• Оптичний конектор ST

ST роз'єм на даний момент вважається застарілим, проте досі застосовується в багатомодових системах передач. Його фіксація нагадує фіксацію байонет роз'єму (вставити і трохи провернути за годинниковою стрілкою). На відміну від інших типів конекторів, ферула конектора ST має тільки UPC полірування.

Типи полірування оптичних роз'ємів

Типи полірування ферули конектора

Рисунок 5 – Типи полірування ферули конектора

Найчастіше використовуються конектори з полімером UPC. Конектори з APC поліруванням дорожчі, проте дозволяють зменшити зворотні втрати (основним складовим зворотніх втрат лінії є відображення в роз'ємних з'єднувачах) оптичної лінії, що дуже чутливо для ліній, по яких передається відео контент (КТВ, PON). Потужність сигналу в таких мережах набагато більша, ніж у стандартних мережах передачі даних, тому і відбитий сигнал має більшу потужність. У цих мережах застосовуються виключно роз'єм з APC поліруванням. Більш детально механізми виникнення втрат та відображення у роз'ємних з'єднувачах описані в наступному розділі.

Найчастіше використовуються роз'єми, що призначені для внутрішньооб'єктового застосування. Однак існують конектори і для вуличного застосування – посилені конектори. Вони мають підвищену стійкість до фізичних навантажень, вологості та перепаду температур. Такі конектори адаптовані для установки на кабелі різного діаметру та перерізу і найчастіше встановлюються у вуличних розподільних ящиках.

Втрати та відображення в оптичних конекторах

При поширенні по оптичній лінії сигнал зазнає загасання і відбиття від неоднорідностей коефіцієнта заломлення.

Згасання сигналу в ВОЛЗ обумовлюється втратами в самому оптоволокні, втратами в зварних (нероз'ємних, що робляться за допомогою зварювального апарату для оптики (сварочный аппарат для оптики) та конекторних (роз'ємних) з'єднувачах, втратами в інших компонентах ВОЛЗ (відгалужувачі, спліттери тощо).

Чим менше загасання сигналу в лінії, тим менш потужне і менш дороге обладнання, що приймає, може працювати на ній. Або тим більше відстань, на яку можна передати інформацію без помилок на цій лінії.

Основними ж причинами виникнення втрат та відображення у роз'ємних оптичних з'єднувачах є:

  • Наявність фізичного зазору між ферулами конекторів, що з'єднуються в точці їх контакту (рис.1)

Як би щільно ми не затискали конектор в розетці, все одно між світловодами волокон (розміщеними в центрі ферули конектора) залишиться невеликий зазор, заповнений повітрям. У зв'язку з тим, що показник заломлення повітря відрізняється від показника заломлення оптичного світловода (серцевини оптичного волокна), частина випромінювання відбивається при переході з конектора першого кабелю повітряний простір. Ще частина випромінювання відбивається при переході світла з повітря в конектор другого кабелю, що з'єднується. Таким чином, під час переходу через роз'ємний з'єднувач потужність сигналу зменшується.

Разом з тим, саме відбивання також є негативним чинником. Відбитий назад до передавача сигнал сліпить його (як водія сліпить світло зустрічного транспортного засобу в темний час доби) і призводить до виникнення бітових помилок та нагрівання SFP модулів. А як наслідок – зниження швидкості передачі та погіршення якості відео (напевно, всі бачили різнокольорові квадратики на екрані телевізора) та вихід із ладу SFP модуля.

Для зменшення впливу відбитих сигналів на передавач, в системах передачі використовуються конектори з полімером APC.

Вплив типу полірування оптичного конектора на потужність відбитого до передавача сигналу

Рисунок 6 – Вплив типу полірування оптичного конектора на потужність відбитого до передавача сигналу

Такі конектори мають зрізаний під кутом 8-9 градусів торець, що дозволяє змінити траєкторію відбитого сигналу. Відбитий під таким кутом сигнал виходить за межі світловоду та не повертається до передавача.

Роз'єм з APC поліруванням зазвичай пофарбовані в зелений колір. Для їхнього з'єднання використовуються також зелені адаптери. І з'єднувати між собою сині (UPC полірування) та зелені APC полірування) конектори, як ви розумієте, не можна.

  • Бруд

Якщо в роз'ємний з'єднувач (зазор між ферулами конекторів) потрапляє бруд або жир — це ще більше посилює ситуацію, описану в попередньому пункті. А при діаметрі світловода 9 мікрометрів (для одномодового оптичного волокна) для серйозного погіршення якості передачі сигналу достатньо навіть одного дотику пальцем до торця конектора.

Фотографія торця забрудненого та пошкодженого конектора (a – бруд; b – жир; c – подряпина)

Рис. 7. Фотографія торця забрудненого та пошкодженого конектора (a – бруд; b – жир; c – подряпина)

  • Тріщина в волокні, розташованому всередині конектора або кабелю, що виходить з нього, також призведе до додаткових втрат сигналу і його відображення.

Типи тріщин у торці волокна

Рисунок 8 – Типи тріщин у торці волокна

Поломку можна легко ідентифікувати за допомогою оптичних мікроскопів. А надмірний вигин (макровигин) такого кабелю хоч і не збільшить відбиття, тому що на згині відбиття не виникають, зате зазнає величезних втрат. Такі втрати будуть тим більшими, чим більша довжина хвилі, на якій вони вимірюються. Наприклад, втрати на довжині хвилі 1550 нм значно перевершують втрати на довжині хвилі 1310 нм. Для ідентифікації та локалізації такого пошкодження в оптичній лінії знадобиться оптичний рефлектометр із двома робочими довжинами хвиль, 1310 нм та 1550 нм. Ідентифікувати макровигин в оптичному патчкорді, сплайс касеті муфти або розподільного ящика можна за допомогою візуалізатора пошкоджень.

  • У разі неякісного адаптера (заводський брак або поломка) адаптер не дозволяє точно звести ферули конекторів (рис. 8).

Це створює ще більші перешкоди для поширення сигналу і призводить до його відображення та згасання.

Зміщення ферул в оптичному адаптері

Рисунок 9 – Зміщення ферул в оптичному адаптері

У наскрізному отворі адаптера найчастіше знаходиться керамічна трубка, яка при неакуратній комутації може зламатися. Ознаками її поломки також будуть флуктуації (постійно змінюється значення) потужності сигналу та його згасання.

  • У деяких дешевих оптичних волокнах серцевина волокна може бути дещо зміщена відносно його центру.

На жаль, на ринку зустрічаються пігтейли і патч-корди, при виробництві яких використано саме таке волокно. У цьому випадку навіть при точному зведенні ферул конекторів не вдасться досягти низьких втрат і відображення в оптичному волокні.

Оптичні патч-корди

Одним із компонентів оптичного кросу є також оптичний патчкорд.

Оптичні патч-корди

Рисунок 10 – Схема підключення оптичного кабелю до приймально-передавальної апаратури

Оптичний патч-корд – це волоконно-оптичний кабель невеликої довжини (зазвичай від 1 до 50 м) на обох кінцях якого встановлені конектори. Найчастіше для оптичних патч-кордів використовується внутрішньооб'єктовий оптичний кабель з діаметром оболонки 2-3 мм.

Оптичні патч-корди відрізняються за декількома параметрами:

  • За конструктивним виконанням

    • Симплексний оптичний патч-корд – це одиничний оптичний сполучний шнур, що включає один оптичний кабель, з обох боків якого встановлено по одному конектору
    • Дуплексний оптичний патч-корд – це конструктивно об'єднані два симплексні патч-корди

Симплексний та дуплексний оптичні патч-корди

Рисунок 11 – Симплексний (а) та дуплексний (б) оптичні патч-корди

  • За типом встановлених конекторів з обох сторін

    • Прямий оптичний патч-корд – це сполучний оптичний шнур, на різних кінцях якого встановлені конектори однакового типу та полірування
    • Гібридний оптичний патч-корд – це сполучний оптичний шнур, з різних боків якого встановлені конектори різного типу та/або полірування
    • За типом використаного в ньому оптичного волокна

      • Багатомодове оптичне волокно
      • Одномодове оптичне волокно
      • По діаметру оболонки кабелю

        • 2 мм
        • 3 мм

Маркування оптичних патч-кордів

Маркування патч-кордів відрізняється у різних виробників. Однак у будь-якому випадку вона включає основні дані:

Маркування оптичних патч-кордів

Рисунок 12 — Маркування патч-корду

  • Тип корпусу та тип полірування конектора, встановленого з одного боку патч-корду (наприклад, SC/UPC, SC/APC, FC/UPC, LC/UPC)
  • Тип корпусу та тип полірування конектора, встановленого з іншого боку патч-корду
  • Тип оптичного волокна:

    • 50/125 мкм – багатомодове волокно, діаметр серцевини – 50 мкм, діаметр оболонки – 125 мкм
    • 62,5/125 мкм — багатомодове волокно, діаметр серцевини – 62,5 мкм, діаметр оболонки – 125 мкм
    • 9/125 мкм – одномодове волокно, діаметр серцевини – 9 мкм, діаметр оболонки – 125 мкм
    • Діаметр патч-корду (найчастіше 2 або 3 мм)
    • Конструктивне виконання (симплексний – одинарний або дуплексний – здвоєний)
    • Вносимі втрати та відображення, що виміряні з обох боків патч-корду.

Як зробити оптичний патчкорд?

Як зробити оптичний патчкорд

Зазвичай оператори, інтегратори та провайдери купують патч-корди вже у готовому вигляді. Разом з тим існує простий спосіб виготовляти їх і самостійно за допомогою технології Splice On.

Цей спосіб дозволить оперативно виготовити патчкорд потрібної довжини та з потрібними типами конекторів з обох боків. Особливо це актуально за необхідності виготовлення гібридних патч-кордів (які мають конектори різного типу та полірування з обох кінців). Такі патч-корди та ще й потрібної довжини не завжди є на складі постачальників. Крім того, ви будете впевнені у високій якості такого виробу.

Висновки

Оптичні роз'єми — Висновки

Відомо, що найчастішими причинами непрацездатності оптичних ліній зв'язку є ушкодження на кросі. Тому нижче наведено кілька простих правил, як цього уникнути:

Використовувати якісні та перевірені компоненти (патч-корди, пігтейли, розетки та ін.)

Дбайливо ставитися до цих компонентів при роботі з ними. Не варто, наприклад, закручувати конектор FC типу «до втрати пульсу» або комутувати конектори з UPC та APC поліруванням)

Регулярно чистити оптичні адаптери та конектори. Відповідно до правила «IBYC» чистку необхідно проводити перед кожною комутацією. Навіть якщо ви підключаєте новий патчкорд, отриманий тільки від постачальника і витягнутий з упаковки.

Періодично проводити інспектування оптичних роз'ємів за допомогою оптичних мікроскопів.

загрузка...