что такое волс в строительстве
ВОЛС (волоконно-оптические линии связи)
Самой высокой пропускной способностью среди всех существующих средств связи обладает оптическое волокно (диэлектрические волноводы). Волоконно-оптические кабели применяются для создания ВОЛС – волоконно-оптических линий связи, способных обеспечить самую высокую скорость передачи информации (в зависимости от типа используемого активного оборудования скорость передачи может составлять десятки гигабайт и даже терабайт в секунду).
Кварцевое стекло, являющееся несущей средой ВОЛС, помимо уникальных пропускных характеристик, обладает ещё одним ценным свойством – малыми потерями и нечувствительностью к электромагнитным полям. Это выгодно отличает его от обычных медных кабельных систем.
Данная система передачи информации, как правило, используется при постройке рабочих объектов в качестве внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве внутреннего носителя структурированной кабельной системы (СКС), однако законченные СКС полностью из волокна встречаются реже – в силу высокой стоимости строительства оптических линий связи.
Применение ВОЛС позволяет локально объединить рабочие места, обеспечить высокую скорость загрузки Интернета одновременно на всех машинах, качественную телефонную связь и телевизионный приём.
Преимущества ВОЛС
При грамотном проектировании будущей системы (этот этап подразумевает решение архитектурных вопросов, а также выбор подходящего оборудования и способов соединения несущих кабелей) и профессиональном монтаже применение волоконно-оптических линий обеспечивает ряд существенных преимуществ:
Область применения ВОЛС
Как уже было сказано выше, волоконно-оптические кабели (ВОК) используются для передачи сигналов вокруг (между) зданий и внутри объектов. При построении вешних коммуникационных магистралей предпочтение отдаётся оптическим кабелям, а внутри зданий (внутренние подсистемы) наравне с ними используется традиционная витая пара. Таким образом, различают ВОК для внешней (outdoor cables) и внутренней (indoor cables) прокладки.
К отдельному виду относятся соединительные кабели: внутри помещений они используются в качестве соединительных шнуров и коммуникаций горизонтальной разводки – для оснащения отдельных рабочих мест, а снаружи – для объединения зданий.
Монтаж волоконно-оптического кабеля осуществляется с помощью специальных инструментов и приборов.
Технологии соединения ВОЛС
Длина коммуникационных магистралей ВОЛС может достигать сотен километров (например, при постройке коммуникаций между городами), тогда как стандартная длина оптических волокон составляет несколько километров (в том числе потому, что работа со слишком большими длинами в некоторых случаях весьма неудобна). Таким образом, при построении трассы необходимо решить проблему сращивания отдельных световодов.
Различают два типа соединений: разъёмные и неразъёмные. В первом случае для соединения применяются оптические коннекторы (это связано с дополнительными финансовыми затратами, и, кроме того, при большом количестве промежуточных разъёмных соединений увеличиваются оптические потери).
Для неразъёмного соединения локальных участков (монтажа трасс) применяются механические соединители, клеевое сращивание и сваривание волокон. В последнем случае используют аппараты для сварки оптических волокон. Предпочтение тому или иному методу отдаётся с учётом назначения и условий применения оптики.
Наиболее распространённой является технология склеивания, для которой используется специальное оборудование и инструмент и которая включает несколько технологических операций.
В частности, перед соединением оптические кабели проходят предварительную подготовку: в местах будущих соединений удаляются защитное покрытие и лишнее волокно (подготовленный участок очищается от гидрофобного состава). Для надёжной фиксации световода в соединителе (коннекторе) используется эпоксидный клей, которым заполняется внутреннее пространство коннектора (он вводится в корпус разъёма с помощью шприца или дозатора). Для затвердевания и просушки клея применяется специальная печка, способная создать температуру 100 град. С.
После затвердевания клея излишки волокна удаляются, а наконечник коннектора шлифуется и полируется (качество скола имеет первостепенное значение). Для обеспечения высокой точности выполнение данных работ контролируется с помощью 200-кратного микроскопа. Полировка может осуществляться вручную или с помощью полированной машины.
Самое качественное соединение с минимальными потерями обеспечивает сваривание волокон. Этот метод используется при создании высокоскоростных ВОЛС. Во время сваривания происходит оплавление концов световода, для этого в качестве источника тепловой энергии могут использоваться газовая горелка, электрический заряд или лазерное излучение.
Каждый из методов имеет свои преимущества. Лазерная сварка благодаря отсутствию примесей позволяет получать самые чистые соединения. Для прочной сварки многомодовых волокон, как правило, используют газовые горелки. Наиболее распространенной является электрическая сварка, обеспечивающая высокую скорость и качество выполнения работ. Длительность плавления различных типов оптовых волокон отличается.
Для сварочных работ применяются специальный инструмент и дорогостоящее сварочное оборудование – автоматическое или полуавтоматическое. Современные сварочные аппараты позволяют контролировать качество сварки, а также проводить тестирование мест соединения на растяжение. Усовершенствованные модели оснащены программами, которые позволяют оптимизировать процесс сварки под конкретный тип оптоволокна.
После сращения место соединения защищается плотно насаживаемыми трубками, которые обеспечивают дополнительную механическую защиту.
Ещё один метод сращивания элементов оптоволокна в единую линию ВОЛС – механическое соединение. Этот способ обеспечивает меньшую чистоту соединения, чем сваривание, однако затухание сигнала в данном случае всё-таки меньше, чем при использовании оптических коннекторов.
Преимущество этого метода перед остальными состоит в том, что для проведения работ используются простые приспособления (например, монтажный столик), которые позволяют проводить работы в труднодоступных местах или внутри малогабаритных конструкций.
Механическое сращивание подразумевает использование специальных соединителей – так называемых сплайсов. Существует несколько разновидностей механических соединителей, которые представляют собой вытянутую конструкцию с каналом для входа и фиксации сращиваемых оптических волокон. Сама фиксация обеспечивается с помощью предусмотренных конструкцией защёлок. После соединения сплайсы дополнительно защищаются муфтами или коробами.
Механические соединители могут использоваться неоднократно. В частности, их применяют во время проведения ремонтных или восстановительных работ на линии.
ВОЛС: типы оптических волокон
Оптические волокна, используемые для построения ВОЛС, отличаются по материалу изготовления и по модовой структуре света. Что касается материала, различают полностью стеклянные волокна (со стеклянной сердцевиной и стеклянной оптической оболочкой), полностью пластиковые волокна (с пластиковой сердцевиной и оболочкой) и комбинированные модели (со стеклянной сердцевиной и с пластиковой оболочкой). Самую лучшую пропускную способность обеспечивают стеклянные волокна, более дешёвый пластиковый вариант используют в том случае, если требования к параметрам затухания и пропускной способности не критичны.
По типу путей, которые проходит свет в сердцевине волокна, различают одно- и многомодовые волокна (в первом случае распространяется один луч света, во втором – несколько: десятки, сотни и даже тысячи).
Все современные ВОК (и одно-, и многомодовые), с помощью которых создаются линии передачи данных, имеют одинаковый внешний диаметр – 125 мкм. Толщина первичного защитного буферного покрытия составляет 250 мкм. Толщина вторичного буферного покрытия составляет 900 мкм (используется для защиты соединительных шнуров и внутренних кабелей). Оболочка многоволоконных кабелей для удобства работы окрашивается в различные цвета (для каждого волокна).
Диагностика волоконно-оптических линий связи
Основным инструментом для диагностики волоконно-оптических линий связи является оптический рефлектометр. Пример работы с таким прибором смотрите в следующем видео:
Примеры оборудования
Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.
Построение ВОЛС
Любое строительство волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) начинается с её проектирования. Обычно будущая ВОЛС разбивается на участки и для каждого из участков готовится свой рабочий проект. Проект вырабатывается на основе технического задания.
Состав рабочего проекта ВОЛС:
Основные этапы построения ВОЛС
Построение оптоволоконных сетей можно разбить на несколько крупных этапов:
Где-то эти этапы будут изменяться и дополняться, но в общем они применимы практически к любым ВОЛС: локальным, городским (сельским) и магистральным.
Стоит отметить, что каждая технология прокладки ВОК требует от подрядчика (производителя работ) своих знаний и компетенций. К примеру, оптический кабель, подобранный для подвеса на опоры, ни в коем случае нельзя прокладывать непосредственно в грунт. Это касаемо не только ОК, но и остальных комплектующих, которые применяются для строительства ВОЛС.
Подробнее о технологиях прокладки читайте в соответствующих материалах:
Процесс построения оптических сетей связи
Конфигураторы технических решений
Это бесплатные онлайн-программы, разработанные Центром технических компетенций ВОЛС.Эксперт. Помогут проектировщикам и монтажникам произвести сложные расчёты, минимизировать ошибки и тем самым сэкономить время.
Заключение
Соблюдение всех технологий и правил строительства волоконно-оптической линии связи, начиная от проектирования и заканчивая вводом в эксплуатацию, — залог долгой и надежной работы ВОЛП. Будь это локальная сеть в масштабах предприятия либо магистральная линия связи, соединяющая города, — ВОЛС не должна доставлять проблем в процессе эксплуатации. Поэтому при построения сети связи важно соблюдать все этапы, контролировать и качественно производить все монтажные работы.
Научиться качественно монтировать оптические муфты и кроссы, производить измерения параметров ВОЛС и освоить работу в конфигураторах можно в Учебном Центре ВОЛС.Эксперт. Мы выдаем удостоверение о повышении квалификации установленного образца, а также сертификаты на работу со сварочным и измерительным оборудованием.
Равиль Волков,
технический эксперт, преподаватель ВОЛС.Эксперт
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.