В настоящее время оптоволоконные линии стали самой важной частью связи и коммуникаций. Они используются для бытовых пользователей, для инфраструктуры, в том числе и критической. Представить медленный интернет в большинстве городов уже сложно, это ушло в прошлое. Во многом это произошло благодаря появлению и активному использованию провайдерами именно оптического кабеля. Однако он требует к себе определенные условия.
Иногда приходится с ним работать в быту и значит встает необходимость его паять, иногда и с другими проводами, а не только с оптикой. Далее будет рассказано, как соединить оптоволоконный кабель в домашних условиях. В статье подробно изложены факты об оптоволоконном кабеле и сфере его применения, добавлена пара полезных видеороликов по теме, а также вниманию читателю предложен интересный материал для скачивания.
Классификация оптического кабеля
Оптические кабели можно классифицировать:
По структуре:
- стандартные кабели, имеющие оболочку с модульными трубочками;
- современные многослойные кабели, которые наделены двухуровневой защитой и прочими достоинствами.
По области применения:
- для наружного использования;
- для внутренней прокладки (этот вариант используется нечасто исключительно в дата-центрах).
По условиям эксплуатации:
- подвесные;
- грунтовые;
- для кабельных канализационных систем;
- подводные;
- для ЛЭП.
Наиболее востребованными являются подвесные, грунтовые кабели, тонкие, спаренные патч-корды. Немного реже используются кабели с гофрированной броней и тросиками. Остальные виды оптоволоконных кабелей встречаются редко.
Применяемые инструменты
Как и для пайки оптоволокна, чтобы разделать кабель, необходимо иметь специальный комплект инструментов.
Стандартный набор инструментов монтажника-спайщика включает в себя:
- комплект стрипперов;
- комплект отверток;
- плоскогубцы;
- тросокусы;
- набор ножей;
- прочие дополнительные инструменты для различных рабочих ситуаций.
Сегодня существует множество наборов инструментов от разных производителей, с разной комплектацией. Они могут быть полностью укомплектованы необходимым инструментом или содержать только основные. Многие производители не уделяют особого внимания прочности кейсов для хранения инструмента, а только его внешнему виду. Их изготавливают из ДВП, покрывают текстурированной фольгой.
Соответственно, такие кейсы в тяжелых условиях эксплуатации долго не выдерживают, требуют периодического ремонта. И также плохого качества могут быть и некоторые инструменты из набора, а некоторые, вообще, могут не понадобиться в работе. Дорогостоящие фирменные расходники высокого качества могут быть заменены на более дешевые изделия.
Дополнительный материал по теме: что такое оптопара и как проверить ее мультиметром.
Что такое оптоволокно
Кабель типа «витая пара» представляет собой скрученные между собой проводящие жилы в изолирующем материале и внешней оболочке. Встречаются как экранированные, так и неэкранированные модификации данного кабеля. В зависимости от условий эксплуатации подбирают подходящий тип «витой пары». Экранированные модели кабеля в свою очередь хорошо защищены от различных помех и механических воздействий. Кабель «витая» пара отлично справляется со своим функционалом и позволяет передавать данные на хороших скоростях.
Будущее же Интернета и телефонии, безусловно, за волоконно-оптическими технологиями. Оптический кабель – современное высокотехнологичное изделие, основой которого является световод, проводящий информацию. Оптические волокна представляют собой тончайшие нити, а само устройство кабеля – сложную модель со специальными элементами, надёжно защищающими световод от каких-либо повреждений. Цена на оптический кабель несколько выше по сравнению с остальными типами изделий, однако, она оправдана высоким качеством и отличными проводящими характеристиками.
Посредством оптического кабеля можно передавать сигнал на огромные расстояния на больших скоростях. По этой части оптика значительно превосходит и коаксиальный кабель, и «витую пару». С оптическим кабелем перед операторами открываются колоссальные возможности для постоянного улучшения качества своих услуг. В идеальном варианте для услуг связи необходимо применение оптических технологий повсеместно с постепенным вытеснением прочих моделей. Однако с экономической точки зрения не всегда такое решение оправдано. Оптимальным вариантом на сегодня является сочетание «оптоволокно – витая пара» в построении сетей связи.
Практически все операторы, предоставляющие услуги по доступу в интернет применяют в своей работе кабель типа «витая пара» наряду с оптическим волокном. Трассы между зданиями, протяженные магистрали и участки строятся при использовании оптического кабеля, а вот подводка к квартире абонента выполняется посредством «витой пары».
Таким образом, обеспечивается максимальная скорость передачи сигнала на кабельной магистрали, а кабель «витая пара» при этом отлично выполняет свои функции на приличных скоростях при прокладке линии к абоненту в квартиру. Данное сочетание двух типов кабеля на линиях связи позволяет обеспечить оптимальное сочетание скоростей с вполне невысокой стоимостью.
Интересно почитать: Как рассчитать мощность электрического тока.
В местах перехода с оптоволоконного кабеля на «витую пару» производят соединение проводящих элементов. Для этого выполняют следующие манипуляции. Подбирают подходящий кабельный ящик, в котором оптическое волокно сваривают с патч-кордом. Затем модуль оптического кабеля вставляют в спайс-кассету и закрепляют стяжками.
Кассету закрывают. Концы патч-кордов вставляют в медиаконвертер: один на вход, другой – на выход. Далее медиаконвертер вставляется в специальный свитч, в который уже подключается витая пара. Далее уже кабель «витая пара» проводится по зданию по необходимой траектории. Так происходит соединение оптоволокна с «витой парой».
Механический способ соединения
Этот способ не получил широкого применения, так как со временем гель, содержащийся в механических соединителях высыхает и параметры стыка оптических волокон значительно ухудшаются. Механические соединители (или как их еще называют механические сплайсы) обеспечивают значительно худшие характеристики, чем сварка, но монтаж их намного проще и для него требуется достаточно простые приспособление для фиксации оптоволокна и сплайса во время монтажа (монтажный столик).
Нужно отметить, что некоторые производители не считают необходимым применение каких-либо приспособлений при монтаже их сплайсов, так как фиксация волокна в механическом соединителе происходит без использования какого-либо специализированного инструмента. После сращивания волокон, для их дополнительной защиты и фиксации механические соединители помещаются в специальные лотки, муфты или коробки, в которых предусмотрено посадочное место для установки механических соединителей или термоусадочных трубок.
Справедливости ради стоит заметить, что данный тип соединения оптических волокон широко используется как временное соединение, на пример при выполнении ремонтно-восстановительных работ на ВОЛС.
[stextbox id=’info’]Поскольку некоторые механические соединители (в зависимости от производителя) могут применяться многократно, то с их помощью выполняется подключение ремонтных кабельных вставок для быстрой организации обходов поврежденных участков. [/stextbox]
Подготовка оптоволокна к соединению
На первый взгляд кажется, что перед соединением оптоволокна необходимо всегда проводить очистку волокна и каждого коннектора. Это является самым распространенным заблуждением. Качественные коннекторы имеют идеально чистую поверхность, и лишняя чистка, наоборот, повышает вероятность того, что они будут загрязнены. Поэтому важно помнить, что чистоту оптоволокна необходимо всегда проверять, но не всегда нужно проводить очистку. Кроме того, оптические контакты имеют закругленную форму, которая помогает вытолкнуть крупные частицы. Они вряд ли останутся в центре соединения, а по краям будут задерживать лишь незначительную часть света.
В центральных участках оптоволокна загрязнение недопустимо. Есть несколько зон, у которых разные требования к степени чистоты. В зоне А не должно быть никаких царапин и выемок — эта зона требует особо тщательной проверки. В зонах В и С допустимы небольшие царапины и каверны, но грязи быть не должно. В зоне D незначительное загрязнение не приведет к неисправности соединения, но проверять ее все равно необходимо, так как это зона напряжения в месте соединения.
[stextbox id=’warning’]Таким образом, несмотря на проверку оптоволокна интерферометром на производстве, все равно перед соединением оптоволокна необходимо проводить визуальный осмотр непосредственно на месте установки и при необходимости чистить оптоволокно. Для этого применяются специальные инструменты и наборы.[/stextbox]
Контроль чистоты поверхности в оптическом кабеле
Одним из наиболее удобных и надежных инструментов для осмотра торца волокна или коннекторов – это специальные микроскопы, которые позволяют осмотреть срез оптоволокна и выявить проблему. Современные видеомикроскопы, такие как Greenlee GVIS300C-PM-02-V, имеют функцию автоматического анализа и могут выполнять несколько задач, например, измерять мощность и затухание сигнала, выявлять повреждения оптоволокна, анализировать качество оптических соединений. Собранные сведения можно немедленно отправить в базу данных через Wi-Fi.
Для быстрой оценки чистоты оптоволокна есть более простые узкофункциональные ручные микроскопы, например Fluke Networks FiberViewer с увеличением 200 или 400 крат. Приборы для проверки оптоволокна являются частью качественных наборов для монтажа и обслуживания оптоволоконных сетей. Необходимый набор выбирается в зависимости от сложности решаемых задач, но преимущество наборов в любом случае — это наличие приспособлений для чистки и исправления дефектов. Набор позволяет выявить и сразу решить проблему.
Очистка оптических компонентов
Все поставщики качественных оптических компонентов и систем предоставляют соответствующие инструкции по чистке своих изделий. Эти рекомендации являются оптимальными, поскольку учитывают свойства материалов и конструктивные особенности. В большинстве наборов для монтажа волоконно-оптических кабелей, соединителей и коннекторов есть приспособления и материалы для чистки.
Существует два основных компонента для качественной очистки: специальные салфетки и прочие материалы для протирания, а также специальные растворы для удаления загрязнений. Раствор смывает пятна и микрочастицы, при этом он не оставляет пятен после высыхания и играет роль смазки, предотвращая появление царапин при чистке салфетками. Следует иметь в виду, что в случае сильного загрязнения очистку следует повторить.
Разделка волоконно-оптического кабеля
Волоконно-оптический кабель представляет собой несколько оптических волокон, которые вместе с армирующими нитями заключены в защитную полимерную оболочку. Для защиты от агрессивных внешних воздействий кабель помещают в броневую защиту из гофрированной алюминиевой или стальной защитной ленты либо из стальной проволоки.
Начальный этап разделки волоконно-оптических кабелей – удаление верхнего слоя защитных и броневых покровов, выполняется теми же инструментами, что и разделка обычных кабелей. Полимерная изоляция и фольга вскрываются резаками, а стальная проволока выкусывается бокорезами. Рекомендуется применять кабельные ножи: они позволяют снимать полимерное покрытия с кабеля диаметром от 4 до 35 мм, и при этом кабельный нож имеет специальную насадку, ограничивающую глубину разреза оболочки, что исключает повреждение оптоволоконных жил.
Но в дальнейшей работе без специальных инструментов все равно не обойтись:
- ножницы или кусачки с керамическими лезвиями – используются для удаления армирующих нитей из кевлара. Обычные ножницы эти тонкие, гибкие и прочные волокна не режут, а выдавливают или гнут;
- стрипперы – предназначены для снятия буферного слоя. Их применение снижает риск повреждения оптического волокна: в первую очередь из-за того, что его рабочие поверхности имеют фиксированную настройку;
- скалыватель оптических волокон – применяется для отсекания лишнего отрезка волокна под углом 90 град. Скалыватели бывают ручные и автоматические. При подготовке оптоволокна для последующей сварки или соединения волокон при помощи сплайса рекомендуется использовать автоматические скалыватели, которые позволяют получить чистый и ровный скол без дефектов под углом 90±0,5 град. Например, скол с углом более 2 град. может привести к увеличению потерь в соединении до 1 дБ, что при оптическом общем бюджете системы в 15-25 дБ – зачастую непозволительная роскошь;
- микроскопы позволяют диагностировать разъемы оптических волокон на качество полировки жилы, наличие трещин, царапин;
- кримперы предназначены для обжимки наконечников, разъемов и контактов.
Cваривание оптических волокон
Cпособ, основанный на применении специализированных сварочных аппаратов для сваривания оптического волокна, получил наибольшее распространение. Этот этап (соединения оптических волокон) входит в общий процесс прокладки и монтажа волоконно-оптических линий связи и является самым ответственным и требует от персонала достаточно высокого уровня квалификации. Сварка оптических волокон осуществляется с помощью специальных сварочных аппаратов, которые проводят весь комплекс работ от сплавления волокна до защиты места соединения оптических волокон специальными термоусаживающимися гильзами.
Технологически, весь процесс сварки оптических волокон, можно разделить на три основных этапа:
- подготовка и зачистка кабеля, получение «качественного» торца волокна;
- непосредственно само сваривание волокон специальным сварочным аппаратом;
- оценка результата.
Если параметры полученного соединения не соответствует требованиям – то в этом случае оно ломается, и процесс сваривания осуществляется заново. Более подробно о процессе сварки оптических волокон и самих сварочных аппаратах можно прочитать на нашем сайте, или статье «Краткий обзор сварочных аппаратов компаний INNO Instrument и Vytran», опубликованной в журнале IT-Partner №4 (4) 2010.
Практически одновременно с методом сварки был разработан метод клеевого соединения оптических волокон. Технологически процесс клеевого соединения волокон можно разделить на следующие этапы.
- Зачистка оптического волокна с помощью специализированного инструмента – «стриппера буферного слоя», который позволяет снимать защитный слой с оптических волокон диаметром 250 и 900 мкм, не повреждая непосредственно само волокно.
- С использованием безворсовых салфеток, смоченных в изопропиловом спирте необходимо удалить остатки защитного слоя и загрязнений.
- При помощи шприца или специального дозатора, в корпус оптического разъема вводят необходимое количество эпоксидного клея, находящегося в жидком состоянии.
Основная сложность приготовления двухкомпонентных клеевых смесей для монтажа оптических вилок состоит в поиске компромисса между удобством установки и скоростью затвердевания клея. Клей, который используется для оптических волокон, должен иметь коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления оптических волокон. После затвердения клея, оптическое волокно фиксируется как внутри корпуса разъема, так и внутри наконечника.
В идеале, он должен обеспечивать фиксированное положение соединенных оптических волокон, защищать место сращивания от воздействий окружающей среды, гарантировать прочность сростка при воздействии нагрузок в осевом направлении.
- Чтобы ускорить окончательное отвердевание эпоксидного клея, прибегают к подогреву установленного разъема, для чего используются специальные печи.
- После отвердения клеевого состава необходимо производится скол имеющегося избытка волокна (выступающее волокно из торца коннектора) и последующая шлифовка ферулы
- Качество скола имеет огромное значение. Обычно, во время скалывания излишков волокна, используется сапфировый или алмазный карандаш, которым делается надрез на волокне. Данный метод является общепринятым, однако он требует точности и практики в достижении нужной глубины надреза. Надрез необходимо делать одним точным движением, не сильно надавливая на волокно, после чего необходимо отломить избыток волокна.
- Шлифовка.
- Предварительная шлифовка. Производится для того, чтобы сточить остаток сколотого волокна, торчащий из торца ферулы. Необходимо круговыми движениями, на весу (приблизительно 10-15 раз) «пройтись» оптическим волокном по абразивной пленке (film) в 10-5 мкм.
- Основная шлифовка. Ставьте коннектор типа ST/FC/SC в соответствующий полировальный диск-плашку (диаметр отверстия в центре составляет 2,5 мм), для коннекторов LC – используется диск-плашка (диаметр отверстия в центре составляет 1,25 мм). Необходимо держаться за полировальный фиксатор, и за основание коннектора. При этом слегка надавливая на коннектор. Поместите полировочный диск в 3-5 микрон (шершавой стороной вверх) на подложку для шлифовки, которая представляет собой стеклянно-резиновое основание. Также перед шлифовкой необходимо добавить небольшое количество дистиллированной воды на поверхность полировочной пленки.
- Конечная полировка. Микронную полировальную пленку поместите на полировальную подложку, слегка увлаженную водой (для сцепления полировальной пленки с подложкой). На заключительном этапе шлифовки, когда слой трудно определить по цвету, рекомендуется просматривать коннектор под углом, тогда на свету блестящая поверхность керамики контрастирует с шершавым остаточным слоем эпоксидной смолы. Как только слой исчезнет, сразу прекращайте полировку.
- Визуальный контроль отполированной поверхности. Вставьте отполированный коннектор в адаптер на 200 или 400 кратном микроскопе (хотя как показывает практика достаточно 200 кратного икроскопа для контроля качества полировки).
При положительном результате сердцевина не будет содержать видимых недостатков – царапин, сколов, грязи. При отрицательном результате на сердцевине будут видны точки, полоски, трещины или сердцевина может быть темной. Наличие темной сердцевины свидетельствует о том, что оптическое волокно сломано. Также можно посветить противоположный конец обычной лампой или даже направить на окно.
В случае образования на поверхности волокна трещин, сколов, каверн (раковин) особенно в световедущей части волокна рекомендуется удалить коннектор. Небольшие дефекты в виде тонких царапин, снега можно исправить на 1 мкм алмазной шлифовальной пленке сделав несколько полировальных движений на плоской жесткой поверхности (например, стекле) или использовать кассеты CleTop, оснащенные сапфировыми лентами.
Как спаять в домашних условиях
В связи с почти 90% охватом многоэтажек высокоскоростным широкополосным доступом в глобальную паутину, очень часто возникает необходимость удлинить Интернет кабель по дому. Например, чтобы перенести роутер из одной комнаты в другую или протянуть сетку с этажа на этаж.
Другая, похожая по смыслу ситуация, когда нужно соединить порванный кабель, после того, как его погрыз кот или порезали вандалы в подъезде. Можно, конечно, вызвать монтёра провайдера, либо стороннего специалиста по объявлению и он всё сделает. Но во-первых, это время, потраченное на ожидание специалиста. Во-вторых — это деньги, которые Вы заплатите ему за работу.
Зачем, если всё можно сделать своими руками в домашних условиях?! В этой статье я хочу подробнее остановиться на этом вопросе и рассказать про самые надёжные способы соединить витую пару между собой. Выглядит совсем не эстетично, так ещё и на практике оказывается, что такое соединение ненадёжно.
К тому же, каждая подобная скрутка ведёт к снижение качества связи и повышению сопротивления. Для длинных линий (более 100 метров) каждая подобная скрутка критична. Мы будем использовать правильные способы выполнить соединение LAN-кабеля.
Джойнер — бочонок-соединитель RJ45
Это самый распространённый на сегодня способ починить или удлинить витую пару. Его чаще всего используют монтёры и инсталляторы Интернет-провайдеров. Этот LAN-соединитель выглядит в виде маленькой прямоугольной коробочки с разъёмами RJ45 с друх сторон. Грубо говоря, тип «мама-мама». Витая пара обжимается в коннектор с двух сторон и вставляется в джойнер:
Его достаточно часто называют сплиттер, но это не совсем правильно. У сплиттера один вход и два выхода. Он используется для того, чтобы по одному 8-жильному кабелю подключить 2 компьютера, используя по 4 жилы для каждого.
Виды соединения волоконно-оптического кабеля
При всех достоинствах оптических волокон, для монтажа сетей их необходимо соединять. Именно сложность этого процесса для световодов из кварцевого стекла является основным сдерживающим фактором оптоволоконной технологии. Несмотря на весь прогресс технологии последних лет, непрофессионалам доступно только соединение кабелей, не имеющих особых требований по качеству. Серьезные работы по монтажу магистралей регионального значения требуют наличия дорогостоящего оборудования и высоко квалифицированного персонала.
Но для создания междомовой разводки “последней мили” такие сложности уже не нужны. Работы доступны специалистам без серьезной подготовки (или вообще без нее), комплект технологического оборудования стоит менее $300. В сочетании с этим, огромные (не побоюсь этого слова) преимущества оптоволокна над медными кабелями при воздушных прокладках делают его очень привлекательным материалом для домашних сетей.
Рассмотрим подробнее виды и способы соединения оптических волокон. Для начала, нужно принципиально разделить сростки (неразъемные соединения), и оптические разъемы. В сравнительно небольших сетях (до нескольких километров диаметром) сростки не желательны, и их следует избегать. Основной на сегодня способ их создания – сварка электрическим разрядом. Такое соединение надежно, долговечно, и вносит ничтожно малое затухание в оптический тракт.
Но для сварки нужно весьма дорогостоящее оборудование (в районе нескольких десятков тысяч долларов), и сравнительно высокая квалификация оператора. Обусловлено это необходимостью высокоточного совмещения концов волокон перед сваркой, и соблюдения стабильных параметров электрической дуги. Кроме этого, нужно обеспечить ровные (и перпендикулярные оси волокна) торцы (сколы) свариваемых волокон, что само по себе является достаточно сложной задачей.
Соответственно, выполнение таких работ “от случая к случаю” своими силами не рационально, и проще пользоваться услугами специалистов. Так же подобный способ часто используется для оконечивания кабелей путем сварки волокон кабеля с небольшими отрезками гибких кабелей с уже установленными разъемами (pig tаil, буквально – поросячий хвост) . Но с распространением клеевых соединений, сварка постепенно сдает позиции при терминировании линий.
Второй способ создания неразъемных соединений – механический, или с использованием специальных соединителей (сплайсов). Первоначальное назначение этой технологии – быстрое временное соединение, используемое для восстановления работоспособности линии в случае разрыва. Со временем, на “ремонтные” сплайсы некоторые фирмы начали давать гарантию до 10 лет, и до нескольких десятков циклов соединения-разъединения. Поэтому целесообразно выделить их в отдельный способ создания неразъемных соединений.
Принцип действия сплайса достаточно прост. Волокна закрепляются в механическом кондукторе, и специальными винтами сближаются друг c другом. Для хорошего оптического контакта в месте стыка используется специальный гель с похожими на кварцевое стекло оптическими свойствами. Несмотря на внешнюю простоту и привлекательность, способ не получил широкого распространения. Причин этому две. Во-первых, он все-таки заметно уступает по надежности и долговечности сварке, и для магистральных телекоммуникационных каналов не пригоден. Во-вторых, он обходится дороже, чем монтаж клеевых разъемов, и требует более дорогого технологического оборудования. Поэтому, он достаточно редко применяется и при монтаже локальных сетей.
Единственное, в чем эта технология не знает себе равных – это скорость выполнения работ, и не требовательность к внешним условиям. Но этого на сегодня явно не достаточно для полного завоевания рынка. Рассмотрим разъемные соединения. Если предел дальности действия высокоскоростных электропроводных линий на основе витой пары зависит от разъемов, то в оптоволоконных системах вносимые ими дополнительные потери достаточно малы. Затухание в них оставляет около 0, 2-0, 3 дБ (или несколько процентов).
Поэтому вполне возможно создавать сети сложной топологии без использования активного оборудования, коммутируя волокна на обычных разъемах. Особенно заметны преимущества такого подхода на небольших по протяженности, но разветвленных сетях “последней мили”. Очень удобно отводить по одной паре волокон на каждый дом от общей магистрали, соединяя остальные волокна в коммутационной коробке “на проход”.
Интересно почитать: Почему без выпрямительных диодов в электрике не обойтись.
Что основное в разъемном соединении? Конечно, сам разъем. Основные его функции заключаются в фиксация волокна в центрирующей системе (соединителе), и защите волокна от механических и климатических воздействий. Основные требования к разъемам следующие:
- внесение минимального затухания и обратного отражения сигнала;
- минимальные габариты и масса при высокой прочности;
- долговременная работа без ухудшения параметров;
- простота установки на кабель (волокно);
- простота подключения и отключения.
На сегодня известно несколько десятков типов разъемов, и нет того единого, на который было бы стратегически сориентировано развитие отрасли в целом. Но основная идея все вариантов конструкций проста и достаточно очевидна. Необходимо точно совместить оси волокон, и плотно прижать их торцы друг к другу (создать контакт).
Заключение
Сварка оптики — процесс сваривания при высокой температуре оптических волокон. Сварка оптоволокна сегодня осуществляется обычно без участия человека. Для сваривания оптики используется специализированное сварочное оборудование, предоставляющее возможность полностью автоматизировать рабочий процесс.
В качестве дополнения по данной теме служит материал «Монтаж волоконно-оптического кабеля». А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:
www.vionet.ru
www.optokon.ua
www.pronabor.ru
www.assz.ru
www.ukbut.ru
www.rem-serv.com
www.slabo-tochka.by
www.lib.secuteck.ru
Предыдущая
