Оптика в локальній мережі швидше, далі, гнучкіше
За оптичними системами майбутнє, оскільки вони здатні забезпечити високі пропускну здатність та дальність передачі.
Мідні кабелі продовжують удосконалюватися і, поза сумнівом, ще довгий час будуть головною складовою структурованих кабельних систем (СКС). Водночас навряд чи хтось сумнівається у тому, що майбутнє — за оптичними системами зв'язку. Вони забезпечують значно більшу пропускну здатність і дальність передачі сигналу без регенерації.
Оптичні системи відрізняються не тільки високою швидкістю передачі та дальністю зв'язку, але й високим рівнем захищеності: при пересиланні даних зовні не випромінюється жодних електромагнітних сигналів, перехопивши які зловмисники могли б отримати несанкціонований доступ до інформації. Крім того, при використанні оптики не виникає проблем з електромагнітними (EMI) і радіочастотними (RFI) перешкодами, оскільки оптичні системи не схильні до їх негативного впливу і самі не створюють таких перешкод. Нарешті, для інсталяторів СКС важливим аргументом на користь оптичних кабелів є той факт, що вони електрично ізольовані та не вимагають проведення додаткових робіт із заземлення.
Одним із серйозних недоліків оптичних систем вважаються високі початкові витрати на їхню побудову. Знизити їх дозволяють системи пневматичної задувки волокон у встановлену систему мікротрубок.
ЯКІ БУВАЮТЬ ВОЛОКНА
Ethernet є домінуючою технологією локальної мережі. Більше того, її стали широко використовувати оператори зв'язку та провайдери послуг при побудові мереж доступу, міських мереж і навіть мереж телекомунікації. Нині вона передбачає чотири швидкісні «рівні»: 10 Мбіт/с, 100Мбіт/с, 1 Гбіт/с та 10 Гбіт/с. У Таблиці 1 вказані основні оптичні варіанти технології Ethernet, а також типи волокон, що використовуються, і підтримувана дальність зв'язку.
Таблиця 1. Оптичні різновиди технології Ethernet.
Для початку пояснимо позначення самих варіантів технології Ethernet. Перший символ, що йде за де-фісом, означає довжину хвилі: S (short) - 850 нм; L (long) - 1310 нм; E (extra long) - 1550 нм. Другий вказує спосіб кодування сигналів: X - традиційний 8B/10B; R - відносно новий алгоритм 64B/66B; W - алгоритм з використанням кадрів SDH/SONET для роботи у територіально-розподілених мережах (WAN). Цифра, якщо така є (як, наприклад, позначення 10GBaseLX4), відповідає числу спектральних каналів, мультиплексованих засобами WDM. Якщо ця цифра відсутня, як у більшості варіантів Ethernet, це означає, що використовується тільки один спектральний канал.
БАГАТОМОДОВЕ ВОЛОКНО
Типи багатомодового волокна часто позначають як OM1, OM2 та OM3 (як у Таблиці 1) відповідно до стандарту ISO/IEC 11801. Основні характеристики різних типів цих волокон наведені у Таблиці 2.
Таблиця 2. Основні характеристики різних типів багатомодових волокон.
Тип OM1 – традиційне багатомодове волокно, яке розроблялося ще для мереж FDDI, Ethernet на 10 та 100 Мбіт/с. В активному устаткуванні тоді застосовувалися переважно світловипромінюючі діоди LED. Характеристик цих випромінювачів і традиційного волокна було цілком достатньо для реалізації каналу необхідної довжини (2000 м) та підтримки згаданих відносно низькошвидкісних за сьогоднішніми мірками мережевих технологій. Діоди LED формують велику світлову пляму, яка переповнює волокно світловими модами, тому такийспосіб введення сигналу у волокно називають насичувальним збудженням.
У гігабітному та десятигігабітному активному обладнанні замість діодів LED використовуються лазерні джерела сигналу. Це можуть бути, наприклад, лазери Фабрі-Перо або лазери з розподіленим зворотним зв'язком (Distributed Feed Back, DFB). У цьому випадку говорять про лазерне збудження сигналу. Останнім часом дедалі ширше застосування знаходять відносно недорогі напівпровідникові лазери вертикальних резонаторах (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL).
Як видно з Таблиці 1, для обладнання 10 Гбіт/с волокно OM1 забезпечує дальність передачі 300 м тільки при використанні досить дорогої та складної технології 10GBaseLX4, яка передбачає мультиплексування чотирьох спектральних каналів. Наразі завершується стандартизація ще одного варіанту 10 Gigabit Ethernet (10GBaseLRM), розробленого спеціально для традиційного волокна, проте ринкові перспективи цієї технології поки що не зрозумілі.
Оскільки інсталяції на базі одномодового волокна дорогі, а багатомодове волокно класів OM1 і OM2 не дозволяє досягти необхідної дальності зв'язку, спеціально для підтримки високошвидкісних програм було створено волокно OM3. Використання волокна OM3 та лазерів VCSEL у приймачах активного обладнання виявляється одним з найбільш економічно ефективних варіантів організації каналів 10 Gigabit Ethernet довжиною до 300 м.
Класи OM1, OM2 і OM3 є свого роду орієнтирами для проектувальників кабельних інфраструктур. Більшість виробників випускають волокна, які за своїми характеристиками перевершують вимоги до цих класів, наприклад так звані покращені волокна OM2 або OM3. Останнє здатне забезпечити організацію каналів10 Гбіт/з довжиною до 550 м-коду.
Одномодове волокно
Основними джерелами специфікацій одномодового волокна є стандарти МСЕ-Т серії G.65x і специфікація IEC 60793-2-50 (див. Таблицю 3). В «основному» для галузі СКС міжнародному стандарті ISO/IEC 11801 описано лише один клас одномодового волокна OS1. У попередньому варіанті стандарту ISO/IEC 24702 (Generic Cabling for Industrial Premises) згадується призначений для підтримки швидкісних додатків клас OS2. Якщо втрати для волокна OS1 специфіковані на рівні 1 дБ/км (для довжин хвиль 1310 і 1550 нм), то для OS2 вони повинні становити лише 0,4 дБ/км.
Таблиця 3.Специфікації на одномодове оптичне волокно.
Сьогодні найбільшого поширення набуло волокно, що відповідає рекомендації G.652. Він має оптимальні характеристики у вікні прозорості близько 1310 нм. У рекомендації G.652c/d описується волокно з розширеним робочим діапазоном, у якому усунено так званий водяний пік (1383 нм). У мережах телекомунікації отримали обмежене застосування волокна G.653 (зі зміщеною дисперсією) і G.654 (зі зміщеною довжиною хвилі відсічення). Тим часом дедалі більшої популярності набуває волокно G.655, яке ще називають волокном зі зміщеною ненульовою дисперсією. Справа в тому, що занадто мала дисперсія у робочому вікні 1550 нм призводить до ряду негативних ефектів (особливо для систем DWDM), тому в волокні G.655 довжина хвилі з нульовою дисперсією зсунута на межі робочого діапазону. В останньому зі стандартизованих МСЕ-Т типів волокна – G.656 – ще більше розширено робочий діапазон, де відсутні небажані нелінійні ефекти.
Взагалі кажучи, проектувальникам СКС не потрібні докладні знання щодо кожного з наявних типіводномодових волокон. Для більшості програм 10 Gigabit Ethernet цілком достатньо волокна G.652. Дорожче волокно G.655 дає деякі додаткові переваги, але вони стануть затребуваними, тільки коли з'являться ще більш швидкісні технології.
КОНСТРУКЦІЯ КАБЕЛЯ
Слідом за вибором придатного для конкретного завдання волокна слід приділити увагу конструкції кабелю. У цьому виникає кілька важливих питань.
Скільки волокон має бути у кабелі? Для відповіді це питання треба врахувати майбутні потреби, і навіть необхідність резервування каналів. Можливо, прокласти кабель із надлишковим (на початковому етапі) числом волокон виявиться вигідніше, ніж потім зупиняти роботу мережі та прокладати додатковий кабель. Втім, все залежить від конкретної мережі, важливості додатків, що працюють в ній, і маси інших факторів. Аналіз іункціонування мережевих інфраструктур показує: з погляду відмовостійкості мережі краще мати кілька кабелів з малим числом волокон, ніж один багатоволоконний магістральний кабель, яким передаватиметься основна частина інформаційних потоків компанії. Якщо магістральний кабель буде пошкоджено, постраждає вся мережа. Маловолоконні ж кабелі можна прокласти різними маршрутами, і, якщо на трасі одного з них станеться аварія, інші залишаться незайманими і зможуть навіть прийняти трафік із пошкодженої ділянки.
Ще одне важливе питання: де планується встановлювати та експлуатувати кабель? Кабелі можуть бути призначені для прокладання всередині будівель (внутрішньооб'єктові), поза будинками, або — у разі універсальних — як усередині, так і зовні приміщень. Одна з найважливіших властивостей внутрішньооб'єктових кабелів - використання при їх виготовленні вогнестійких матеріалів, які несхильні до горіння і мають низьку токсичність. Як правило, у них застосовується не містить галогенів захисна оболонка з малим рівнем виділення диму (Low Smoke Zero Halogen, LSZН).