Šiuolaikinio duomenų perdavimo architektūra liudija žmogaus išradingumą, sparčiai pereinant nuo varinių-elektrinių signalų prie beveik fotonikos šviesos sklidimo-greičio-. Šioje didžiulėje didelės apimties duomenų centrų, telekomunikacijų operatorių tinklų, įmonės vietinių tinklų ir gyvenamųjų plačiajuosčio ryšio jungčių infrastruktūroje fizinis sujungimas yra esminė jungtis, sujungianti skirtingas sistemas. Nors didelės-pakopos magistralinės linijos, palaidoti lauko kanalai ir struktūriniai magistraliniai kabeliai perduoda duomenis pastatuose ir žemynuose, galutinis, esminis ryšys tarp aktyvios tinklo įrangos, pataisų skydų ir serverio sąsajų priklauso nuo apgaulingai paprasto, tačiau labai sukonstruoto komponento: šviesolaidinio kabelio pataisos laido. Šis specializuotas optinis mazgas, dažnai vadinamas tiesiog pataisos laidu, trumpikliu arba papildomu kabeliu, sujungia aktyvius siųstuvus-imtuvus su pasyviosiomis paskirstymo sistemomis, todėl didelės spartos duomenų perdavimas tampa lankstus, modulinis ir prižiūrimas.
Patch laido anatomija ir pagrindinė konstrukcija
Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad pataisos laidas yra paprastas laido ilgis, kurio abiejuose galuose yra plastikinės jungtys. Tačiau jo vidinė konstrukcija apima sudėtingą optinę ir mechaninę inžineriją, skirtą apsaugoti trapius stiklo pluoštus, tuo pačiu užtikrinant itin-mažus įterpimo nuostolius ir didelį signalo tikslumą. Kiekvieną standartinį pataisos laidą sudaro vidinė optinio pluošto šerdis ir apvalkalas, apsauginės buferinės dangos, tvirtumo elementai, išorinis apsauginis apvalkalas ir gamykliniai{3}}jungtys abiejuose galuose.
Vidinis komponentas yra pats optinis pluoštas, sudarytas iš mikroskopinės šerdies, per kurią sklinda šviesa, apsupta apvalkalo sluoksniu su mažesniu lūžio rodikliu, kad būtų užtikrintas visiškas vidinis atspindys. Priklausomai nuo taikomosios programos, šis šviesolaidis gali būti vienmodės- arba daugiamodis{2}}. Pluoštas yra padengtas pirmine apsaugine danga, paprastai pagaminta iš dviejų sluoksnių -akrilato, kuri gaminant ir tvarkant stiklą apsaugo nuo drėgmės ir mikroskopinių įbrėžimų. Standartinio pataisymo laido konstrukcijos atveju šis padengtas pluoštas yra papildomai apsaugotas antriniu 900{7}} mikronų sandariu buferiu arba uždarytas laisvoje vamzdelio struktūroje, atsižvelgiant į tai, ar kabelis skirtas pataisyti siauroje erdvėje, ar patvaresnėje aplinkoje.
Aplink buferinį pluoštą yra aramidinių verpalų sluoksnis, dažniausiai žinomas prekės ženklu Kevlar. Šis didelio-tempimo-stiprumo sintetinis pluoštas yra esminis šviesolaidinio kabelio pataisymo laido struktūrinis elementas, sugeriantis tempimo įtampą ir mechaninį įtempimą montuojant, skiriant maršrutą ir kasdienę priežiūrą. Be šio aramidinio sutvirtinimo, kabelio apvalkalo traukimas arba tempimas stiklo šerdį apkrautų tiesiogine tempimo apkrova, o tai sukeltų mikro-lūžius, signalo pablogėjimą arba katastrofišką pluošto lūžimą.
Galiausiai, visas agregatas yra išorinėje apsauginėje apvalkale, pagamintoje iš specializuotų polimerinių medžiagų, tokių kaip polivinilchloridas (PVC) arba mažai dūmų nulinis halogenas (LSZH). LSZH striukės tapo pramonės standartu šiuolaikiniams įmonių duomenų centrams ir uždaroms patalpoms, nes jos neišskiria toksiškų halogeninių dujų ar tankių dūmų, kai yra veikiami didelio karščio ar ugnies, o tai žymiai padidina personalo ir įrangos saugumą. Specializuotos pataisos laidai taip pat gali turėti metalinius šarvus arba tvirtas -poliuretano apvalkalus, skirtas pramoninei, atšiaurioje-aplinkoje arba lauke, kai graužikai, drėgmė ir gniuždantys kroviniai nuolat kelia grėsmę fiziniam vientisumui.
Jungčių tipų dekodavimas ir poliravimo apdaila
Mechaninė sąsaja, jungianti pataisos laidą prie aktyvaus jungiklio prievado, siųstuvo-imtuvo arba pataisos skydelio, apibrėžiama pagal jungties tipą ir poliravimo apdailą. Labai svarbu pasirinkti tinkamą jungčių derinį, nes nesuderintos sąsajos neleis fiziniam poravimuisi arba sukels didelį optinį slopinimą ir atspindį.
Šiuolaikinėje telekomunikacijų aplinkoje dominuoja keli pagrindiniai jungčių stiliai. „Lucent Connector“, visuotinai žinoma kaip LC jungtis, yra neabejotinas didelio-tankio duomenų centrų aplinkos karalius. Kompaktiškas 1,25{4}}milimetro keraminis antgalis ir patogus stūmimo-užrakinimo mechanizmas, panašus į RJ-45 varinę jungtį, LC dizainas leidžia tinklo inžinieriams į tam tikrą stovo įrenginį sudėti dvigubai daugiau jungčių, palyginti su senesnėmis jungtimis. Dėl šios vietos taupančios savybės LC šviesolaidinio kabelio pataisos laidas yra pagrindinis pasirinkimas norint prijungti šiuolaikinius didelės spartos jungiklius, serverius ir siųstuvus-imtuvus, tokius kaip SFP+ ir QSFP moduliai.
Abonento jungtis arba SC jungtis naudoja didesnį 2,5-milimetrų keraminį antgalį ir stūmimo-užrakinimo mechanizmą su aiškiais spustelėjimu, kad būtų patvirtintas saugus sujungimas. Nors SC jungtys yra didesnės nei LC jungtis, jos tebėra plačiai naudojamos senų patalpų laiduose, kabelinės televizijos sistemose ir konkrečiose vieno -mode pluošto-į--namų (FTTH) paskirstymo architektūrose dėl tvirto fizinio valdymo ir paprasto naudojimo. Kitos senos arba specializuotos jungtys apima Straight Tip (ST) jungtį, kuri turi durtuvų -stiliaus sukimo-užrakto mechanizmą, išpopuliarintą senesniuose kelių režimų pramoniniuose tinkluose, ir jungties jungtis (FC), kurioje naudojamas srieginis varžtas{12}, esantis ant vamzdžio, kad būtų užtikrintas ypatingas mechaninis stabilumas, pavyzdžiui, karinių ryšių bandymų laboratorijose.
Be fizinio jungties korpuso, keramikos įvorės galo geometrija ir poliravimas{0}}nusako, kaip šviesa pereis per poravimosi ribą. Kai susitinka du pluošto galiniai paviršiai, dėl mikroskopinių oro tarpų šviesa gali atsispindėti atgal link siųstuvo. Tai reiškinys, vadinamas atgaliniu-atspindėjimu arba optinio grąžinimo praradimu (ORL), kuris gali destabilizuoti lazerio šaltinius ir sukelti bitų klaidų. Norėdami su tuo kovoti, gamintojai naudoja standartizuotą poliravimo apdailą.
Fizinio kontakto (PC) poliravimo priemonė turi šiek tiek suapvalintą, išgaubtą antgalį, kuris užtikrina fizinį kontaktą tarp stiklo šerdies, sumažindamas oro tarpus ir sumažindamas atgalinį{0}}atspindį, palyginti su plokščiomis-poliruotomis jungtimis. „Ultra Physical Contact“ (UPC) poliravimas šią koncepciją tobulina, taikydamas išplėstinį mechaninio poliravimo procesą, sukuriantį dar lygesnį, kupolinį stiklo paviršių ir pasiekiantį puikią grąžinimo nuostolių metriką, tinkamą standartiniam skaitmeniniam duomenų perdavimui.
Didelio{0}}pralaidumo programoms, analoginiam vaizdo perdavimui ir jautriems vieno{1} režimo tinklams kampinis fizinis kontaktas (APC) yra galutinis pramonės standartas. APC jungtis turi įvorės galą-, nupoliruotą tiksliai aštuonių- laipsnių kampu. Šis aštrus kampas užtikrina, kad bet kokia atsispindėjusi šviesa būtų įstrigusi apvalkalo -oro ribose ir atsimuštų į aplinkinę medžiagą, o ne sklinda tiesiai atgal šerdimi link lazerio šaltinio. APC jungtys paprastai pasižymi išskirtinėmis grąžos nuostolių vertėmis, viršijančiomis 60 decibelų, todėl jas lengva atpažinti pagal išskirtinę žalią išorinį korpusą arba bagažinės spalvą, ryškiai kontrastuojančią su mėlynais standartinių UPC jungčių korpusais.
Vieno{0}}režimo ir kelių{1}}režimų: tinkamos optinės laikmenos pasirinkimas
Norint sėkmingai įdiegti šviesolaidinio kabelio pataisos laidą, reikia gerai suprasti skirtumą tarp vienos{0}}modės ir kelių{1}}modžių optinių laikmenų. Nors abu tipai tarnauja pagrindiniam tikslui perduoti šviesos impulsus iš taško A į tašką B, jų vidiniai šerdies matmenys, šviesos-rinkimo savybės, perdavimo atstumai ir siųstuvo-imtuvo suderinamumas labai skiriasi.
Vienmo{0}}modo šviesolaidis sukurtas tolimojo-telekomunikacijoms, universiteto stuburiniams tinklams ir didelės-sparios duomenų centrų jungtims, apimančioms kilometrus. Jis pasižymi itin mažu šerdies skersmeniu, paprastai apie 9 mikronus, apsuptą 125{8}} mikronų apvalkalu. Kadangi šerdis yra beveik mikroskopinė, šviesa gali sklisti pluoštu vienu, tiesioginiu keliu, neatsimušdama nuo apkalos sienelių. Šis netrukdomas sklidimas pašalina modalinę sklaidą-reiškinį, kai šviesos spinduliai į skaidulą patenka skirtingais kampais ir pasiekia paskirties vietą šiek tiek skirtingu laiku,{10}}leisdami vieno-režimo pataisos laidams perduoti duomenis per dešimtis ar net šimtus kilometrų išskirtinai dideliu dažnių juostos plotiu, kai jie yra suporuoti su lazerio šviesos šaltiniais, veikiančiais 1 bangos ilgio nm. 1550 nm. Vieno režimo pataisos laidai visuotinai atpažįstami pagal geltoną išorinę striukę.
Kelių{0}}režimų pluoštas, priešingai, skirtas trumpo-atstumo ryšiui pastatuose, įmonės vietiniuose tinkluose ir lokalizuotuose duomenų centro serverių stovuose. Jis pasižymi žymiai didesniu šerdies skersmeniu, paprastai 50 mikronų arba senesniu 62,5 mikronų skersmeniu, apgaubtu ta pačia 125{8}} mikronų išorine danga. Didesnė šerdis leidžia pluoštu įvairiais kampais vienu metu sklisti keli šviesos režimai. Nors dėl to kelių{9}}režimų skaidulą lengviau ir ekonomiškiau{10}}paprasčiau sujungti su didelės{11}}galios, pigesnės{12}}šviesos šaltiniais, tokiais kaip vertikalios{13}}ertmės paviršiaus{14}}spinduliuojantys lazeriai (VCSEL) ir šviesos diodai (LED), palyginti su didžiausiu modalinio režimo perdavimo atstumo riba.
Siekdama klasifikuoti kelių{0}}režimų našumą kintančio tinklo greičio atžvilgiu, telekomunikacijų pramonė naudoja OM (Optical Multi{1}}mode) klasifikavimo sistemą, kuri svyruoja nuo OM1 iki OM5. OM1 ir OM2 skaidulos, naudojantys atitinkamai 62,5-mikronų ir 50{13}mikronų branduolius, iš esmės yra pasenę standartai, apriboti mažesniu duomenų perdavimo greičiu ir mažesniu atstumu. OM3 ir OM4 skaidulos yra lazeriu-optimizuotos 50-mikronų daugiarežimo skaidulos, galinčios palaikyti 10 gigabitų, 40 gigabitų ir 100 gigabitų eterneto perdavimą kelių šimtų metrų atstumu, todėl tai yra pagrindinis šiuolaikinių įmonių duomenų centrų taisymo elementas. OM5 yra naujausia kelių režimų technologijos evoliucija, sukurta specialiai plačiajuosčio daugiamodio šviesolaidžio (WBMMF) programoms. OM5 sukurtas palaikyti trumpojo bangos ilgio tankinimo (SWDM) funkciją, leidžiančią vienu metu per vieną daugiamodę skaidulų porą perduoti kelis skirtingus šviesos bangos ilgius ir taip padidinti perdavimo pajėgumą nereikalaujant papildomų fizinių kabelių. Kelių režimų pataisų laidai išsiskiria standartizuotu apvalkalo spalvų kodavimu: oranžinė spalva žymi OM1 ir OM2, vandens spalva žymi OM3 ir OM4, o žalios spalvos – OM5.
Geriausia diegimo, maršruto parinkimo ir priežiūros praktika
Netgi aukščiausios -klasės, gamyklos-sertifikuotas šviesolaidinio kabelio pataisos laidas neveiks patikimai, jei bus netinkamai montuojamas, netinkamai nukreipiamas arba bus fiziškai piktnaudžiaujama. Kadangi optinės skaidulos iš esmės yra didelio-grynumo stiklo pluoštai, jie turi fizinių apribojimų, kurie labai skiriasi nuo tradicinių varinių kabelių. Diegimo ir nuolatinės priežiūros metu įdiegus griežtus veikimo protokolus, užtikrinamas maksimalus tinklo veikimo laikas ir signalo vientisumas.
Svarbiausias fizinis parametras, reguliuojantis skaidulinio kabelio diegimą, yra mažiausias lenkimo spindulys. Kai pataisos laidas per staigiai sulenkiamas už ankšto kampo arba agresyviai įstringa į perpildytą kabelio tvarkyklę, pažeidžiamas kritinis viso vidinio atspindžio kampas. Dėl to šviesa per išorinį apvalkalą patenka į supančią aplinką. Šis reiškinys vadinamas makro-lenkimo praradimu. Makro-lenkimas pasireiškia tiesioginiu signalo susilpnėjimu, dideliu įterpimo praradimu ir protarpiais nuorodų gedimais, kurie gali trikdyti tinklo inžinierius. Technikai turi griežtai laikytis gamintojo -nurodytų lenkimo spindulio gairių-paprastai ne mažiau kaip dešimt kartų didesnis už išorinį kabelio skersmenį statiniams įrengimams ir penkiolika kartų aktyvaus įtempimo metu, naudojant spindulį-valdymo spaustukus, krioklio kreipimo kronšteinus ir gilius horizontalius kabelių takelius.
Taip pat svarbu išvengti mechaninio įtempimo ir suspaudimo. Skirtingai nuo varinių laidų, kurie gali toleruoti tvirtus kabelių surišimus ir sunkų surišimą be vidinių pažeidimų, šviesolaidiniai kabeliai yra labai jautrūs šoninėms gniuždymo jėgoms. Pernelyg suveržus Velcro dirželius arba nailoninius užtrauktukus aplink virvelių pluoštą, galima deformuoti išorinį apvalkalą, išspausti vidinius buferio vamzdelius ir mikroskopiškai įtempti stiklo šerdį, sukeldami didelį nuo poliarizacijos priklausomą praradimą ir susilpnėjimą. Technikai visada turėtų naudoti laisvus -prigludusius kabliukus-ir-kilpinius tvirtinimo elementus, o ne užtrauktukus, užtikrindami, kad laidai galėtų laisvai judėti be ribojančio suspaudimo.
Švara išlieka absoliučiu optinio patikimumo pagrindu. Auksinė šviesolaidinio pluošto taisyklė reikalauja, kad kiekvienas jungties galas{1}}prieš sujungimą turi būti kruopščiai apžiūrėtas ir nuvalytas, neatsižvelgiant į tai, ar pataisos laidas yra visiškai naujas iš pakuotės, ar buvo naudojamas daugelį metų. Mikroskopinės dulkių dalelės, ore sklindantys aliejai, odos riebalai iš žmogaus pirštų galiukų arba likę gamybos tirpikliai, likę ant keraminio įvorės, veiks kaip fizinis barjeras arba sugeriantis lęšis, kai sujungiamos dvi jungtys. Šis užterštumas gali išsklaidyti šviesą, smarkiai prarasti įterpimą, sukelti didelį atgalinį-atspindėjimą ir net visam laikui sudeginti arba įdubti stiklo paviršių po didelės-galios lazerio perdavimo. Technikai turėtų naudoti specializuotus optinio tikrinimo mikroskopus, kad ištirtų įvorių galų paviršius, ir mechaninius vieno-spustelėjimo valiklius arba šluostes be pūkelių, prisotintas didelio-grynumo izopropilo alkoholiu, kad efektyviai pašalintų teršalus. Kaskart atjungus pataisymo laidą nuo aktyvaus prievado, ant atvirų jungčių reikia nedelsiant uždėti švarius apsauginius dangtelius nuo dulkių, kad aplinkos dulkės nenusėstų ant poliruoto stiklo galiukų.
Derindami griežtą švaros standartų laikymąsi, kruopštų lenkimo spindulio valdymą, tinkamą laikmenos pasirinkimą ir aiškų jungčių mechanikos supratimą, tinklo inžinieriai gali išnaudoti visą optinės infrastruktūros potencialą. Ateityje didėjant skaitmeninio srauto poreikiams, kuklus pataisomasis laidas išliks nepakeičiamu tiltu, užtikrinančiu didelės spartos pasaulinį ryšį.
