Использование оптоволоконных технологий в видеонаблюдении

Спросите у любого связиста — какой самый главный, самый ответственный и тонкий технологический процесс в строительстве волоконно-оптических линий связи? Можно не сомневаться, что в ответ мы услышим — сварка оптического волокна! Можно разработать грамотный проект, удачно выбрать оптический кабель и правильно проложить его, но именно от качества сварных соединений волокон этого кабеля зависит, будет ли соответствовать наша ВОЛС заданным требованиям и заработает ли она вообще.

Оптическое волокно — строительство

Использование подходящих материалов в качестве сердечника и оболочки оптоволоконного кабеля, имеющих различные коэффициенты преломления, приводит к тому, что луч света движется только в ядре. Материал сердцевины имеет более высокий показатель преломления, и, таким образом, происходит полное внутреннее отражение света от оболочки до сердечника. Защитное покрытие изготовлено из термопластичных материалов для защиты оболочки. Различаются одномодовые и многомодовые волокна: в линиях электропередачи используются только одномодовые волокна, благодаря значительному снижению затухания, что важно для длинных линий.

Задачи

Основной целью использования волоконно-оптических кабелей в электроэнергетике является обеспечение связи между силовыми подстанциями. Это связано с использованием современной автоматизации для защиты линий электропередач от воздействия короткого замыкания. Защитная автоматика расположена на каждой электростанции, и для обеспечения ее нормальной работы требуется быстрое соединение между станциями. Высоковольтные воздушные линии электропередачи (110 кВ) и сверхвысокого напряжения (220 и 400 кВ) имеют значительную протяженность. Использование большего количества оптоволокна в линиях электропередачи, дает возможность аренды оптоволоконных линий другим операторам. Это позволяет создать глобальную волоконно-оптическую сеть, предназначенную для коммерческого использования (Интернет, телекоммуникации, мультимедиа и т.д.).

На видео: Как работает оптоволокно?

Принцип действия и основные технические характеристики

Оптоволоконный кабель состоит из нескольких десятков стеклянных волокон, каждая из которых имеет толщину около 125 Микрон. Состоит из следующих элементов:

Ядро — расположено в центральной части оптической оболочки, как правило, состоит из стекла. Некоторые марки оптоволоконных изделий изготавливается из пластика. Основное назначение — передача светового луча;

Оболочка — изготавливается исключительно из пластика. Основное назначение полное отражение светового луча внутрь ядра, это обеспечивает минимальные потери фотонов при их прохождении по всей длине кабеля;

Защитная изоляция — предназначена для защиты рабочей части волокна от внешних механических повреждений.

Принцип действия и основные технические характеристики

ВАЖНО! Стеклянные волокна являются довольно хрупким материалом, поэтому оптоволоконный кабель нельзя изгибать под углом более 90°. Для осуществления передачи видеосигнала по оптоволоконному кабелю необходимо приобрести дополнительное оборудование, которое будет преобразовывать электрические импульсы видеосигнала в оптические лучи. А затем осуществлять обратное преобразование после прохождения всего маршрута.

В зависимости от способа распространения светового излучения по ядруразличают следующие типы оптического волокна:

Многомодовое — имеет несколько траектории передачи световых волн в соответствии с чем появляется техническая возможность одновременной передачи нескольких сигналов (аудио, видео, информационный сигнал управления) по одному и тому же кабелю. Максимальная дальность передачи информации до 5 км.

Одномодовое — сигнал распространяется по одной траектории. При прохождении светового луча по оптическому волокну наблюдаются минимальные потери, дальность передачи информации возрастает до нескольких десятков километров.

Соединения оптических волокон с помощью сварки

Наиболее распространенным способом монтажа оптоволокна является соединение при помощи сварки. В процессе сваривания оптических волокон происходит помещение концов соединяемых нитей в поле мощного источника тепловой энергии с последующим их оплавлением. Широко применяется сваривание в пламени газовой горелки, в поле электрического разряда, в зоне мощного лазерного излучения.

Международная электротехническая комиссия предлагает считать для сварного соединения оптических волокон, полученного в полевых условиях, максимальную величину вносимых потерь не более 0,2 дБ (IEC 1073-1). При современном развитии технологии сварки оптических волокон этот показатель может быть достигнут даже теми специалистами, которые не обладают значительным опытом сварки оптических волокон – современное высокотехническое оборудование и отработанная технология монтажа позволяет получать соединения с потерями в них, равными 0,02–0,15 дБ.

Основные этапы проведения работ:

  • зачистка кабеля, удаление защитных оболочек;
  • подготовка торцевых поверхностей соединяемых оптических волокон;
  • установка защитной термоусаживаемой трубки на одно из волокон (если длина волокна незначительная, то защитную трубку можно установить позднее);
  • размещение оптических волокон в сварочном аппарате либо в направляющей колодке;
  • юстировка свариваемых оптических волокон.

Существуют 2 метода юстировки:

– пассивный способ – юстировка предусматривает выравнивание сердцевин свариваемых оптических волокон по их геометрическим размерам; – активный способ – он основан на достижении минимальных потерь при пропуске через место соединения тестового оптического сигнала;

  • предварительное оплавление торцов оптических волокон (для ликвидации микротрещин и неровностей, возникающих в процессе скалывания);
  • непосредственное сваривание оптических волокон;
  • оценка качества сварки (при помощи микроскопа, рефлектометра);
  • защита места сварки одного волокна с помощью термоусаживаемой гильзы;
  • нанесение защитных оболочек кабеля, либо укладка в сплайс-пластину, кассету.
Читайте также:  Баня для суставов: полезные свойства, правила проведения процедуры

Рассмотрим 3 основных способа соединения при помощи сварки.

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

В зависимости от своей архитектуры, от применяемой технологии передачи данных современные ВОЛС могут быть построены с применением различных типов ОВ. Самые распространённые из них:

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки
  • cтандартное одномодовое ОВ (SM, );
  • изгибостойкое ОВ (BIF, );
  • ОВ с нулевой смещенной дисперсией (DSF, );
  • ОВ с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF, );
  • многомодовое ОВ (MM, ).

Все эти типы имеют различные свойства, относящиеся к способности передавать оптический сигнал. Например, задача SM-волокна — обеспечить передачу сигнала с потерями, не превышающими дБ/км, а NZDSF-волокна — передача с минимальной дисперсией вблизи длины волны 1550 нм. Но, с точки зрения пригодности этих волокон к сварке, эти свойства нас не интересуют. Определяющей характеристикой является их конструкция, а именно — различная конфигурация профиля показателя преломления (ППП) сердцевины. Не уточняя, какими могут быть эти различия, визуально сравним, как выглядит ППП SM-волокна (рис. 1, слева) и NZDSF-волокна (рис.1, справа).

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

         

Рис. 1. диаграмма ППП SMF (слева); диаграмма ППП NZDSF (справа)

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

Наглядно показано, что структура сердцевин имеет существенное различие. Обусловлено оно разным распределением легирующих добавок. Теперь представим, что нам надо сварить ОВ двух этих типов друг с другом. Что будет происходить в месте их сплавления, как будет выглядеть структура сердцевины? Думаем, на этот вопрос точно никто ответить не сможет. Но нам это и не нужно, наша задача заключается в прочном соединении оптических волокон и минимуме потерь на нём. Современные аппараты без проблем справляются с этой задачей, несмотря на то, что на экране сварочного аппарата такие разнородные соединения смотрятся, мягко говоря, подозрительно.

В качестве примера мы приведем результаты сварки волокон фирмы Corning® — SMF-28 Ultra и SMF-28 ULL. И хотя обе эти марки соответствуют стандарту , они существенно отличаются по составу легирующих добавок и по форме ППП сердцевины. В первом из них ППП близок к ступенчатой форме, во втором эта форма носит более сложный характер, что обеспечивает рекордно низкие погонные потери ОВ (менее 0,17 дБ/км). На следующих иллюстрациях мы можем увидеть три комбинации их сварных соединений между собой.

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

Рис. 2. Corning® SMF-28 Ultra + Corning® SMF-28 Ultra

Рис. 3. Corning® SMF-28 ULL + Corning® SMF-28 ULL

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

Рис. 4. Corning® SMF-28 Ultra + Corning® SMF-28 ULL

Можно заметить, что «простое» SMF-28 Ultra сварилось между собой лучше всех, сварной шов незаметен. В случае с SMF-28 ULL шов виден явным образом, а при сварке двух разных типов шов даже подчёркивает различие сердцевин.

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

Скажем сразу, что это нормально. При последующем измерении потерь на этом стыке с помощью OTDR мы можем убедиться, что потери во всех случаях находятся в пределах нормы. С результатами этих испытаний можете ознакомиться, посмотрев наше видео с процессом сварки оптоволокна Corning ULL:

Стоит также отметить, что волокно Corning® SMF-28 Ultra соответствует не только стандарту , но и Это даёт возможность применять это ОВ как в случае необходимости применения первого стандарта, так и при необходимости соответствия второму. Т. е. на тех участках ВОЛС, где проектом предусмотрено соединение двух разных типов ОВ мы, фактически, соединяем два одинаковых и достигаем минимума потерь. Именно эта марка ОВ используется как основная в кабелях завода «Инкаб».

Сварка ВОЛС: типы волокон и особенности их сварки

Недостатки ВОЛС

Практически у всего есть свои недостатки и волоконно-оптические системы не исключение. Пожалуй главным недостатком можно выделить дороговизну монтажного прецизионного оборудования, а также надежность лазерных источников излучения. Многие недостатки, скорее всего можно нивелировать с появлением конкурентоспособных новых технологий в ВОЛС.

Цена на интерфейсное оборудование. Оно главным образом необходимо для преобразования электрических сигналов в оптические и обратно. Стоимость оптических приемников и передатчиков все же на сегодняшний день остается довольно большой. Для создания ВОЛС нужны и высоконадежное коммутационное специализированное пассивное оборудование, аттенюаторы, оптические разветвители, соединители (оптические) с небольшими потерями и одновременно с этим с большим ресурсом на отключение-подключение.

Обслуживание и установка оптических линий. Монтаж, тестирование и поддержка ВОЛС стоят недешево. В частности, если повреждается кабель, то требуется место разрыва соединить при помощи сварки и обеспечить защиту данному участку кабеля от внешней среды. Однако, производителями постоянно поставляются усовершенствованные инструменты для устранения неполадок с ВОК, цены которых постепенно снижаются.

Специальные требования по защите волокна. Насколько прочным является оптоволокно? В теории этот материал очень прочен. Выдерживает стекло (как материал) потрясающие нагрузки, имеющие предел прочности на разрыв выше 1 Гпа. И теоритически это означает, что волокно диаметром 125 мкм в количестве 1 штука сможет выдержать груз весом 1кг. Однако практика таких результатов не показывает. Причиной этому служат имеющиеся микротрещины, инициирующие разрыв.

Естественно, для повышения прочности и надежности этот материал в процессе изготовления подвергается специальной обработке, а именно его покрывают лаком, основа которого составляет эпокиакрилат, а сам кабель упрочняют (к примеру, нитями, основа которых кевлар). Для того, чтобы повысить прочность ВОК его упрочняют стеклопластиковыми стержнями или же стальным специальным тросом. Однако все это приводит к большей цене кабеля.

Читайте также:  Как найти воду для колодца: поиск места с живительной влагой

Однако совокупность преимуществ применения ВОЛС достаточно значительны несмотря на имеющиеся их недостатки. Потому очевидна дальнейшая перспектива развития технологий волоконно-оптических линий связи в информационных сетях.

  • < Назад
  • Вперёд >

Оптическое волокно

Нити оптического волокна чаще всего имеют толщину в 125 микрон (примерно с волос). Они состоят из сердечника (по которому, собственно, идет передача сигнала) и стеклянной же оболочки немного другого состава, обеспечивающей полное преломление в сердечнике.

В маркировке кабеля диаметр сердечника и оболочки обозначается цифрами через слэш. К примеру: 9/125 – сердцевина 9 мкм, оболочка — 125 мкм.

Количество волокон в кабеле варьируется от 2 до 144, это также фиксируется цифрой в маркировке.

В зависимости от толщины сердечника оптоволокно подразделяется на одномодовое (тонкий сердечник) и многомодовое (большего диаметра). В последнее время многомод применяется все реже, поэтому останавливаться на нем не будем. Отметим только, что предусмотрен он для использования на небольшие расстояния. Оболочку многомодового кабеля и патчкордов обычно делают оранжевого цвета (одномодовый – желтый).

В свою очередь одномодовое оптическое волокно бывает:

Оптическое волокно
  • Стандартное (маркировка SF, SM или SMF);
  • Со смещенной дисперсией (DS, DSF);
  • С ненулевой смещенной дисперсией (NZ, NZDSF или NZDS).

В общих чертах – оптоволоконный кабель со смещенной дисперсией (в т.ч. с ненулевой) применяется на гораздо большие расстояния, чем обычный.

Поверх оболочки стеклянные нити покрыты лаком, и этот микроскопический слой тоже играет важную роль. Оптоволокно без лакового покрытия повреждается, крошится и ломается при малейшем воздействии. В то время как в лаковой изоляции его можно скручивать и подвергать некоторой нагрузке. На практике оптоволоконные нити неделями выдерживают вес кабеля на опорах, если в процессе эксплуатации рвутся все остальные силовые стержни.

Однако не стоит возлагать на прочность волокон слишком большие надежды – даже покрытые лаком они легко ломаются. Поэтому при монтаже оптических сетей, особенно при ремонте действующих магистралей, требуется предельная аккуратность.

Настройки сетевого оборудования

При использовании ONT Eltex NTE-2 настройка интернет-соединения «Ростелекома» производится на компьютере, сетевая карта которого подключена Ethernet-кабелем с оконечными коннекторами RG-45 к разъему Port 0-терминала. Сетевая карта ПК настраивается на получение адресов IP и сервера DNS в режиме автомата.

Настройки сетевого оборудования

Для того чтобы соединение произошло к интернету, сетевое подключение «Ростелекома» настраивается на PPPoE. Для него существует требование ввода при настройке данных из заключенного с провайдером договора: «Имя пользователя/пароль».

Настройки сетевого оборудования

Таким путем приходится подключаться каждый раз при включении компьютера при желании посетить сайты интернета от «Ростелекома». О настройке беспроводного wifi-соединения не может быть и речи. Данный ONT просто не имеет такой функции.

Настройки сетевого оборудования

В случае приобретения абонентом GPON от «Ростелекома» ONT NTP-RG-1402G-W придется вручную настраивать только сеть Wi-Fi. На аппаратуре провайдера уже присутствует виртуальный интерфейс пользователя, привязанный к MAC-адресу его оптоволоконного роутера. Настройки учетной записи производит системный администратор «Ростелекома». Ручная настройка Wi-Fi производится пользователем в интерфейсе роутера. Для входа в него на подключенном к LAN-порту ПК открывается используемый web-браузер.

Настройки сетевого оборудования

В строку адреса вводится IP-address ONT, в зависимости от прошивки имеющий значение или Нажимается Enter на клавиатуре ПК. В окне авторизации записываются логин и пароль устройства по умолчанию: user/user, нажимается трафарет «Отправить».

Настройки сетевого оборудования

На странице общих настроек открываем вкладку Wi-Fi, в ней кликаем по пункту Basic. В его развернутом окне отмечаем галочками клетки включения беспроводного соединения и включения беспроводного мультикаста (WMF) для потокового IPTV. Затем придумываем имя сети и заносим его в поле SSID. В заключение выполняем команду «Применить» (Apply).

Для защиты сети от постороннего вмешательства выбираем во вкладке «Безопасность» (Security) параметры проверки аутентификации сети с выбранным именем — Mixed WPA2/WPA-PSK, а также тип шифрования информации: AES. В заключение прописываем индивидуально созданный пароль, состоящий из последовательности латинских букв и цифр числом не менее 8 и не более 15. Завершается настройка выполнением команды «Применить» (Apply).

Как правильно выбрать оптоволоконный кабель?

Оптическое волокно получило значительный импульс в сетях связи, и появляется множество поставщиков, конкурирующих за производство и поставку оптоволоконных кабелей. При выборе оптического волокна лучше начать с надежного поставщика. Вот руководство, чтобы прояснить некоторые путаницы при выборе оптоволоконного кабеля .

Проверьте квалификацию производителя

Крупные производители оптических кабелей должны получить сертификацию системы качества ISO9001, международную сертификацию системы охраны окружающей среды ISO4001, ROHS, сертификацию соответствующих национальных и международных организаций и т. д.

Выберите оболочку кабеля

Стандартный тип оболочки оптического кабеля — OFNR, что означает «Оптический непроводящий проводник». Кроме того, оптические волокна также доступны с OFNP или пленумными оболочками, которые подходят для использования в средах с пленумом, таких как подвесные потолки или фальшполы. Еще один вариант оболочки — это LSZH. Сокращенно от «Low Smoke Zero Halogen», он сделан из специальных соединений, которые выделяют очень мало дыма и не токсичны при пожаре.

Внутренний и наружный

Выбор во многом зависит от вашего приложения. Основное различие между внутренним и наружным оптоволоконным кабелем заключается в устойчивости к влаге. Наружные кабели предназначены для защиты волокон от воздействия

Что делает волоконную оптику особенной?

Что особенного в волоконной оптике? Как уже упоминалось выше, оптоволоконные кабели изготовлены из стекла и несут импульсы световой энергии. Идея гибкого куска стекла звучит немного нелогично, но в некоторых случаях оптоволоконные кабели прочнее и долговечнее медных.

В настоящее время оптоволоконные кабели используются для различных телекоммуникационных приложений, таких как центры обработки данных, хранилища данных, серверные фермы, SAN и LAN. Можно столкнуться с одномодовыми волокнами (SMF) и многомодовыми волокнами (MMF), которые заканчиваются разными разъемами, такими как LC (одномодовый кабель LC-LC), SC (кабель LC-SC), MTP / MPO (кабель MTP). Когда такие вещи происходят, важно помнить, что SMF и MMF несовместимы друг с другом и не могут смешивать их между двумя конечными точками.

Как провести интернет Ростелеком в частный дом

Живете в своем доме и подумываете о том, чтобы подключиться к Всемирной сети? Возможно, вам стоит обратить внимание на крупнейшего провайдера связи — Ростелеком, который предлагает своим абонентам не только быстрое подсоединение к сети, но и весьма выгодные условия пользования.

Читайте также:  Как правильно сделать сауну в ванной многоквартирного дома

Одной из услуг, которые предлагает компания Ростелеком — домашний интернет в частный дом. Ранее он предоставлялся дочерней компанией Ростелекома «Домолинк», но на сегодняшний день она полностью вошла в состав Ростелекома, а услуга теперь предоставляются под брендом «Ростелеком Центр». При этом абоненты «Домолинк», оформившие договор ранее, автоматически перешли на сервера Ростелеком.

Новым же абонентам, желающим подключиться к сети, можно оставить заявку на сайте компании или же обратившись в офис.

Как провести сеть в частный дом

Подключение к сети доступно как через телефонный кабель с помощью технологии ADSL, так и с помощью оптической линии.

Оставить заявку можно двумя способами:

  1. Посетите офис компании Ростелеком. Там вы получите консультацию специалистов, в ходе которой вы сможете выяснить:
  • какой вариант более удобен для вас;
  • какова стоимость;
  • стоимость тарифов и их преимущества;
  • информацию о дополнительных услугах.

Обсудив все интересующие вас вопросы, вы можете отставить заявку на подключение, которая будет рассмотрена в ближайшее время.

  1. Оставьте заявку на сайте компании. Этот вариант также удобен, тем более, что после ее рассмотрения с вами обязательно свяжется специалист и уточнит основные моменты, а также обсудит с вами детали.

Для оформления заявки вам следует:

  1. Зайти на сайт компании.
  2. Выбрать регион, в котором вы находитесь.
  3. Открыть раздел «Для себя» и перейти в подраздел «Интернет».
  4. Для начала откройте подраздел «Тарифы» и ознакомьтесь с ними.
  5. Выберите наиболее оптимальный для вас вариант и нажмите на кнопку «Подключить».
  6. В новом окне перед вами появится не только бланк заявки, но и дополнительный перечень услуг, доступный для вас. Вы можете сразу же оставить заявку и на них.
  7. Заполните анкету, указав в ней свои фамилию и имя, контактный номер телефона и электронную почту, адрес по которому вы проживаете, удобное для вас время, когда оператор может связаться с вами.
  8. Для отправки заявки нажмите на кнопку «Заказать».

Тарифы и услуги

На сегодняшний день компания Ростелеком предлагает абонентам подключить домашний интернет по оптической линии всего за 99 рублей в месяц. При этом доступны такие тарифные планы как (в скобочках указана обычная стоимость в рублях):

  1. 200 Мбит/с (890).
  2. 100 Мбит/с (690).
  3. 80 Мбит/с (590)
  4. 45 Мбит/с (480)

По телефонной линии доступен один тарифный план 8 Мбит/с стоимостью 349 рублей в месяц.

Также абоненты могут использовать следующие услуги:

  • ночное ускорение до 200 Мбит/с с 00:00 до 08:00;
  • антивирусная программа;
  • фиксированный ip;
  • родительский контроль.

Какой лучше провести

Компания предлагает два варианта подключения — через телефонный кабель с помощью технологии ADSL или же через оптическую линию.

Первый вариант подходит в основном жителям пригорода, так как протягивать туда оптоволокно слишком накладно и по времени, и по стоимости.  Кроме того, скорость передачи информации будет составлять всего лишь 24-26 мегабит в секунду, а абоненту понадобиться приобрести специальный маршрутизатор.

При подключении линии через оптоволокно скорость передачи информации будет значительно выше — до 100 мегабит, правда, и обойдется дороже.

Сварочные аппараты

Для сварки оптических волокон в России чаще всего используют приборы от японских фирм Fujikura, Sumitomo и китайской Jilong. Японские производители изначально прекрасно проявили себя в этой области, их аппараты лучшие, но китайцы наступают на пятки, выпускают достойные сварочные аппараты по низким ценам.

Чтобы получить качественную сварку оптоволокна требуется сварочный аппарат, способный производить юстировку волокон не только по оболочке, но и по сердцевине.

Они имеет несколько сервомоторов, которые могут перемещать волокно во всех плоскостях. Это позволяет достигнуть наибольшей точности соединения оптоволокон. Большая часть изделий вышеназванных фирм могут произвести качественную юстировку.

Где требования не такие жесткие, как на магистральных линиях связи, можно применять сварочные аппараты с юстировкой по оболочке. Оптоволокно в этих аппаратах подается по V-образным канавкам.

При наличии эксцентриситета центральной жилы или царапины на канавке, качество сварки будет ниже, соответственно затухания будут больше. Японские аппараты универсальные, работают практически со всеми типами волокна.