Типи оптичних роз’ємів
Невід’ємним компонентом будь-якої волоконно-оптичної мережі є конекторні з’єднання, які забеспечують під’єднання нових користувачів або поточні зміни чи розширення оптичної мережі у майбутньому.
В даний час існує безліч оптичних роз’ємів, що відрізняються розмірами та формами, методами кріплення та фіксації. Вибір типу оптичного конектора залежить від богатьох факторів, але вирішальними є тип активного обладнання, яке використовується, а також, характер завдань, які встановлюються для данной ВОЛП.
Зазвичай, оптичні конекторні з’єднання складаються з двох основних компонентів: двох оптичних роз’ємів та розетки (адаптера) для їх з’єднання.
Оптична розетка (адаптер) – це пристосування з наскрізним поздовжнім отвором і елементами кріплення для конекторів певного типу з обох сторін. Призначенням оптичної розетки є точне зведення ферул двох конекторів і фіксація в такому положенні для забезпечення передачі даних.
Ферула оптичного конектора – керамічна частина конектора циліндричної форми, в центр якої вклеєно оптичне волокно.
Рис. 1. – Схема конекторного з’єднання
Оптичний конектор (роз’єм) – це кабельне закінчення. Конектор встановлюється по обидва боки будь-якого оптичного кабелю, чи то магістральний чи розподільний кабель, чи навіть з’єднувальний патч корд. Існує безліч різних типів оптичних роз’ємів, що відрізняються за конструктивним виконанням, способом фіксації, діаметром ферули типу полірування і т.д.
Рис. 2. – конструкція оптичного конектора
Основними конструктивними елементами оптичного роз’єму є корпус, ферула та фіксатор.
Рис. 3. – різновиди оптичних конекторів та адаптерів
Серед найбільш популярних конекторів з діаметром ферули 2,5 мм можна виділити конектори типів FC, SC, ST. Вони у свою чергу можуть бути симплексні (поодинокі) або дуплексні (здвоєні).
Рис. 4. – різновиди оптичних конекторів з ферулою 2,5мм
Кожен із цих конекторів має свої переваги та недоліки, які зумовлюють застосування останніх у тих чи інших умовах.
Конектори з діаметром ферули 1,25 мм класифікуються таким чином:
Рис. 5. – різновиди оптичних конекторів з ферулою 1,25мм
Найбільш популярним серед них є конектор типу LC.
Розглянемо конструктивні особливості та відмінності найпопулярніших типів конекторів:
• Оптичний конектор SC
SC конектори – одні з найбільш застосовуваних роз’ємів. Вони мають пластиковий корпус прямокутного перерізу та ферулу діаметром 2,5 мм. До переваг оптичного SC роз’єма можливо віднести простоту комутації. Для фіксації у розетці досить просто вставити його до клацання. Аналогічно провадиться і його вилучення. Разом з тим, він погано адаптований до механічних та вібраційних навантажень.
• Оптичний конектор LC
LC роз’єм за формою та принципом комутації нагадує розглянутий вище SC конектор. Однак він має суттєво менші габарити корпусу, та й ферула у нього діаметром лише 1,25 мм. Компактний розмір оптичного LC роз’єму дозволяє суттєво підвищити щільність портів на кросі. Разом з тим через недостатній простір ускладнюється комутація. При великій щільності портів комутацію зручно виконувати лише за допомогою спеціалізованого інструменту
• Оптичний конектор FC
FC роз’єм по праву вважається найнадійнішим із перерахованих вище оптичних конекторів. Він має металевий корпус та фіксується в розетці за допомогою різьбового з’єднання. Останнє надає такому з’єднанню механічної міцності та вібраційної стійкості. Але у зручності комутації він вочевидь програє. Оптичні роз’єми FC за замовчуванням встановлюються на всі вимірювальні прилади для ВОЛП.
• Оптичний конектор ST
Оптичний роз’єм ST був створений та ліцензований компанією AT&T. Він має внесені втрати близько 0,25 дБ та ферулу 2,5 мм. ST роз’єм на даний момент вважається вже застарілим, проте досі застосовується у багатомодових системах передач. Його фіксація нагадує фіксацію байонет роз’єму (вставити і трохи провернути за годинниковою стрілкою). На відміну від інших типів конекторів, ферула конектора ST має тільки UPC полірування.
Багатоволоконний роз’єм MPO/MTP
Оптичні роз’єми MPO (Multi-fiber Push On) та його вдосконалена модифікація – MTP (Multi-fiber Termination Push-on) є багатоволоконним роз’ємом, який об’єднує від 12 до 24 волокон в одному прямокутному наконечнику. Він часто використовується в оптичних паралельних з’єднаннях 40G та 100G. У порівнянні з іншими оптичними роз’ємами, згаданими вище, оптичні роз’єми MPO/MTP складніші і розрізняються за типом ключа і конектора: key-up і key-down, male і female.
Рис. 6. – багатоволоконний роз’єм MPO/MTP
Типи полірування оптичних роз’ємів
Протягом розвитку оптоволоконних технологій фахівці модернізували форму та характеристики оптичних конекторів, намагаючись досягти мінімальних втрат та відображень на роз’ємі. Відомо, що втрати на конекторному з’єднанні зменшують потужність сигналу, що призводить до зменшення відстані, яку він може бути переданий. Відбита ж частина сигналу також здатна вносити помилки і нагрівати SFP модуль- джерело оптичного сигналу, що зменшує якість переданої інформації і призводить до зменшення терміну служби передавального обладнання.
У зв’язку з цим розроблені різні форми полірування ферул оптичних конекторів, з метою зменшити втрати та спотворення світлового пучка на стиках конекторів. Існує кілька типів полірування оптичних конекторів, кожен з яких має своє значення відбитого від роз’єму сигналу:
Рис. 7. – різновиди полірування оптичних роз’ємів
Найбільш популярними типами полірування оптичних конекторів на сьогоднішній день є типи полірування UPC (ultra phisical contact) та APC (angle phisical contact)
Конектори з поліруванням UPC поширені в системах передачі даних по оптичному волокну, які використовуються в високошвидкісних мережах. Вони мають низьку вартість (порівняно з APC). А у зв’язку з тим, що потужність сигналу в таких системах не висока, відбитий сигнал має допустиму величину (за умови, що конектори чистяться належним чином).
Рис. 8. – відмінності полірування оптичних роз’ємів UPS та APC типів
SFP модулі та їх типи
SFP ( Small Form–factor Pluggable) — промисловий стандарт модульних компактних приймачів (трансіверів), що використовуються для передачі та прийому даних у телекомунікаціях.
Модулі SFP використовуються для приєднання плати мережевого пристрою (комутатора, маршрутизатора або подібного пристрою) до оптичного волокна або неекранованої кручений пари, що виступають у ролі мережевого кабелю.
Найбільш поширені сфери застосування SFP-модулів — передача даних у телекомунікаційних мережах на швидкостях вище 100 Mbps з використанням наступних технологій:
- Ethernet: 100 Mbps, 1 Gbps, 1,25 Gbps, 10 Gbps, 20 Gbps
- SDH: STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2488 Mbps)
- Fibre Channel: 1, 2, 4, 8, 16, 32 Gbps
Також зустрічаються універсальні SFP-модулі, які здатні транспортувати як 100 Мбіт Ethernet, 1 Гбіт Ethernet, і STM4 і STM16-потоки.
В основному, для підключення до модуля використовується один роз’єм типу LC або SC (такі модулі ще називають “одноокими”) або два роз’єми LC (“двоокі” модулі). Оптичні модулі з одним роз’ємом мультиплексують сигнал, забезпечуючи дуплексну передачу по одному волокну. Такі модулі зазвичай містять у своїй назві маркування Bi-Directional, BiDi, або назву технології мультиплексування (WDM, DWDM, CWDM…). Також існують модулі з електричним інтерфейсом та роз’ємом RJ45.
Для використання у 10 Гбіт мережах з’явилися нові форм-фактори модулів XFP, X2, XENPAK. Вони відрізняються більшими габаритами, ніж SFP. Також популярна модифікація роз’єму SFP для швидкостей 10 Гбіт – SFP+. Стандартно використовуються роз’єми типу LC або SC.
Типи SFP-модулів
Доступні SFP модулі у варіантах для різних типів фізичного носія (мідні кабелі з витою парою, багатомодові або одномодові волоконно-оптичні кабелі) та з різними характеристиками приймача (RX) та передавача (TX) для волоконно-оптичних кабелів, що дозволяє вибирати для використання відповідну комбінацію з приймаючого та передавального каналів для забезпечення необхідної оптичної або електричної досяжності, виходячи з використовуваного (доступного) типу фізичного носія. Трансівери також розрізняються за дальністю та швидкістю передачі. Модулі SFP зазвичай доступні в різних категоріях.
Рис. 9. – різновиди SFP модулів
Різновиди SFP-модулів для волоконно-оптичних кабелів по довжинах хвиль та їх позначення:
- 850 нм 550 м MMF — SX
- 1310 нм 10 км SMF — LX
- 1550 нм (40 км — EX, 80 км — ZX, 120 км — EZX) и DWDM.
- 1310/1550 нм 10 км SMF — BX
Існує також CWDM та одноволоконні двонаправлені (1310/1550 нм UpStream/DownStream) SFP-модулі.
- 1270~1610 нм 40 км,80 KM, SMF — CWDM
Перелік можливих типів SFP-модулеів та їх позначення наведені нижче:
| Позначення | Стандарт | Тип носія | Тип роз’єму (конектора) | Кількість каналів | Примітки |
| 100 Mbit/s SFP | SFF INF-8074i | Оптика, мідь | LC, RJ45 | 1 | |
| 1 Gbit/s SFP | SFF INF-8074i | Оптика, мідь | LC, RJ45 | 1 | |
| 1 Gbit/s cSFP | Оптика | LC | 2 | ||
| 10 Gbit/s SFP+ | SFF SFF-8431 4.1 | Оптика, мідь, DAC | LC, RJ45 | 1 | |
| 25 Gbit/s SFP28 | SFF SFF-8402 | Оптика, DAC | LC | 1 | |
| 50 Gbit/s SFP56 | Оптика, DAC | LC | 1 | ||
| 4 Gbit/s QSFP | SFF INF-8438 | 4 | |||
| 40 Gbit/s QSFP+ | SFF SFF-8683 | Оптика. DAC | LC, MTP/MPO | 4 | CWDM |
| 50 Gbit/s QSFP28 | SFF SFF-8665 | Оптика, DAC | LC | 2 | |
| 100 Gbit/s QSFP28 | SFF SFF-8665 | Оптика, DAC | LC, MTP/MPO-12 | 4 | CWDM |
| 200 Gbit/s QSFP56 | SFF SFF-8665 | Оптика, DAC | LC, MTP/MPO-12 | 4 | |
| 400 Gbit/s QSFP-DD | SFF INF-8628 | Оптика, DAC | LC, MTP/MPO-16 | 8 | CWDM |
