Прежде всего, позвольте сообщить или напомнить вам, господа, о том, что в офисе «Компьютерры» силами фирмы «АйТи» была построена структурированная кабельная сеть по технологии Systemax фирмы AT&T.

Андрей Семенов закончил Институт связи в 1977 году по специальности многоканальная электросвязь, до 1995 года работал в МРТИ РАН (Московский радиотехнический институт). Имеет более чем 20-летний опыт работы в области передачи данных по волоконно-оптическим каналам связи. В настоящее время работает в компании "АйТи" старшим менеджером по волоконно-оптическим системам.

Несколько месяцев назад мы печатали впечатляющие репортажи о планировании этой операции и о прокладке «меди», то есть неэкранированных витых пар (DTP), составивших радиальную часть системы соединений. Помню, некоторые читатели нам не поверили: говорили потом, что кабельных жгутов толщиной в слоновью ногу в природе не бывает. Однако – бывает. Причем встречаются вещи и поинтереснее, о которых я расскажу на этот раз. Согласившись на сделку века по схеме «Systemax в обмен на рекламу», фирма «АйТи» получила беспрецедентную возможность отличиться и воспользовалась ею в полной мере.

Фоторепортаж Сергея Цулимова, сопровождающий эту статью, запечатлел прокладку магистрали, или, как говорят, хребта сети: волоконно-оптической линии. В России найдется, может быть, несколько десятков человек, знающих этот процесс изнутри, и даже тем, кто имеет и использует волоконно-оптические линии, едва ли доводилось наблюдать процесс их создания так близко и подробно. «Компьютерра» с гордостью представляет вам рассказ сотрудника «АйТи» Андрея Семенова, выполнявшего эту работу. Он же набросал для вас эскизы схем, поясняющих фотоснимки.

А.С.: Давайте начнем с устройства волоконно-оптического кабеля. На первой группе снимков показано, как мы его раздеваем. Внутри – собственно «стекляшка» с первичным и вторичным защитными покрытиями, а поверх идут упрочняющие покрытия. На снимке видны кевларовые нити. Их можно разрезать только с помощью специальных ножниц.

Г.К.: Кевлар – это тот самый материал, который применяется для изготовления пуленепробиваемых жилетов ? Зачем он тут?

 – Кевлар предохраняет стекловолокно от растяжения. Оно гибкое, но легко рвется – в отличие от меди. К тому же при прокладке стекловолокна важно избегать стыков, на которых рассеивается свет и искажается сигнал. Представьте себе, как мы тянем цельный километровый кусок кабеля по зданию...

На снимках видно, что для разделки кабеля у нас есть специальный чемоданчик с инструментами. Последовательно применяя их, мы режем кабель, снимаем пластиковый кембрик, отводим в сторону кевларовые нити, обрезаем лишнее. Затем снимаются буферные оболочки.

 – А это что?

 – Это видно на рисунке 1. Сначала первая окрашенная полимерная оболочка диаметром 900 мкм, затем вторая, прозрачная, диаметром 250 мкм. Пока не сняты оболочки, волокно можно спокойно мотать на палец. Наконец, внутри собственно стекло, которое всегда имеет диаметр 125 мкм.

 – А как же одномодовое и многомодовое? У них же разная толщина?

 – Дело в том, что стекловолокно тоже двойное. Внутри стеклянный сердечник, вдоль которого идет сигнал, а снаружи стекло другого состава, подобранное так, что на границе происходит полное внутреннее отражение света. У одномодового волокна диаметр сердечника 8-10 мкм, а у многомодового – 50 или 62,5 мкм, по разным стандартам. Но внешний диаметр всегда 125.

Тут позвольте, как в театральной пьесе, сказать кое-что «в сторону». Мне кажется, надо пояснить разницу между одномодовым и многомодовым волокном – в меру моего понимания, конечно. По волокну свет может идти как прямо, так и зигзагами, отражаясь от стенок, — как это видно на рисунке 2. Зигзагообразный путь, очевидно, длиннее. Фронт импульса, запущенного в толстое волокно, дойдет размытым, поскольку свет пойдет разными путями.

Однако надо учесть, что у света ближнего инфракрасного диапазона, посредством которого передается информация, длина волны составляет около 1 мкм. Таким образом, при его распространении по волокну диаметром 10 или 60мкм волновые эффекты сказываются в полной мере. В толстом волокне возможны не любые зигзагообразные пути, а некоторый дискретный их набор (вот это и есть типы волн, или моды, которых насчитывается, как пояснил Андрей Семенов, примерно 2500 штук). В тонком, одномодовом волокне свет идет только одним путем, строго вдоль.

Я слышал и читал про оптические волокна, составленные из более чем двух сортов стекла, причем так, что по периферии волокна свет идет быстрее, чтобы компенсироватъ удлинение пути. Помимо того, разрабатывается технология передачи данных одновременно многими несущими световыми лучами разного цвета, то есть разной длины волны.

Но вернемся к разговору со специалистом.

 – В локальных компьютерных сетях вполне достаточно многомодового волокна. Одномодовое используют для длинных линий – например, для телефонных магистралей. Качество одномодового волокна более высокое – меньше потерь, шире полоса и так далее.

 – Почему же тогда его не применяют повсюду?

 – Чтобы ввести в одномодовое волокно световой пучок, оконечными устройствами должны быть полупроводниковые лазеры, а не светодиоды, как в случае многомодового волокна. Лазеры обходятся втрое дороже. Кроме того, чтобы точно центрировать одно-модовые волокна, при их соединении нужны более дорогие разъемы.

Разрабатывается технология непрерывной вытяжки волокна, и есть проекты прокладки, скажем, подводных кабелей одним «куском».

 – А кстати, как делают оптоволокно?

 – Берут заготовку длиной около двух метров из разных сортов стекла, в сечении имеющую те же пропорции,

что будут у волокна. Устанавливают ее на башне высотой метров пятнадцать, конец греют. Пока стекло долетает до земли, оно утончается и твердеет. А дальше «подхватывают», одевают оболочками и сматывают.

 – Подводный кабель, наверное, еще и многожильный?

 – Не только подводный. Вообще, бывают самые разные конструкции. Кабель, который мы проложили у вас, – обычный двухволоконный. В сечении он выглядит как показано на рисунке 3 слева. Такую конструкцию кабеля с дополнительной внешней защитной оболочкой применяет AT&T. Другие фирмы применяют кабели наподобие изображенного справа, похожие на телефонную «лапшу».

Волоконно-оптическая магистраль передачи данных отличается от привычного Ethernet. Абонент, подключенный в середине коаксиального кабеля, передает сигнал в обе стороны, а по оптоволокну – строго в одну. Поэтому магистраль представляет собой кольцо с односторонним движением, как в архитектуре Token Ring.

Обычно мы просто прокладываем двойной кабель, а данные передаются по каждому из волокон навстречу друг другу. Хотя чаще используется многоволоконный кабель (4, 6, 8 и более световодов). Это оставляет резерв на перспективу, да и запасные волокна никогда не помешают. Как бы то ни было, оптоволоконная магистраль состоит из отрезков кабеля, соединяющих между собой включенные в сеть устройства. Насадить новое устройство без разрыва магистрали, как на коаксиальный кабель, в данном случае нельзя.

 – А если ввести свет извне на изгибе волокна ?

 – Потери возрастут на несколько порядков. Такой прием применяется в некоторых типах сварочных аппаратов, чтобы точно центрировать волокна на стыке.

 – Но ведь стыковка волоконно-оптическихлиний в локальной компьютерной сети, как вы сами говорите, обычное дело. И что же нам теперь, вызывать Семенова каждый раз, когда надо подключить новый хаб?

 – Существуют оптоволоконные разъемы. На следующей серии снимков видно настенную коробку и 19-дюймовую стоечную полку с такими разъемами. В данном случае они служат для соединения закрепленной, надежно защищенной постоянной части магистрали и свободно лежащего кабеля, идущего к стойке. Если что-то случится – ну, например, кто-нибудь дернет случайно, – соединительный кабель можно легко заменить, а основная прокладка не пострадает.

Оптоволоконный разъем похож на те, которые применяются для коаксиального кабеля. Главную роль в нем играют два точно центрированных керамических наконечника. В них вклеиваются концы соответственно входящего и исходящего волокон. Выступающие концы волокон шлифуются заподлицо, и пружина разъема плотно прижимает торцы наконечников друг к другу.

Каналы в наконечниках имеют диаметр 126 мкм с небольшим положительным допуском. Точность центровки критически важна для уменьшения потерь энергии на стыке. Кстати, отечественное оптоволокно, случается, попросту в них не лезет. Недавно у меня в кабеле из восьми волокон шесть в коннектор не вошло.

 – И что же вы делали?

- У нашей команды есть большое преимущество перед другими – всегда остается возможность использовать полевой сварочный аппарат.

 – Я еще слышал, что там у вас какой-то удивительный клей…

 – Да, это изобретение AT&T. Не знаю химии, но делается это так. Клей состоит из двух компонентов, которые не надо смешивать заранее и можно подолгу держать на открытом воздухе. Основной состав не спеша прокачивают через наконечник коннектора с помощью приспособления наподобие обычной спринцовки с иглой. Потом в канал продевают волокно. С противоположной стороны образуется «шапка» клея, на которую наносится немного отвердителя, -так называемой «зеленки». Через десять минут и даже быстрее клей на торце наконечника и в его канале твердеет (посмотрите на рисунок 4), и торец можно шлифовать.

Другие фирмы применяют обычную эпоксидку. А ее надо дозировать, смешивать, и твердеет она два часа. Некоторые фирмы применяют электроподогрев, но это неудобно, особенно в полевых условиях.

На одной из фотографий у меня в руках видна тряпка. Дело в том, что волокно после снятия защитных оболочек надо обезжиривать, так что спирт, как и прежде, льется рекой...

 – Теперь расскажите, как шлифуется торец. Есть какое-то приспособление?

 – Тут все просто. Есть направляющая шайба, в которую вставляется керамический наконечник коннектора с вклеенным в него волокном. Для шлифовки используется шкурка с зерном 5 мкм, а для полировки- 1 мкм. Керамику шкурка «не берет», снимается только клей и стекло.

 – Так ведь диаметр сердечника 10 мкм...

 – Это у одномодового. Для него действительно применяется полировочная шкурка с зерном 0,1 мкм.

 – Что там за абразив? Алмаз? Как вообще делают такую тонкую шкурку?

 – Судя по тому, что керамический торец не стирается, – явно не алмаз. К сожалению, не знаю подробностей, хотя согласен, все это само по себе интересно. Технология высокоточная и дорогая.

 – Насколько дорогая?

 – Кабель – такой как у вас – стоит, если я правильно помню, 5,30 доллара за метр. У других фирм он попроще и подешевле, от полутора до двух долларов за метр.

 – А вот все ваше хозяйство — как это выглядит и сколько стоит, так сказать, «на ходу» ?

 – Мы обычно выезжаем вдвоем и везем с собой чемодан с инструментом для разделки кабеля и насадки коннекторов, чемодан со сварочным аппаратом и еще оптический рефлектометр. С личными вещами получается килограммов сорок пять. Но с установочными изделиями, которые обычно поставляются в последний момент, может быть и семьдесят. Самая дорогая часть – автоматический сварочный аппарат – стоит сейчас в Москве около 35 тысяч долларов.

 – А сколько людей этим занимается?

 – У нас в «АйТи» две бригады по два человека. А вообще, тут надо учитывать и оснащенность. Среди компаний, которые говорят, что занимаются оптикой, большая часть имеет только первый чемодан (для насадки коннекторов) и оптический тестер. Мы одни из немногих системных интеграторов, кто вооружен по полной программе, то есть у нас есть и сварочный аппарат, и рефлектометр. – Ну, раз это ваша гордость, давайте прибавим их фотографии к нашей коллекции, но отложим рассказ об этих устройствах и технологиях до следующего раза.

Продолжение следует.