В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Антон Бурдин
Доцент кафедры ЛС и ИТС ПГУТИ
Владимир Бурдин
Профессор кафедры ЛС и ИТС ПГУТИ
Реализация многопортовых разветвленных сетей передачи данных, в том числе и базирующихся на технологиях FTTx, предполагает монтаж большого числа портов пассивных волоконно-оптических устройств - оптических кроссов, панелей переключений, терминальных боксов, розеток и пр. В последние годы наряду с широко распространенным способом оконцевания оптических волокон (ОВ) путем сварного соединения линейного волокна и изготовленного промышленным способом пигтейла становятся актуальными альтернативные методы, основанные на применении механических соединителей для сращивания ОВ и пигтейлов, использовании претерминированных кабельных сборок ОВ и др. В частности, весьма перспективным решением представляется оконцевание ОВ разъемами в полевых условиях. В данной статье предложен вариант условной классификации известных технологий так называемого "быстрого оконцевания" ОВ и сделана попытка очертить возможные области их приложений.
В общем случае указанные технологии можно разделить (по способу фиксации ОВ в корпусе коннектора) на две категории: клеевая и фиксация механическим способом, или "бесклеевая".
Клеевой метод оконцевания ОВ исторически был ориентирован на монтаж в первую очередь многомодовых волокон оптических магистральных подсистем СКС, и в настоящее время он по-прежнему остается одной из наиболее популярных технологий оконцевания как многомодовых, так и одномодовых ОВ в распределительных устройствах СКС. Данный факт объясняется минимальной по сравнению с прочими методами стоимостью комплектов инструментов и расходных материалов, простотой реализации и универсальностью. При этом строгое соблюдение технологической карты монтажа и соответствующая квалификация персонала инсталлятора позволяют добиться результатов, удовлетворяющих в ряде случаев нормам транспортных сетей связи.
Клеевая технология базируется на применении эпоксидного состава. Ключевым моментом в процессе монтажа коннектора является скол волокна после окончания процесса отвердевания клея. Данная операция, во многом определяющая качество разъема, равно как и процесс шлифовки торца наконечника коннектора, выполняется вручную и требует от монтажника определенных навыков.
В зависимости от способа, обеспечивающего ускоренное затвердевание клея, можно выделить технологии, использующие двухкомпонентный клеевой состав (холодная полимеризация), и технологии с применением термической или ультрафиолетовой обработки состава.
К первой группе относятся Fast Cure GIC (Glass-Insert Connector) (Corning), Cold Cure (Excel), EASYFIT (Huber+Suhner, снят с производства), Xpress (Molex), LightSpeed (Siemon) и др. Предварительно в корпус разъема вводится клеевая основа, затем на поверхность подготовленного ОВ наносится отвердитель. После этого волокно вводится в коннектор, при этом отвердитель и клей на основе эпоксидной смолы вступают в химическую реакцию, и процесс полимеризации длится от 1 до 3 минут. Очевидным достоинством технологий данной группы является отсутствие необходимости в электропитании, применении термопечи и ультрафиолетовых ламп, а также сравнительно быстрое время отвердевания клеевого состава. Последний факт требует от монтажника достаточно высокой квалификации - неправильная инсталляция волокна в керамический наконечник разъема является причиной возникновения механических напряжений, что может привести к повреждению ОВ уже в процессе эксплуатации, а неудачный ввод световода в коннектор без попадания в прецизионное отверстие потребует повторной заделки всего разъема. Однако наибольшие проблемы связаны непосредственно с поставкой комплектов клея на основе эпоксидной смолы, который характеризуется ограниченным сроком хранения.
Вторая группа клеевых технологий относится к "классической". Здесь также используется клей на основе эпоксидной смолы с дополнительными компонентами, обеспечивающими ускоренное затвердевание состава при термической обработке (например, в электропечи) или обработке ультрафиолетом. В качестве примера можно назвать следующих производителей компонентов в этой области: AMP Netconnect, CommScope, 3M, Hubbell и многие другие. Основным недостатком данной технологии считается сравнительно низкая скорость монтажа коннекторов, с учетом того, что фиксирующий клеевой состав после смешивания компонентов может использоваться для работы в течение максимум 30-40 минут. Однако и здесь на передний план выходит не столько квалификация монтажника, сколько вопросы, связанные с поставкой расходных материалов.
Отдельно в группе технологий с клеевой фиксацией ОВ в наконечнике разъема стоит технология HotMelt компании 3M, которая отличается от вышеперечисленных применением коннекторов, заправленных компаундом на стадии производства. При нагревании до температуры +80 °С в течение 60-90 минут с использованием соответствующей электропечи, входящей в базовый комплект инструментов, клеевой состав размягчается, что обеспечивает возможность инсталляции волокна в корпус разъема. Затем разъем остывает, компаунд вновь твердеет, после чего выполняется скол и полирование торца разъема, согласно приведенному выше алгоритму монтажа. Основным недостатком данной технологии помимо необходимости использования термопечи считается ограниченный диапазон рабочих температур, который составляет -40...+60 °С: верхняя граница недостаточно высока для некоторых случаев эксплуатации. В качестве примера можно привести центры обработки данных последнего поколения, где вопросы теплоотвода и охлаждения активного оборудования серверных шкафов являются наиболее актуальными. В данной ситуации предполагается применение коннекторов Ultra High Temp Hot Melt с расширенным температурным диапазоном эксплуа-тации -40...+100 °С, не требующих дополнительных аксессуаров к базовому комплекту инструментов. Одно из достоинств технологии - снимаются вопросы приобретения клеевого состава, характеризуемого ограниченным сроком хранения.
Главным недостатком клеевых технологий является выполнение вручную наиболее ответственных операций: скалывание и шлифовка торца керамики разъема. При этом оценка качества монтажа, которая на производстве в обязательном порядке включает визуальный контроль, а также измерение потерь и отражения, в полевых условиях сводится всего лишь к обследованию состояния торца разъема с помощью микроскопа. Это ограничивает применение клеевой технологии в сетях, предъявляющих высокие требования к качеству коннекторов, но не препятствует ее внедрению в СКС.
Механические способы фиксации ОВ появились как альтернатива клеевой технологии. Данный метод считается практически идеальным для монтажа в полевых условиях, поскольку не требует наличия электропитания для термопечи или ультрафиолетовой лампы, обеспечивающих ускоренный процесс затвердевания эпоксидного компаунда. Более того, отсутствие клея на торце монтируемого коннектора существенно ускоряет и упрощает процесс шлифовки.
К наиболее известным технологиям монтажа разъемов с механической фиксацией можно отнести Light Crimp (AMP Netconnect), FiberGrip (Amphenol) и Crimplok (3M).
Подход, реализованный во всех трех случаях, одинаков: предварительно с монтируемого ОВ удаляются защитные покрытия (полиэтилен, акрил), волокно протирается безворсовой спиртовой салфеткой и вводится в корпус разъема. Затем с помощью специального устройства активируется механизм фиксации ОВ в оголовнике разъема, выполняется скол волокна, после чего торец коннектора шлифуется. Основное отличие заключается в реализации специального механизма фиксации, который является уникальным для каждого производителя.
Главным недостатком вышеперечисленных технологий оконцевания является сравнительно высокая стоимость расходных материалов, а также необходимость использования специальных инструментов, активизирующих элементы механизма фиксации. Также можно отметить, что за счет несколько большего диаметра прецизионного отверстия в керамике коннектора по сравнению с диаметром оболочки волокна (125 мкм) ОВ может разместиться не по центру отверстия. Кроме того, температурный коэффициент линейного расширения металлических элементов механизмов фиксации значительно отличается от коэффициента кварца, что в ряде случаев ограничивает диапазон рабочих температур. Тем не менее основным фактором, сдерживающим широкое применение подобных технологий оконцевания ОВ с механической фиксацией в оконечных кроссовых устройствах сетей передачи данных, является сравнительно высокая стоимость комплектующих, которая оправдывается отсутствием необходимости в электропитании. Однако качество монтажа остается таким же, как и в случае использования клеевых технологий, поскольку операция скола и последующее шлифование - во многом определяющие параметры передачи разъема - также выполняются вручную.
К другой подгруппе коннекторов с механической фиксацией относятся так называемые иммерсионные или гелиевые разъемы. Данный тип коннекторов представляет собой гибрид механического соединителя и типового оптического разъема, изготовленного промышленным способом. В керамику коннектора уже вклеен и отшлифован в заводских условиях короткий отрезок ОВ. Юстировка и последующее сращивание монтируемого волокна с преинсталлированным в керамику разъема отрезком ОВ осуществляются благодаря V-образным канавкам по аналогии с механическим соединителем, что обеспечивает уменьшение вносимых потерь за счет снижения осевых и угловых рассогласований. В свою очередь, наличие иммерсионной жидкости в корпусе коннектора между торцами сращиваемых монтируемого и преинсталлированного ОВ обеспечивает значительное уменьшение отражения.
В качестве примера можно привести такие технологии оконцевания ОВ в иммерсионных разъемах, как Light Crimp Plus (AMP Netconnect), NPC (3M), UniCam и OptiSnap (Corning), FAST (AFL Telecommunications), Qwick BTW (Behind-The-Wall) Connectors (CommScope), Bobtail (FIS) и др. Очевидным преимуществом является то, что торец коннектора не требует шлифования. Кроме того, операция скола монтируемого ОВ выполняется до ввода в разъем, а не после, как в случае клеевой фиксации. Это позволяет использовать прецизионные скалыватели, обеспечивающие угол скола менее 2°, что также не может не сказаться на повышении качества монтажа. К основным недостаткам подобных технологий оконцевания ОВ с применением иммерсионных разъемов можно отнести высокую стоимость расходных материалов и необходимость применения специальных уникальных инструментов. Однако следует отметить, что именно эта технология была изначально ориентирована на монтаж оптических распределительных устройств широкополосного доступа и, в частности, сетей кабельного телевидения.
Наконец, к третьей подгруппе бесклеевых и в некотором роде уникальных технологий оконцевания ОВ относится монтаж разъемов, в конструкции которых вообще отсутствует керамический наконечник. В качестве примера таких технологий можно привести Opto Clip II (Molex, снят с производства) и Volition VF-45 (3M). Общими отличительными признаками данной группы является монтаж не традиционной вилочной части разъема, а, напротив, розеточного модуля. Предварительно подготовленные ОВ устанавливаются в специальное фиксирующее устройство, при этом сколотые концы волокон выступают за пределы фиксатора на несколько миллиметров. И розетка, и вилка шнура снабжены специальными подпружиненными шторками, защищающими торцы ОВ от попадания грязи. Разъемное соединение устанавливается за счет непосредственного соприкосновения торцов волокон смонтированного розеточного модуля и коннектора, изготовленного в заводских условиях. Так, грубое выравнивание волокон в разъеме Opto Clip II осуществляется с помощью конусообразной направляющей, а тонкая юстировка реализуется с помощью системы из трех сдвинутых относительно друг друга на 120° шариков, один из которых подвижен в вертикальном положении.
Розеточный модуль VF-45 3M реализован на основе V-образной канавки и рассчитан на армирование сразу двух ОВ. Технология монтажа обеспечивает скол торцов ОВ под углом 8°, а система юстировки дополнена фиксацией концов ОВ с разворотом в 45°. Главным преимуществом данной технологии, с точки зрения инсталлятора, является оконцевание сразу двух волокон в одном розеточном модуле. Это существенно экономит время при монтаже многопортовых коммутационных устройств - иными словами, время монтажа сокращается практически в два раза. Кроме того, уникальная система юстировки и монтажа ОВ (в том числе наличие скола под углом 8°) обеспечивает заметный выигрыш по отражению и потерям разъемного соединения, в сравнении с традиционными технологиями. Компоненты розеточного модуля являются взаимозаменяемыми и могут поставляться отдельно.
Несмотря на все вышеперечисленные преимущества, конструкция разъема, отличающаяся от традиционных FC, ST, SC, LC, ограничивает широкое внедрение данной технологии в отечественных сетях. Уникальность розетки VF-45 предъявляет определенные требования к выбору производителей пассивного оборудования. То же касается и оптических шнуров. В общем случае шнуры, шнуры-переходники, панели переключений и телекоммуникационные розетки, а также расходные материалы по монтажу VF-45 можно приобрести только у дистрибьюторов производителя. Данный факт не распространяется на активное оборудование, однако и в этом случае потребуется применение вышеупомянутых переходников с VF-45 на типовой разъем (ST, SC, LC и пр.). Учитывая определенные проблемы, связанные со сроками поставки импортных материалов на территорию РФ, еще на стадии проектирования сети необходимо предусматривать ЗИП как минимум по расходным материалам и коммутационным шнурам. В со-ответствии с вышесказанным применение данной технологии представляется наиболее целесообразным в сетях с большим числом оптических портов.
В целом выбор той или иной технологии армирования волокон ОК определяется целым рядом факторов. Это условия проведения монтажа и последующей эксплуатации, требования, предъявляемые со стороны активного оборудования к параметрам разъемов оптических оконечных устройств, общее количество армируемых волокон, наконец, бюджет конкретного проекта и монтажное оборудование, имеющееся в наличии у инсталлятора. Выбор наиболее рационального решения как с точки зрения заказчика, так и подрядчика требует проведения детального сравнительного анализа существующих технологий применительно к проектируемой сети с учетом вышеперечисленных факторов.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #3, 2009
Посещений: 12439
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
