Проектирование систем автоматического управления

1. Проектирование систем автоматического управления

2. СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

2
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ
ДАННЫХ
2

3.

№
1 вариант
2 вариант
3 вариант
4 вариант
1
Дайте
определение
сигнала, виды
сигнала
Опишите спектр
аналогового сигнала.
Переход от
циклической чистоте
к угловой
Энергия и мощность
сигнала. Финитные
сигналы.
Единичная ступенчатая
функция (функция
Хевисайда)
2
Единичная
импульсная
функция (дельтафункция, или
функция Дирака)
Обработка сигналов.
Общая схема ЦОС
Графическое
представление и
определение
аналогового,
дискретного и
цифрового сигнала
Шумы, помехи,
искажения
3
Основные задачи
ЦОС
Дискретные
периодические
сигналы
Опишите
синусоидальные
сигналы и область их
применения
Теорема Котельникова
4
Функциональная
схема системы
цифровой связи
Основные принципы
цифрового обмена
данными
Режимы передачи
сигналов
Асинхронная и
синхронная СПД
3

4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СПД

Современный подход к организации систем передачи данных
(СПД) предполагает использование магистральных каналов связи
с уплотнением и адресацией. Информация поступает с объекта
управления
по
параллельной
многоканальной
системе,
включающей
измерительные
преобразователи
(ИП),
преобразователи сигнал/код (ПрСК).
4

5.

5

6.

Задача СПД заключается в необходимом форматировании
поступающей информации для дальнейшей передачи в общий
канал связи КС. Преобразования информации в СПД требуют
времени и вычислительных ресурсов, поэтому необходимо
буферное устройство БУ для временного хранения информации.
Собственно преобразование в последовательный поток данных
осуществляется коммутатором каналов КК. Кодирующее
устройство КУ обеспечивает формирование битов служебного и
избыточного кода по протоколу передачи канала связи.
Современные протоколы оперируют пакетами данных. Каждый
пакет содержит заголовок, данные и окончание.
6

7.

Заголовок содержит адресную часть, а окончание
формируется с избыточным кодом для возможности
проверки
качества
передачи.
Протоколы
предусматривают передачу коротких служебных
пакетов для подтверждения передачи. Таким образом,
СПД получает информацию о состоянии канала связи и
может корректировать или повторять передачу пакетов.
Для этого используется цепочка устройств обратной
связи ЛУО — ДКО — УПД.
7

8.

Пример распределенной сети
8

9. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ТОПОЛОГИЯ СПД

Для организации промышленных сетей используется
множество интерфейсов и протоколов передачи данных.
Промышленная сеть представляет собой набор стандартных
протоколов обмена данными и физический интерфейс связи, что
позволяет связать воедино технологическое оборудование и
обеспечить взаимодействие нижнего и верхнего уровней системы
управления.
9

10.

Интерфейс определяет тип соединения (проводное или
беспроводное соединение), тип разъема и кабеля в случае
проводного соединения, диапазон частот в случае беспроводного
соединения и другие параметры физической среды (в основном
интерфейсы реализуются на аппаратном уровне). Протокол
определяет правила обмена и обработки информации, размеры
пакетов данных, наличие или отсутствие специальных
управляющих полей, приоритет посылки и т.д. (протоколы в
основном реализуются на программном уровне).
10

11.

Промышленная сеть может состоять из различных
устройств:
промышленных
контроллеров,
промышленных
компьютеров,
датчиков,
исполнительных устройств. Все эти устройства
образуют узлы сети. Узлы объединяются в сети
различной структуры, которая называется топологией
сети. На практике промышленная сеть может
представлять собой комбинацию из этих топологий.
11

12.

Топологии промышленной сети:
а – «звезда», б – «кольцо», в – «шина», г – «точка-точка»
12

13.

Сравнение топологий промышленных сетей
13

14. ЛИНИИ СВЯЗИ СПД

Линия связи состоит из физической среды, по которой
передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры
передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом
термина линия связи (line) является термин канал связи (channel).
Физическая среда передачи данных (medium) может
представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных
и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также
земную атмосферу или космическое пространство, через которые
распространяются электромагнитные волны.
14

15.

В зависимости от среды передачи данных линии
связи разделяются:
– на проводные (воздушные);
– кабельные (медные и волоконно-оптические);
– беспроводные линии связи.
Проводные (воздушные) линии связи представляют собой
провода без каких-либо изолирующих или экранирующих
оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе
(телефонные или телеграфные сигналы, редко – линии связи
компьютерных
данных).
Скоростные
качества
и
помехозащищенность этих линий оставляют желать много
15
лучшего.

16.

Кабельные линии представляют собой проводники,
заключенные в несколько слоев изоляции: электрическую,
электромагнитную, механическую, а также, возможно,
климатическую. Кроме того, кабель может быть оснащен
разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к
нему различного оборудования.
В промышленных сетях применяются три основных типа
кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов,
коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконнооптические кабели.
16

17.

За последние два десятилетия был разработан ряд стандартов
надёжной беспроводной связи. В первую очередь – это сети на
основе WiFi, Zigbee, LPWAN, LoRa. В последнее время
переживают второе рождение сети на базе Bluetooth.
Растет как дальность передачи, так и скорость. На
сегодняшний день внедрение стандартизованных решений
радиосвязи стало экономически эффективным и безопасным
средством для устройств мониторинга и управления,
работающих в удалённых условиях или на промышленном
предприятии.
17

18.

В последнее время в промышленности наибольшее
распространение приобретают беспроводные сенсорные сети.
Беспроводная
сенсорная
сеть
представляет
собой
самоорганизующуюся сеть из множества датчиков и устройств,
объединенных между собой посредством радиоканала. Причем
узлы сети могут выступать как источниками информации –
оконечными устройствами, так и ретрансляторами, которые
передают данные от других оконечных устройств. Это
значительно повышает надежность сети и увеличивает область ее
покрытия.
18

19.

Основные характеристики линий связи:
1) Амплитудно-частотная характеристика показывает, как
затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению
с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого
сигнала. Вместо амплитуды в этой характеристике часто используют
также такой параметр сигнала, как его мощность.
2) Полоса пропускания (bandwidth) — это непрерывный
диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного
сигнала к входному превышает некоторый заранее заданный предел,
обычно 0,5. Таким образом, полоса пропускания определяет
диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал
передается по линии связи без значительных искажений.
19

20.

Ширина полосы пропускания в
наибольшей степени влияет на
максимально возможную скорость
передачи информации по линии связи.
20

21.

3) Когда сигнал проходит вдоль канала связи, его амплитуда
уменьшается, поскольку физическая среда сопротивляется потоку
электрической или электромагнитной энергии. Этот эффект
известен как затухание сигнала. При передаче электрических
сигналов некоторые материалы, такие, как медь, являются более
эффективными проводниками, чем другие. Сопротивление
проводников вызывает преобразование некоторой части
электрической энергии сигнала в тепловую энергию по мере
продвижения сигнала по кабелю. Затухание сигнала выражается
потерей мощности сигнала на единицу длины кабеля, обычно в
децибелах на километр (дБ/км).
21

22.

4)
Пропускная
способность
(throughput)
линии
характеризует максимально возможную скорость передачи данных
по линии связи. Пропускная способность измеряется в битах в
секунду (бит/с), а также в производных единицах, таких как
килобит в секунду (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в
секунду (Гбит/с) и т.д.
22

23.

5) Помехоустойчивость линии определяет ее способность
уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде, на
внутренних проводниках. Помехоустойчивость линии зависит от
типа используемой физической среды, а также от экранирующих и
подавляющих помехи средств самой линии.
Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей
устойчивостью обладают кабельные линии и отличной волоконно-оптические линии, малочувствительные ко внешнему
электромагнитному излучению.
Обычно для уменьшения помех, появляющихся из-за внешних
электромагнитных полей, проводники экранируют и/или
23
скручивают.

24. ВИТАЯ ПАРА

Проводом называют изделие, содержащее одну или несколько
скрученных проволок или одну или более изолированных жил, поверх
которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может
иметься легкая неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка из
волокнистых материалов или проволоки, и не предназначенное, как
правило, для прокладки в земле.
Кабель – это изделие, содержащее одну или более изолированных жил
(проводников), заключенных в защитную оболочку. Оболочка кабеля
предназначена для защиты проводников и изоляторов от внешних
воздействий. Кабели для передачи электрических сигналов могут быть
снабжены экраном из металлической сетки, листового металла (фольги)
24
или полимерной пленки с тонким металлическим покрытием.

25.

Кабель типа «витая пара» является одним из наиболее
распространенных типов кабеля в настоящее время. Он состоит из
одной или нескольких пар медных проводов, покрытых
пластиковой оболочкой. Для снижения влияния внешних
электромагнитных
и
радиопомех
соседних
источников
(светильники люминесцентного излучения, силовые кабели,
двигатели, переключатели и трансформаторы) соседние пары
скручивают с различным шагом (длиной скрутки). Скручивание
проводов снижает также взаимное электромагнитное влияние
между проводами.
25

26.

Кабели данного типа делятся на два класса —
«экранированная витая пара» и «неэкранированная витая
пара». Отличие этих классов состоит в том, что экранированная
витая пара является более защищенной от внешней
электромагнитной
интерференции
благодаря
наличию
дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой
фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе «витой
пары» в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу
со скоростью от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не
может превышать 100 м (100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).
26

27.

Обозначения для распространенных типов кабелей из витых пар
Стандартное
обозначение
Общий экран
Экран для пар
U/UTP
нет
нет
U/FTP
нет
фольга
F/UTP
фольга
нет
S/UTP
оплётка
нет
SF/UTP
оплётка,
фольга
нет
F/FTP
фольга
фольга
S/FTP
оплётка
фольга
SF/FTP
оплётка,
фольга
фольга
U = unshielded, без экрана
F = foil, фольга
S = braided screening,
оплётка из проволоки
(только внешний экран)
TP = twisted pair, витая пара
27

28.

Существует несколько категорий кабеля витая пара,
которые нумеруются от 1 до 8. Категория определяет
эффективный пропускаемый частотный диапазон.
Кабель более высокой категории обычно содержит
больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков
на единицу длины.
28

29.

Два главных физических различия между кабелями – это шаг
скрутки (длина одного плотного витка спирали, образуемой вдоль
продольной оси кабеля одним из его компонентов) и толщина
оплетки. Шаг скрутки влияет на механические и электрические
свойства проводов, определяется системой скрутки токопроводящих
жил, а также диаметром токоведующей жилы и наружным
диаметром всего кабеля.
Обычно у категории Cat. 5e длина витка составляет 1,5–2 витка
на сантиметр, а у категории Cat. 6 количество витков больше 2.
Внутри одного кабеля отдельные пары отличаются друг от друга
цветом изоляции, что упрощает проведение монтажных работ, и
шагом скрутки для уменьшения электромагнитных влияний.
29

30.

Еще один классификационный признак для кабелей
на основе витых пар, среди которых различают цельный
кабель (Solid Twisted Pair) и скрученный кабель
(Stranded Twisted Pair). Понятия цельного и скрученного
кабелей относятся к медным проводникам внутри
кабеля. Цельный кабель означает, что внутренний
проводник представлен в виде единого куска меди, а в
скрученных кабелях – из нескольких тонких медных
проводников, скрученных вместе.
30

31. КОАКСИАЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ

Современные витые пары стандартов UTP и STP работают на
скоростях свыше 1 Гбит/с. Кроме того, в высокоскоростных
компьютерных сетях с большими объемами передаваемых
данных предпочтение отдается волоконно-оптическим кабелям.
Коаксиальные кабели все меньше и меньше используются в
компьютерных сетях, хотя все еще очень популярны в линиях
передачи для аналоговых систем.
31

32.

Коаксиальный кабель состоит из центрального
проводника и внешнего в виде концентрического (равноудаленного
от центра) экрана. Между центральным и внешним проводниками
располагается диэлектрический материал (или изолированные
прокладки), с внешней стороны находится наружная оболочка,
защищающая от воздействий окружающей среды
32

33.

Экран представляет собой плетеную, или скрученную, сетку
(оплетку). Коаксиальный кабель с одним слоем изоляции из фольги
(станиоля) и одним слоем плетеного экрана называется кабелем с
двойным экранированием. В средах с высоким уровнем помех
используют четырехслойный экран, состоящий из двух слоев
изоляции из фольги и двух слоев плетеного металлического экрана.
Центральный проводник коаксиального кабеля – это сигнальный
провод, а плетеный внешний проводник – земля. При относительно
высоких скоростях передачи плетеный внешний проводник
обеспечивает превосходное экранирование от внешних помех.
Однако при более низких скоростях экранирование, как правило,
экономически неэффективно.
33

34.

Первым признаком, по которому можно проводить
классификацию данного типа кабеля, является материал диэлектрика.
В этой категории можно выделить два основных типа коаксиальных
кабелей – жесткие и плотные гибкие.
В кабеле с жесткой конструкцией изолирующим материалом
между центральным и внешним проводниками является воздух, а
целостность конструкции обеспечивается кольцевыми прокладками
из диэлектрических материалов (а). На (б) представлен плотный
гибкий коаксиальный кабель, внешний проводник которого в виде
плетеной сетки отделен от центрального сплошным изолирующим
материалом (полиэтилен, фторопласт), обеспечивающим как опору,
так и электрическую изоляцию. Внутренний проводник представляет
собой медный провод, который может быть либо сплошным, либо
34
полым.

35.

Основное назначение коаксиального кабеля –
передача высокочастотных сигналов. Он применяется в различных
областях
техники:
системы
связи;
вещательные
сети;
компьютерные сети; антенно-фидерные системы; АСУТП и другие
производственные и научно-исследовательские технические
системы; системы дистанционного управления, измерения и
контроля; системы сигнализации и автоматики; системы
объективного контроля и видеонаблюдения; каналы связи
различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов
(судов, летательных аппаратов и др.); внутриблочные и
межблочные связи в составе радиоэлектронной аппаратуры;
каналы связи в бытовой и любительской технике; военная техника
и другие области специального применения.
35

36.

Можно выделить две группы коаксиальных
«толстые» коаксиалы и«тонкие» коаксиалы.
кабелей:
36

37.

Маркировка и назначение коаксиальных кабелей
37

38.

Коаксиальный радиочастотный разъем (RF-разъем) –
электрический соединитель, предназначенный для соединения
коаксиального кабеля с оборудованием и для соединения двух
коаксиальных кабелей друг с другом.
Существует множество радиочастотных соединителей:
1) Разъем BNC. Соединитель/разъем/коннектор BNC (BNC
– аббревиатура от англ. bayonet Neill-Concelman) –
электрический разъем с байонетной фиксацией. Служит для
подключения
коаксиального
кабеля
c
волновым
сопротивлением 50 или 75 Ом и диаметром до 8 мм. Потери в
таком разъеме обычно не превышают 0,3 дБ
38

39.

Коаксиальный радиочастотный разъем (RF-разъем) –
электрический соединитель, предназначенный для соединения
коаксиального кабеля с оборудованием и для соединения двух
коаксиальных кабелей друг с другом.
Существует множество радиочастотных соединителей:
1) Разъем BNC. Соединитель/разъем/коннектор BNC (BNC
– аббревиатура от англ. bayonet Neill-Concelman) –
электрический разъем с байонетной фиксацией. Служит для
подключения
коаксиального
кабеля
c
волновым
сопротивлением 50 или 75 Ом и диаметром до 8 мм. Потери в
таком разъеме обычно не превышают 0,3 дБ
39

40.

2)
Разъем
FME.
Предназначен
для
подключения
коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом и
работы на частотах до 2 ГГц включительно. Используется для
соединения конечных устройств систем подвижной связи,
радиоусилителей, сотовых терминалов и других с мобильными
антеннами. Конструкция гнезда соединителя (англ. rotating nipple)
позволяет кабелю поворачиваться на 360°; предусмотрена резьба
для фиксации соединения накидной гайкой.
40

41.

3) Коннектор F. Соединительный коннектор F типа разработан
для телевизионного оборудования. На сегодняшний день является
самым дешевым разъемом для высоких частот (ВЧ). Центральная
жила кабеля используется для соединения. Работает с частотами до
2150 МГц. Разъемы F обычно рассчитываются для коаксиальных
кабелей диаметром до 7 мм. В разъемах для кабелей диаметром до 11
мм используются специальные вставки и насадки на центральную
жилу.
41

42. ОПТОВОЛОКОННЫЕ СИСТЕМЫ

В
оптическом
волокне
свет
распространяется
через
среду,
представляющую собой прозрачный диэлектрический материал. При переходе
света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как
преломляется, так и отражается. Эти явления описываются законами
отражения и преломления света. Закон отражения гласит, что падающий луч,
перпендикуляр к границе раздела двух сред точке падения, и отраженный луч
лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения: угол
падения α1равен углу отражения ἀ1.
42

43.

Преломление и отражение света
43

44.

=
Согласно закону преломления падающий и
преломленный лучи лежат в одной плоскости, причем
отношение синуса угла падения к синусу угла
преломления постоянно для данной пары сред и равно
показателю преломления второй среды относительно
первой:
где α – угол падения света; β – угол преломления
света; n2 – показатель преломления среды, в которую
попадает свет; n1 – показатель преломления среды, из
которой падает на границу раздела; n – относительный
показатель преломления двух сред.
44

45.

=
В сущности, оптические системы передачи – это системы,
использующие свет в качестве переносчика информации.
Распространение света в атмосфере Земли затруднено и часто
непрактично. Поэтому в оптических системах передачи
используют стеклянные или пластиковые волокна в кабелях для
«удерживания» волн света и направления их подобно тому, как
электромагнитные сигналы направляются по металлическим
проводникам.
Передача
информационного
сигнала
в
оптоволоконных линиях производится в основном при трех
значениях длины волны света – 850, 1 310 и 1 550 нм (окна
прозрачности), что обусловлено относительно малым затуханием
45
при данных значениях.

46.

Структура оптоволоконного кабеля
46

47.

Проводящая часть оптического кабеля включает
сердечник из оптоволокна и его оболочку. Для герметизации и сохранения
прочности волокна на внешнюю часть оболочки сердечника наносятся
специальные покрытия из лака, кремнийорганического соединения или
акрилата, что помогает сохранить характеристики затухания кабеля.
Сердечник и его оболочка окружены буферным покрытием, которое
обеспечивает дополнительную защиту от механических повреждений и
ударов. Обычно для буферного покрытия используют сталь, стекловолокно,
пластмассу, огнестойкий поливинилхлорид или бумагу. Буферное покрытие
заключено в упрочняющий слой, который увеличивает продольный предел
прочности на растяжение всей кабельной системы. Наконец, вся кабельная
система помещается во внешнюю оболочку из полиуретана. Каждое
оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому
кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами.
47

48.

На сегодняшний день широко применяется три
основных типа оптических волокон:
• пластмассовая сердцевина и оболочка;
• стеклянная сердцевина с пластмассовой оболочкой (волокно
типа PCS – plastic-cladsilica – стекло в пластмассе);
• стеклянная сердцевина и стеклянное покрытие (волокно типа
SCS – silica-cladsilica – стекло в стекле).
Пластмассовые волокна являются более гибкими и,
следовательно, более стойкими, чем стекло. Пластмассовые
кабели в сравнении с оптическими волокнами типа SCS обладают
следующими преимуществами: простота монтажа, большая
стойкость к механическим нагрузкам, меньшие стоимость и вес.
48

49.

Однако
пластмассовые
волокна
обладают
повышенными характеристиками затухания(100–200 дБ/км),
поэтому область применения пластмассовых волокон ограничена
относительно короткими кабельными трассами (десятки метров)
и средними значениями скорости передачи данных (порядка 200
Мбит/с). Волокна со стеклянными сердцевинами имеют
значительно меньшее затухание, чем пластмассовые (от 0,25 до
0,60 дБ/км). Причем стекло в пластмассе (PCS) характеризуется
более низкими значениями затухания, чем стекло в стекле (SCS).
Однако этот тип волокон менее прочен.
49

50.

Второй
критерий,
по
которому
можно
классифицировать оптические волокна, – это количество
распространяющихся мод. Выделяют одномодовые (ОМ) и
многомодовые (ММ). Количество мод определяет такие
параметры оптоволокна, как показатель преломления и диаметр
сердцевины и оболочки
50

51.

Диаметр сердечника ММ волокон обычно равен
50 или 62,5 мкм, что почти на два порядка больше, чем длина
световой волны. Это означает, что свет может распространяться
в волокне по нескольким независимым путям – модам. При
этом очевидно, что разные моды имеют разную длину
траектории, поэтому возникает задержка во времени их
распространения – межмодовая дисперсия.
Оптоволокно ОМ имеет диаметр сердцевины 7–9 мкм.
Благодаря малому диаметру достигается передача только одной
моды электромагнитного излучения, что исключает влияние
межмодовых дисперсионных искажений.
51

52.

Многомодовое (а) и одномодовое (б) оптоволокно
52

53.

Третьим критерием в классификации оптических
волокон является профиль показателя преломления.
Исходя из формы изменения показателя преломления
вдоль диаметра его поперечного сечения оптоволокно
ММ делится на ступенчатое и градиентное.
53

54.

Ступенчатый профиль ММ оптоволокна (а); градиентное ММ оптоволокно (б)
54

55.

Ступенчатый профиль преломления оптоволокна
изображен на рисунке а. Показатель преломления от
оболочки «n1» к сердцевине «n2» изменяется
скачкообразно, коэффициент преломления сердцевины
(плотность материала сердечника) «n2» постоянный,
отсюда и название профиля – ступенчатый. Из-за
большой межмодовой дисперсии оптоволокно ММ с
постоянным коэффициентом преломления сердцевины
(постоянной плотностью) по всему сечению сердечника
не используется.
55

56.

Лучшими
показателями
распространения
обладает
градиентное
волокно,
которое
имеет
неравномерный
коэффициент преломления сердцевины «n2». На рисунке б
хорошо видно, что траектории мод сильно сокращены по
сравнению со случаем ступенчатого профиля за счет
сглаживания. Изменение плотности материала «n2» от центра к
внешнему радиусу описывается параболическим законом.
Меньшее значение плотности материала вблизи оболочки
обеспечивает большее значение скорости распространения по
сравнению со скоростью моды с траекторией вдоль сердцевины.
В результате более длинные траектории компенсируются
56
большей скоростью.

57.

Соответственно, межмодовая дисперсия градиентного
волокна будет намного меньше, чем у волокна с постоянной
плотностью сердечника. Однако как бы ни были сбалансированы
градиентные многомодовые (ММ) волокна, полностью
устранить эту проблему можно только при использовании
одномодовых (ОМ) волокон, т. е. в случае распространения
одного-единственного луча
57

58.

Соответственно, межмодовая дисперсия градиентного
волокна будет намного меньше, чем у волокна с постоянной
плотностью сердечника. Однако как бы ни были сбалансированы
градиентные многомодовые (ММ) волокна, полностью
устранить эту проблему можно только при использовании
одномодовых (ОМ) волокон, т. е. в случае распространения
одного-единственного луча
58

59.

Основными элементами волоконно-оптической
линии связи (ВОЛС) является активное оборудование,
оптический кросс и непосредственно сама оптоволоконная
линия
59

60.

Оптический кросс относится к пассивному
контрольно-распределительному оборудованию средств связи и
представляет собой устройство для разъемного соединения
оконцованного оптического кабеля и оптических шнуров,
оборудованных специальными розетками. Среди основных
функций кросса можно выделить следующие: ввод/вывод в
оконечный пункт магистральных кабелей; переход от одного
вида кабеля к другому; осуществление транзитных соединений;
коммутация (соединение) отдельных линий связи друг с другом.
Оптические кроссы изготавливаются двух видов: рэковые (для
установки в коммутационные шкафы и телекоммуникационные
стойки) и настенные.
60

61.

Механическое соединение оптических волокон
между собой или с приемо-передающей аппаратурой
осуществляется коннекторами. Соединение узлов линии связи
осуществляется патч-кордами и пигтейлами.
Пигтейл – это отрезок оптического кабеля, имеющий
коннектор только с одной стороны. Своему названию этот тип
шнура обязан английскому слову pigtail, что в переводе означает
«поросячий хвостик». Пигтейлы применяются для соединения
оборудования с магистральным оптическим кабелем. Один
конец пигтейла оконцовывается коннектором, а другой остается
свободным. Свободный конец соединяют с оптоволоконным
кабелем при помощи сварки.
61

62.

Патч-корды
(англ.
patchcord
–
шнур
соединительный) – это отрезки оптического кабеля с
коннекторами на обоих концах, используются для коммутации
двух распределительных устройств (кроссов) либо для связи
распределительных устройств с активным оборудованием.
Обычно все соединительные патч-корды маркируются цветом по
общепринятому международному стандарту:
• одномодовые 9/125 (SM – singlemode) шнуры – желтым
цветом;
• многомодовые 50/125 (MM – multimode) – оранжевым
цветом;
• многомодовые 62,5/125 (MM – multimode) – серым цветом.
62

63.

В зависимости от установленных коннекторов различают два
типа оптических патч-кордов:
• соединительный – имеет на разных концах коннекторы
одного типа;
• переходной – имеет на разных концах коннекторы разных
типов.
63

64.

ST-коннекторы. Коннекторы различаются не только
применяемыми наконечниками, но и типом фиксации конструкции в
розетке. Самым распространенным в линиях волоконной связи
является коннектор ST-типа (англ. straight tip – прямой разъем).
Керамический наконечник имеет цилиндрическую форму
диаметром 2,5 мм со скругленным торцом. Фиксация производится
за счет поворота оправы вокруг оси коннектора, при этом вращение
основы коннектора отсутствует (теоретически) за счет паза в
разъеме розетки. Направляющие оправы, сцепляясь с упорами STрозетки, при вращении вдавливают конструкцию в гнездо.
Пружинный элемент обеспечивает необходимое прижатие. Слабым
местом ST-технологии является вращательное движение оправы при
подключении/отключении коннектора.
64

65.

SC-коннекторы (англ. subscriber connector –
абонентский разъем). Недостатки ST-коннекторов в настоящее
время устраняют за счет применения SC-технологии. Сечение
корпуса имеет прямоугольную форму. Подключение/отключение
коннектора осуществляется поступательным движением по
направляющим и фиксируется защелками. Керамический
наконечник также имеет цилиндрическую форму диаметром 2,5 мм
со скругленным торцом, а некоторые модели имеют скос
поверхности. Наконечник почти полностью покрывается корпусом
и потому менее подвержен загрязнению, чем в ST-конструкции.
Отсутствие
вращательных
движений
обеспечивает
более
осторожное прижатие наконечников. В некоторых случаях SCконнекторы применяются в дуплексном варианте.
65

66.

LC-коннекторы. Коннекторы типа LC (Local (Little)
Connector) – это малогабаритный вариант SC-коннекторов.
Конструкция в виде пластмассового корпуса прямоугольного
сечения снабжается такой же защелкой, как для модульных
коннекторов медных кабельных систем. Вследствие этого и
подключение коннектора производится схожим образом.
Наконечник изготавливается из керамики и имеет диаметр 1,25
мм. Встречаются как многомодовые, так и одномодовые
варианты коннекторов. Ниша этих изделий – многопортовые
оптические системы.
66

67.

FC-коннекторы. Коннекторы FC (Fibre Channel –
волоконный канал) используются в одномодовых системах,
характеризуются отличными геометрическими характеристиками
и высокой защитой наконечника. Находят широкое применение в
телекоммуникационных
сетях,
кабельном
телевидении,
специализированных
системах,
измерительной
технике.
Преимуществом коннектора является фиксация на адаптере
посредством гайки с резьбой, что обеспечивает хорошее
соединение.
67

68.

Преимущества
волоконно-оптических
кабелей
следующие:
• Широкая полоса частот и большая пропускная способность.
• Стойкость к переходным влияниям
• Стойкость к воздействиям статического электричества
• Невосприимчивость
к
климатическим
изменениям
окружающей среды.
• Безопасность и удобство.
• Незначительные потери при передаче сигналов
• Конфиденциальность.
• Долговечность и надежность обеспечивается широким
диапазоном допустимых изменений условий окружающей среды.
68

69.

Недостатки волоконно-оптических кабелей следующие:
• Затраты на стыковку
• Малая прочность
• Дистанционное электропитание
• Более чувствительны к потерям, вызываемым изгибами
кабеля
• Специализированные инструменты и оборудование
69

70.

Факторы, являющиеся существенными при выборе
физической среды передачи (кабельной системы).
70

71. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

71