«Кроссовое хозяйство»: аспекты эксплуатации

«Кроссовое хозяйство»: аспекты эксплуатации

Алексей Спирин

О кроссах вообще

В нескольких компаниях совсем недавно мне довелось видеть в работе локальные вычислительные сети (ЛВС), кабельная часть которых была построена следующим образом: соединительные шнуры от ПК пользователей подключены непосредственно к сетевому коммутатору. Удивило меня то, что одна из фирм, где я наблюдал эту ситуацию, занимается поставками кроссового оборудования!

Таким образом, напрашивается вывод о том, что продолжается соревнование между двумя системами организации кабельного хозяйства: прямым подключением и подключением через кросс. Давайте разберемся с особенностями этой конкуренции на примере волоконно-оптических сетей передачи данных.

Начнем с определений. Волоконно-оптическими называются сети передачи данных, в которых информация передается по оптическим волокнам. На сегодняшний день оптическое волокно - самая совершенная среда для передачи информации.

Кросс (в нашем случае - волоконно-оптический) - это конструкция, которая предназначена для концевой заделки, коммутации и распределения волоконно-оптических кабелей связи. Как правило, кроссы устанавливаются на концах волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), а также в точках, куда приходят два или несколько кабелей. В последнее время у оптических кроссов появились дополнительные функции: в них размещают пассивные оптические компоненты: разветвители, мультиплексоры, модули мониторинга и другие волоконно-оптические компоненты.

Итак, существуют два способа организации волоконно-оптического кабельного хозяйства: прямое подключение и подключение через кросс. При прямом подключении кабель волоконно-оптической линии связи непосредственно соединяется с активным оборудованием. Несколько известных фирм - ЗМ, Siecor и другие поставляют на рынок наборы инструментов и расходных материалов для оконцевания оптических кабелей разъемами. Довольно часто такой метод монтажа применяют при строительстве ЛВС, когда оптические кабели оконцовывают разъемами непосредственно на модули с волокнами, надевая и закрепляя оптические разъемы. Достоинства и недостатки этого метода строительства кабельных систем приведены в таблице.

На основании сравнения можно сделать следующие выводы. Способ прямого подключения сравнительно простой и дешевый. Меньше элементов в системе - выше надежность системы. Меньше соединений - меньше потерь оптического сигнала.

Но если сеть начинает развиваться и требуются оперативные переключения, то обнаруживаются недостатки прямого подключения. Например, при прямом подключении к сетевому коммутатору можно случайно испортить порт передатчика оптического сигнала, если использовать некачественный соединительный патч-корд или случайно дернуть за патч-корд, подключенный к передатчику. Неправильное обращение с патч-корда-ми - довольно распространенная не столь редкая ситуация, так как у большинства операторов не хватает просторных помещений для установки оптического оборудования, тестирование нового оборудования производится там же, где работает основное.

Выполнение трудоемких операций в стесненных условиях иногда приводит к ошибкам и авариям. Добавление, перемещение и замена оборудования при прямом подключении - рискованное мероприятие, особенно при большом количестве работающих портов.

Другой способ - использование кроссов при построении сети передачи данных, несомненно, усложняет сеть, но обеспечивает более продолжительную ее жизнеспособность. При наличии кросса аварии такого вида, как порча активного оборудования, исключены. Упрощается процесс демонтажа старого оборудования и замены его новым. Новое оборудование просто подключают к кроссу, а затем переключают соединительные патч-корды на кроссе со старого на новое. Время, затрачиваемое на эту операцию, - меньше одной минуты.

Если сказанное не очень убеждает, продолжим анализ. Кросс - продолжение оптического кабеля, видимая часть кабельной системы. Как и оптико-волоконный кабель, кросс служит 25 лет, огромный срок по сравнению со сроком жизни активного оборудования. За это время сменится несколько поколений передающих устройств, в разы вырастет трафик. При создании кабельной системы необходимо учитывать эти обстоятельства.

Простои сети из-за потери трафика нередко обходятся операторам дороже, чем ущерб от компьютерных вирусов. Примерно треть всех потерь приходится на ошибки и аварии в плохо организованном кроссовом оборудовании. У операторов, ведущих масштабное строительство, количество кроссов стремительно растет. Согласно статистике операторов по Москве, на каждые 1,5 км ВОЛС приходится один кросс. С одной стороны, при поставках высококачественных кроссов стоимость кабельной системы возрастает. С другой - при обилии некачественных кроссов возрастает вероятность отказов в работе сети передачи.

Попробуем оценить долю оптических кроссов в стоимости кабельной сети. Стоимость прокладки одного км оптического кабеля по Москве составляет примерно 5-7 тыс. долл. (включая стоимость кабеля). Значит, 1,5 км кабеля обойдутся в сумму от 7,5 до 10 тыс. долл. Сделаем оценки для кабеля емкостью 32 волокна. Кросс на 32 порта в сборе в Москве можно купить за сумму от 800 до 1600 долл. Таким образом, стоимость кросса составляет долю от 8 до 16 процентов от стоимости участка кабельной системы. То есть, увеличив стоимость кабельной системы на 8 процентов за счет покупки более дорогих оптических кроссов, можно уменьшить количество аварий (потеря трафика) на треть. Таким образом, дорогие, но более совершенные кроссы помогают экономить средства операторов за счет более надежной работы сети. Именно поэтому инвесторы все чаще обращают внимание на то, как организовано кроссовое хозяйство оператора.

Виды оптических кроссов

Кроссы подразделяются на уличные и офисные, настенные и стоечные, оконечные и узловые (рис. 1-4).

Таблица 1.

Сравнительные данные оконцевания оптических кабелей непосредственно и посредством кросса

№

Параметр

Прямое оконцевание

Соединение через кросс

1

Стоимость инсталляции

До 15у.е. за порт

От 12 до 50 у.е. за порт

2

Скорость инсталляции

Не больше 30 мин/порт

Больше 30 мин/порт

3

Компактность решения

Не требуется дополнительное место в шкафу с оборудованием

Требуется не менее 1U в стойке или в шкафу

4

Смена типа разъемов

Не предусмотрена

Предусмотрена замена розеток на другой тип

5

Ремонтопригодность

Только новый монтаж

Можно менять компоненты, не трогая соседние волокна

6

Зависимость от поставщиков

Очень ограниченный выбор поставщиков

Широкий выбор компонентов, нет зависимости от поставщиков

7

Миграция к WDM-решениям

Не предусмотрена

Пассивные WDM-системы легко умещаются в кроссовых коробках

Общие свойства всех оптических кроссов.

- Имеется кроссовый отсек, предназначенный для многократных оперативных переключений.

- Имеется отсек для размещения избытка оптических волокон, как правило, отделенный от кроссового поля.

- Конструкция кросса должна обеспечивать радиусы изгиба оптических кабелей, не превышающие допустимых значений.

- Имеется маркировка, позволяющая отыскать нужное волокно независимо от степени заполненности кросса. Рассмотрим подробно конструкцию оптического кросса, монтируемого в 19-дюймовую стойку, с типичной емкостью 24 оптических порта.

Стоимость панелей составляет около 50 долл. на порт, что примерно вдвое превышает среднюю цену порта в оптических кроссовых панелях других производителей на российском рынке.

Каковы особенности данной продукции?

1. Внешний вид. Прочный корпус, задняя стенка съемная. На боковых стенках предусмотрены овальные* отверстия для патч-кордов и кабелей. Края отверстий защищены специальными накладками во избежание повреждения патч-кордов. В комплект панели входят крепления, которые устанавливаются в двух положениях: монтаж в 19- и 23-дюймовую стойку. Кроме того, система дополнительных боковых отверстий позволяет сдвигать крепления по глубине для регулирования выступа панели за пределы стойки или шкафа.

2. Доступ к кроссовому полю и сплайс-отсеку осуществляется спереди. Передняя крышка поднимается вверх и сдвигается назад по специальным полозьям. Она снабжена защелкой, препятствующей произвольному открыванию. Вместо защелки может быть установлен замок с ключом.

3. Сплайс-отсек расположен в нижней части панели и выдвигается вперед. Внешний кабель крепится к неподвижной части кросса. Чтобы вынуть сплайс-пластины с волокнами, освобождать внешний кабель не требуется, поскольку объемный сплайс-отсек позволяет уложить несколько витков запаса кабеля.

4. Сплайс-пластина имеет большие размеры. Это позволяет укладывать волокна разной длины, как очень длинные, так и очень короткие. Очень важное удобство при сварке волокон: все волокна разделываются на одну длину; если при монтаже одно из них сломалось, после повторной сварки оно станет короче и в маленькой кассете правильно не уложится. Сплайс-пластина имеет прозрачную крышку.

5. Кроссовое поле состоит из двух вертикальных рядов выдвигающихся кассет, внутри которых помещены оптические пигтейлы и адаптеры (розетки). Конструкция выдвигающихся кассет такова, что розетки можно менять, не пользуясь специальным инструментом. Внутри выдвигающейся кассеты можно уложить излишки оптических патч-кордов (до 6 м). Патч-корды не выступают за пределы переднего габарита панели и не касаются крышки панели, таким образом, повреждения при неправильном обращении исключены.

6. Радиусы изгиба пигтейлов и патч-кордов - не менее 5 см, что исключает ущемление волокон.

7. Все пигтейлы уложены парами. Нужную пару легко отыскать по маркировке на кассете. При переключении одной пары волокон другие пары не испытывают прикосновений, так как разделены кассетами.

8. Дополнительно к панели могут быть поставлены короба для переброски шнуров справа налево и короба для вертикальной прокладки в пределах стойки или шкафа.

Вывод - этот сложный конструктив позволяет решать множество производственых задач, его можно рекомендовать для использования на ответственных участках сети.

* Овальная форма отверстий для ввода кабелей выбрана специально. Если вы захотите освободить этот кросс от оптического кабеля (например, при замене его на более емкий и удобный), это достаточно просто сделать при наличии овального отверстия кабельного ввода. Все волокна, кроме неотключаемых, извлекаются из сплайс-отсека и освобождаются от приваренных пигтейлов. Затем они привариваются к волокнам другого кабеля, предварительно введенного в боковое овальное отверстие оптической панели (где находится переносимый кабель). Новый кабель должен быть такой же емкости, но более гибкий и тонкий. Этот гибкий кабель прокладывается в новый кросс. Часть волокон этого кабеля должна быть оконцована для соединения с волокнами неотключаемых потоков.

Неотключаемые потоки по согласованию с оператором переключаются на специально подготовленные оконцованные волокна (за 20 - 30 секунд). Волокна неотключаемых потоков теперь соединены с волокнами нового кабеля. После этого спиральным протектором все волокна защищаются от внешних воздействий. Потом петля из двух кабелей через овальное отверстие вынимается из панели - она свободна. В новом кроссе должно быть предусмотрено место для укладки запаса из двух кабелей. Для извлечения кабеля, в котором есть неотключаемый трафик, удобно пользоваться специальным инструментом (поставляется отдельно от панелей).

Как решается задача добавления портов?

Современные оптические кроссы выпускаются модульными: их можно устанавливать незаполненными, а затем добавлять компоненты по мере необходимости. Все работы по добавлению модулей с оптическими розетками могут производиться без использования инструмента, что повышает надежность кросса.

Какие ошибки возникают при подключении?

Основная проблема при организации оптического кросса - ошибка при расчете портов, которые будут обслуживаться на данном узле через несколько лет. Как правило, владельцы сети не готовы к обслуживанию большого количества оптических портов из-за отсутствия места для размещения новых модулей и оптических патч-кордов. Это приводит к тому, что патч-корды укладываются недопустимым образом: сворачиваются в кольца с очень маленьким радиусом, укладываются в короба так плотно, что их невозможно извлечь, запутывают пучки патч-кордов. Казалось бы, в чем проблема? Испортили патч-корд - взяли на складе другой, тем более стоимость их невелика. Подобный подход применим только к абонентским окончаниям. На больших узлах всегда существуют неотключаемые потоки (например, магистральные волокна или волокна, сданные в аренду). На вид все патч-корды одинаковы, поэтому неизвестно, какой именно вышел из строя: отключаемый или неотключае-мый. Поэтому еще на стадии проектирования оптического узла следует предусмотреть место для размещения оптических патч-кордов и обеспечить возможность тестировать, хотя бы теоретически, самые ответственные волокна.

Мониторинг оптических сетей

Предположим, оператору необходимо контролировать оптические потоки на телекоммуникационном узле (рис. 7).

Схема решения представлена на рис. 7. Схема оптического модуля мониторинга показана на рис. 8. Со временем количество потоков, требующих мониторинга, может возрасти. Тогда решение может быть преобразовано (рис. 9, 10). Конструкция системы мониторинга состоит из шасси на 12 модулей, модулей мониторинга, собранных на один дуплексный оптический поток, и системы размещения оптических шнуров

Каждый контролируемый поток размещен в отдельном модуле. Неправильное обращение с модулем не приведет к потере трафика в других потоках. Модуль легко заменить, предусмотрены модули на все основные типы разъемов и различные коэффициенты деления в разветвителях, сам модуль ремонтопригоден. Решение рассчитано на весь срок эксплуатации оптических кабелей.

Еще одно нововведение полезно использовать при строительстве оптических сетей передачи - это многоволоконные пигтейлы.

Для соединения оптического кабеля с активным оборудованием волокна кабеля необходимо оконцевать разъемами. Чаще всего кабели оконцовывают, приваривая к его волокнам оптические пигтейлы - шнуры, специально оконцованные с одной стороны разъемом.

Сейчас на рынке кроме одиночных пигтейлов представлены их сборки (рис. 11), значительно облегчающие монтаж оптических кроссов любого производства. Емкость многоволоконных пигтейлов будет соответствовать емкости внешних магистральных кабелей. Это упростит идентификацию волокон и монтаж. Пигтейлы поставляются любой длины (при необходимости излишек неоконцованной части кабеля отрезается).

Подведем итог

Основные свойства современных кроссов:

- высокая надежность;

- развитая функциональность;

- расширяемость по количеству портов и функциям;

- модульность;

- тестирование без отключения пользователей.

По мере повышения сложности и увеличения протяженности волоконно-оптической кабельной системы роль пассивных компонентов, к которым относятся и кроссы, возрастает. И хотя на смену электрическим разъемам пришли оптические коннекторы, не восприимчивые к электромагнитным помехам и не окисляющиеся на воздухе, проблемы в обеспечении надежности передачи информации остаются. 

Список литературы

Журнал «Connect!», №11.2005