Что такое пигтейл: определение, виды, применение

Что такое пигтейл: определение, виды, применение

Всем привет! Начнем, пожалуй, с вопроса: а что же такое Пигтейл? Pigtail (от англ. яз. «Коса», «Косичка», «Хвост») – это вид коннектора, который используются для подключения конечного узла. Ничего не понятно? Давайте разберем на примере. И для общего понимания я во внимание возьму ещё одно понятие: «Патч-корд».

Вот представим, что специалисты тянут до вашего здания оптическое волокно, чтобы подключить вас и всех жителей многоквартирного дома к быстрому интернету. В самом конце они обжимают провод, чтобы приконнектить его к конечному коммутационному оборудованию. Вот этот коннектор с концом кабеля и называется пигтейлом – по сути он на узле, имеет только конец, а начало мы не видим.

Теперь надо подключить всех остальных пользователей. Для этого к коммутатору или маршрутизатору подсоединяют провода с патч-кордами. Если говорить проще, то:

• Пигтейл – это соединение без конца и края с конечным коннектором, который подключается к выделенному узлу.
• Патч-корд – это кабель, обжатый с двух сторон и нужен для соединения оборудования или конечного пользователя к выделенной сети.

Какие разъемы используются в модулях SFP и SFP+

Первое, что стоит отметить. В современных модулях SFP, SFP+, XFP и других вообще не используются круглые коннекторы: ни FC, ни ST. Не думайте, что производители оборудования думают о вашем комфорте, просто эти коннекторы имеют металлический корпус и крайне неудобны при производстве трансиверов.

Задумываясь о покупке модуля SFP, вам придется выбирать между пластиковыми квадратными LC и SC. Конечно, только в том случае, когда возможность выбора существует.

Чаще всего ее просто нет. Если трансивер для передачи данных использует два волокна, то разъем будет LC и никаких других вариантов сейчас не предусмотрено.

Для примера, слева на фото вы видите такой модуль SFP. Габаритные размеры SFP просто не позволяют разместить два SC, они не умещаются в ширину корпуса.

Выбор типа оптического коннектора для трансиверов SFP возможет, если вы хотите приобрести модуль по технологии WDM, работающий по одному оптическому волокну. В этом случае он может быть оборудован как SC, так и LC разъемом.

В случае решения SFP для работы на скорости 1 Гигабит, мы рекомендуем SC. Причина кроется в гораздо большей распространенности таких модулей. У каждой компании, занимающейся поставками SFP на российский рынок, такие модули есть в наличии. LC придется еще поискать, они не всегда бывают на складах.

В случае решения SFP+ на скорости 10 Гигабит, выбирать не придется. Так исторически сложилось, что все такие модули сразу компонуются разъемами LC. Никаких объективных причин этому нет, просто все привыкли именно к такой формуле: “SFP+ WDM = LC”.

За характерный внешний вид у некоторых сетевиков такие модули получили прозвище “Кутузов”. По фото справа не сложно догадаться, почему.

Рынок оптических разъёмов

Вот гистограмма рынка оптических разъемов США с 2014 по 2025 год (млн. долл. США) от Grand View Research. После анализа графика легко сделать вывод: в целом, рост этих пяти обычно используемых оптических разъемов имеет устойчивую тенденцию; конкретно говоря, LC разъемы по-прежнему занимает основный рынок оптических разъемов с 2014 по 2025 г. (предсказуемо), и потребность в разъемах MTP/MPO в ближайшие годы будет расти.

Рисунок 1: Рынок оптических разъёмов

Стандарты на оптические разъемы

В качестве оптического компонента, волоконно-оптические разъемы соответствуют нескольким стандартам в области телекоммуникаций и электротехники. Вот таблица, которая представляет часть стандартов, которым соответствуют оптические разъемы:

Типы оптических разъёмов

Основываясь на разных методах классификации, оптические разъёмы могут разделить на разные типы. В соответствии с концевой поверхностью штырька разъема, их можно разделить на PC, UPC и APC. Согласно различным средствам передачи, оптические разъемы могут разделить на одномодовые и многомодовые оптические разъемы. На рынке было представлено несколько оптических разъемов, но лишь немногие представляют большую часть рынка, такие как разъемы LC, SC, FC, ST и MTP/MPO.

Рисунок 2: Пять распространенных типов оптических разъемов

Разъём LC

Разработанный Lucent Technologies, оптический разъём LC стал повсеместным оптическим соединителем для современных оптических телекоммуникационных приложений, особенно для соединений с оптическими трансиверами SFP и SFP+. В качестве одного популярного разъема SFF (малого форм-фактора), оптический разъем LC имеет наконечник 1,25 мм, что делает его идеальным для прокладки кабелей высокоплотной кабельной системы. Существуют одномодовый разъем LC и многомодовый разъем LC. И на основе конструкции разъема, разъем LC также может разделить на LC duplex и simplex разъем.

Разъем SC

В отличие от разъема LC, оптические разъемы SC используют круглое 2,5-мм наконечник для удержания одномодового волокна (SMF). И он имеет “квадратная форма” корпус разъема, который является источником названия “квадратный разъем”. Благодаря своей отличной производительности, оптический разъем SC остается вторым наиболее распространенным разъемом для приложений, поддерживающих поляризацию. Оптоволоконный разъем SC идеально подходит для применений передачи данных и телекоммуникаций, включая точку-точку и пассивную оптическую сеть.

Разъем MPO/MTP

Оптический разъем MPO/MTP представляет собой многоволоконный разъем, который объединяет волокна от 12 до 24 волокон в одном прямоугольном наконечнике. Он часто используется в оптических параллельных соединениях 40G и 100G. По сравнению с другими оптическими разъемами, упомянутыми выше, оптические разъемы MPO/MTP более сложны. Поскольку имеются key-up и key-down, male и female MPO/MTP разъемы.

ST Разъем

Оптический разъем ST был создан и лицензирован AT&T, и до сих пор остается одним из самых популярных разъемов. Он имеет вносимые потери около 0,25 дБ и удерживает волокно с керамическим подпружиненным 2,5 мм наконечником, который остается на месте с байонетным креплением на половину. Волоконно-оптический разъем ST обычно используется в приложениях как для дальних, так и для коротких расстояний, например, в кампусах и для построения многомодовых оптоволоконных приложений, корпоративных сетевых сред и военных приложений.

Разъем FC

Оптический разъем FC был первым оптоволоконным соединителем, который использовал керамический наконечник, но в отличие от пластикового корпуса разъема SC и LC, он использует круглую резьбовую арматуру из никелированной или нержавеющей стали. Торцевая поверхность разъема FC опирается на выравнивающий ключ для правильной вставки, а затем затягивается в adaptor/jack с использованием цангой с резьбой. Несмотря на дополнительную сложность в производстве и установке, разъем FC по-прежнему является предпочтительным разъемом для точного измерительного оборудования, такого как OTDR, а также для одномодового оптоволокна.

Simplex vs Duplex оптический разъем

Симплексное соединение означает, что сигналы отправляются в одном направлении. Например, сигнал передается через два симплексных разъема и один симплексный оптоволоконный кабель от устройства A до устройства B. Он не может вернуться с устройства B на устройство A по тому же маршруту. Но пересмотренная передача может быть достигнута через дуплексные разъемы и дуплексный оптоволоконный кабель, который называется дуплексным соединением. Кроме того, симплексное оптический разъем часто соединяется с одной прядей из стекловолокна или пластмассового волокна, в то время как дуплексный оптический разъем должен соединяться с двумя прядями волокна.

Потеря соединения оптического разъема

Потеря разъема и сращивания вызвана многими факторами. Например, концевые зазоры будут влиять на вносимые потери и возвратные потери. Следовательно, оптические разъемы будут использовать несколько технологий полировки, чтобы обеспечить физический контакт концов волокон для минимизации обратного отражения. Кроме того, свет от волокна с большей числовой апертурой (numerical aperture-NA) будет более чувствительным к угловатости и концевому зазору, поэтому передача от волокна с большим NA к одному из меньших NA будет иметь более высокие потери, чем наоборот. Другими словами, соединение больших волокон с меньшими приводит к значительным потерям, не только из-за меньшего размера сердцевины, но также из-за меньшего NA большинства маленьких сердцевинных волокон.

Применения опических разъемов

По сути, волоконно-оптические кабели с оптическими разъемами в основном используются в телекоммуникационных областях, от небольших или средних офисов до гипермасштабных центров обработки данных. Согласно диаграмме, телекоммуникации составляли наибольшую долю рынка с точки зрения выручки в 2018 году, который, как ожидается, продолжит свое доминирование с точки зрения размера к 2025 году. Кроме того, рост облачных приложений, аудио-видео услуг и услуг Video-on-Demand (VoD) также будет стимулировать спрос. В растущей ИТ-отрасли по-прежнему наблюдается постоянный рост мирового спроса на доступную энергоэффективную, экономическую и высокоуровневую сетевую инфраструктуру.

Рисунок 3: Анализ рынка приложений для опических разъемов

Кроме того, нефть & газ, военные & аэрокосмические и медицинские применения должны продемонстрировать значительные темпы роста, благодаря растущему внедрению многомодового и пластикового оптического волокна (Plastic Optical Fiber-POF) в этих сегментах приложений. Например, вооруженные силы используют технологию оптического разъема для широкого спектра запросов на землю, море, воздух и космос, такие как в модулях оборудования для испытаний авионики и в системах наземной поддержки в истребителях.

Для волокон 125um, я должен выбрать наконечник с отверстием 125,5 или 126um? Какая разница?

126um — рекомендуемый размер наконечника с отверстием для одномодового волокна 125um. Для критических ситуаций выравнивания доступно около 125,5 мкм наконечников, но отверстие 126 мкм позволяет некоторое эпоксидное соединение вокруг волокна для вставки волокна без поломки.

Как тестируются оптоволоконные разъемы?

Как правило, испытания имеют два аспекта: полевые испытания и заводские испытания. Заводские испытания могут использовать систему профилирования для обеспечения правильности общей полированной формы оптических разъемов. Оптический микроскоп может быть использован для наблюдения за дефектами. Полевые испытания включают использование специального ручного оптического микроскопа для проверки загрязнения и пятен, а также некоторые другие тесты для проверки параметров.

Как правильно выбрать оптический разъем?

Патч-корды могут быть приобретены с различными конфигурациями (SC-SC, SC-LC и т. д.). Тип устанавливаемого оборудования будет определять потребности ваших разъемов. Существуют также различные адаптеры и конфигурации патч-кордов, которые могут использоваться для подключения оборудования на основе оптического волокна.

Когда и как чистить оптические разъемы?

Всякий раз когда разъем не подключен, он должен быть закрыт, чтобы защитить конец наконечника от грязи. Перед подключением и тестированием, рекомендуется очистить оба конца безворсовыми салфетками, смоченными изопропиловым спиртом. Существуют специальные растворители, салфетки и тампоны для чистоты, следуя инструкциям производителя по очистке, это мудрый выбор. Руководство по очистке оптических разъемов поможет вам очистить оптоволоконные разъемы.

Оконцевание волокон кабеля

Для оконцевания волокон кабеля существует два метода:

• сварка: к оконечиваемому волокну кабеля с помощью специального аппарата “сварочника” приваривается небольшой кусочек кабеля с одним разъемом, изготовленному в промышленных условиях (так называемый пигтейл, от англ. pig-tail). Место соединения защищается термоусаживаемой трубкой с металлическим стержнем (КДЗС, типовой вариант сейчас – 40 мм). КДЗС устанавливаются в специальные держатели, которые в свою очередь монтируются в сплайс-кассету и потом в оптические полки (кроссы);
• непосредственного оконцевания: подготовленное волокно вводится в специальный разъем и фиксируется. Т.е. не требуется установки КДЗС, а сплайс-кассету можно использовать для укладки волокон.

Сварка дает более хорошие результаты, к тому же дешевле чем коннекторы непосредственного оконцевания. Поэтому второй метод занял нишу “полевого монтажа”, т.е. когда нужно отремонтировать существующую линию, а “сварочник” уехал на другой объект или можно “заложить” в проект, если количество разъемов под разделку невелико или он находится “у черта на куличках” (весь нехитрый необходимый инструмент включить в спецификацию, хоть так делать нехорошо).

Методом сварки волокон также соединяются оптические муфты (которые нужно по возможности избегать). Также существуют механические сплайсы (например, Fibrlok производства 3M), которые обеспечивают чуть худшее соединение чем сварка, ну и стоят дороже (при небольшом объеме соединений – вполне нормальное решение).

Вот так обычно выглядит процедура сварки волокон – ничего страшного

Немного о коннекторах (они же разъемы). В white-paper от Cisco нашел вот такую замечательную табличку:

Как видно самыми хорошими характеристиками обладает разъем LC, к тому же он наиболее компактный (не считая многоволоконных разъемов типа MTP/MPO, которые в таблице указаны как MT Array). Однако, именно компактность не всегда удобна (например, если шкафчик с оптическим кроссом стоит на улице, а погода как всегда бывает – подкачала).

Отмечу, что указанны затухания весьма условно – все зависит от производителя коннекторов.

В табличку не попал еще один тип разъема – MTRJ, но он в отличии от остальных встречается крайне редко (фактически естественно вымирает), хотя обеспечивает весьма неплохие характеристики по затуханию сигнала (на уровне разъема LC).

И конечно же стоит упомянуть о способе полировки кончика коннектора (ферула):

И если полировка PC/UPC еще совместима между собой, то коннекторы с APC (от Angled Physical Contact) и PC/UPC не стыкуются между собой, что приводит к большим потерям. Поэтому разъемы с APC имеют отличительный зеленый цвет, тогда как одномодовые – голубые, а многомодовые – бежевые. Как правило, коннекторы с полировкой APC используются операторами связи. Старайтесь использовать полировку UPC (PC можно встретить все реже).

Коннекторы для витой пары

Это хорошо знакомые вам небольшие прозрачные пластиковые элементы с металлическими контактами и защелкой. В частности, такой разъем можно найти на интернет-кабеле, заведенном в офис или квартиру. Весьма интересно, что RJ-45 – это стандарт формы и размера самого пластмассового элемента и «розетки» для него, однако на его базе могут быть построены разные кабели, с разным количеством жил. При этом названия всех кабелей формируются по простой маске «*P*C», где P – это количество пустых слотов в вилке, а С – реальное количество контактов.

• 8P8C – типовой интернет-кабель на базе 8 или 4-жильной витой пары. Но для универсальности все 8 позиций в нем заняты металлическими контактами.
• 6P6C или 6З4С применяются для подключения некоторых сетевых устройств и ряда телефонов.
• 4P4C – обычный телефонный кабель.

Существуют и другие варианты, но используются они гораздо реже.

Второе, не столь заметное, отличие – в самих контактах. Во время обжима кабеля они прорезают изоляцию и создают контакт с медным проводом. И поскольку провода в витой паре могут использоваться как одножильные, так и многожильные, производители скорректировали форму зубцов, прорезающих изоляцию:

• Зубцы контактов для многожильного кабеля прямые. Они попадают ровно по центру между жил.
• Универсальные – разведены в стороны, чтобы как бы обхватывать единственную толстую проволочку. Могут иметь 2 или 3 зубца.

И последнее различие касается наличия дополнительного экрана от электромагнитных помех из тонкого металла, огибающего пластмассовую часть. Однако использовать такие коннекторы имеет смысл только вместе с экранированной витой парой (подробнее об этом – в прошлой статье).

Коннектор МТР имеет следующие отличия:

• Разборный корпус – позволяет оперативно менять тип коннектора «female» – «male»;
• Плавающая ферула в корпусе имеется полость, которая допускает качение ферулы, что позволяет улучшить механические характеристики;
• Форма стальных штырей сделана более округлой, для лучшего сопряжения и увеличения ресурса коннектора. Данная модификация меньше повреждает края отверстий на парном коннекторе и улучшает центрирование волокон;
• Овальная пружина форма пружины коннектора сделана овальной формы, вместо круглой, для увеличения расстояния между пружиной и ленты волокон. Данное решение призвано повысить ресурс коннектора и улучшить его надёжность.

Компания Sumitomo внесла ряд своих изменений в конструкцию, для удобства использования. Своё решение они назвали Flexible-MPO, как и МТР он совместим с обычными МРО коннекторами. В данной модификации изменена форма корпуса и укорочен хвостовик. При помощи специальных инструментов можно изменять полярность и тип коннектора. Такой дизайн несёт свои преимущества и недостатки. Как вариант, можно иметь небольшое количество кабелей с такими разъёмами в качестве универсального ЗИПа.

Ещё одна японская компания SENKO называет линейку своих коннекторов – MPO plus. Среди них есть МРО разъём с байонетом, для надёжной фиксации в адаптере и безкорпусной МРО для минимизации габаритов. А так же различные адаптеры и аксессуары для данного типа разъёма.

Установка МРО коннектора

Технология терминирования волокон разъёмом МРО аналогична клеевой технологии одноволоконных коннекторов. Тем не менее, есть небольшие отличия. Для зачистки ленты волокон используется компактное устройство, которое растапливает клей и снимает его с волокон, на заданную длину. Эпоксидный клей наносится не на волокна, а заливается в ферулу через специальное окно, после чего в неё аккуратно вставляется ленточное волокно. Процесс шлифовки аналогичен одноволоконным коннекторам. Изготовленный кабель так же тестируется на вносимое затухание и обратное отражение, отдельно проверяется расположение волокон на соответствие выбранной полярности.

Кроме вклейки, можно приварить МРО-пигтэйл. Так как волокно ленточное, для него необходим сварочный аппарат который предназначен для сварки такого вида волокон, а так же специальный стрипер.

Полярность

Коннекторы МРО обладают полярностью. Если смотреть на ферулу прямо, на левой стороне (сторона 1го волокна) нанесена белая точка, на правой стороне её нет. Она позволяет определить полярность когда разъём установлен в адаптер и положения ключа не видно.

Адаптеры МРО существуют двух видов – Тип-А и Тип-В:

• в адаптерах Типа-А с одной стороны ключ направлен вверх, с другой стороны вниз;
• в адаптерах Типа-В с обеих сторон ключ направлен в одну сторону.

Различают три вида полярности кабелей:

• тип А (прямой). Ключи коннекторов направлены в разные стороны (вверх-вниз), нумерация коннекторов совпадает (1-1, 2-2, 3-3, …);
• тип В (перекрёстный). Ключи направлены в одну сторону (вверх-вверх), нумерация коннекторов противоположная (1-12, 2-11, 3-10, …);
• тип С (попарно перекрёстная). Ключи коннекторов направлены в разные стороны (вверх-вниз), волокна попарно перекрещиваются (1-2, 2-1, 3-4, 4-3, …).

МРО-кабели

Многоволоконные оптические кабели в сочетании с коннектором МРО – это эффективное решение в вопросе построения кабельной инфраструктуры. Благодаря различным модификациям, они позволяют экономить пространство в кабельных лотках и стойках, при этом сокращая время развертывания линии.

Переходные МРО патчкорды называют – harness cable, breakout cable, либо fan-out cable. Кабель толщиной 3 мм, с одной стороны заканчивается коннектором МРО, на кабеле расположена компактная муфта, которая разделяет кабель на 12 волокон, с буфером 3мм, которые оканчиваются одноволоконными коннекторами LC, SC. Такие патчкорды, к примеру, используют для соединения одного порта 40G с четырьмя портами 10G. Данное решение удобно в случае, когда порты находятся в пределах одной стойки, либо в соседних стойках.

Гидрами – называют короткий патчкорд, длиной, как правило, 0.5м. Из коннектора МРО выходит 12 волокон, с буфером 0.9мм, на концах которых устанавливаются одноволоконные коннекторы LC или SC. Гидры предназначены для установки в МРО-кассеты.

Патчкорды МРО-МРО тип-В используют для соединения высокоскоростных трансиверов 40G и 100G, форм-факторов QSFP+, QSFP28, CFP, CFP2, CFP4. Они позволяют вести параллельную приём и передачу по нескольким волокнам, которые собраны в один компактный кабель диаметром 3 мм.

Кабели с МРО коннекторами используют не только для соединения трансиверов напрямую друг с другом. Преимущество данных коннекторов заключается в том, что многоволоконный кабель, можно использовать как линию связи для соединения на короткие расстояния, в пределах стойки, зала или двух рядом стоящих зданий. Удобство заключается в том, что после прокладки кабеля не требуется его разваривать. Концы кабеля уже терминированы коннекторами. После прокладки многоволоконного МРО кабеля, его можно подключить к МРО-кассетам. Таким образом получить классическую линию с SC или LC портами.

Кассета представляет собой компактный корпус, выполненный из металла, либо из пластика. С внутренней стороны расположен адаптер МРО, с наружной несколько адаптеров LC или SC. Внутри кассеты порты соединены патчкордом гидрой. Одну или несколько кассет устанавливают в специальное шасси размером 1U, либо больше, в зависимости от необходимой ёмкости. С внутренней стороны шасси заводиться кабель и подключается к кассете. Такое решение позволяет обойтись без использования сварочного аппарата и значительно сэкономить время при монтаже. Таким образом, упрощая прокладку линий связи внутри зданий и помещений.

Коннекторы МРО можно использовать с многомодовыми волокнами ОМ3, ОМ4, ОМ5 с полировкой UPC, а так же с одномодовым кабелем G.652 с полировками UPC и APC.

Стандартизированный разъём МРО служит не только для соединения пары высокоскоростных трансиверов, но и является эффективным и гибким инструментом для построения кабельной инфраструктуры, для которой не требуется применения сложного оборудования, требующего специализированной подготовки персонала. При грамотном подходе и детальном планировании, можно построить эффективную оптоволоконную сеть внутри здания. Без такого инструмента не обойтись при построении современного ЦОДа или дата-центра. Так же, он будет полезен интернет провайдерам и операторам связи, при модернизации своих сетей внутри зданий.

Важным плюсом является стандартизация разъёма, множество производителей на рынке предлагает свои модификации и усовершенствования коннектора, при этом разъёмы совместимы между собой и обеспечивают решение широкого ряда задач.

Выводы

Из рассмотренных типов полировки оптических коннекторов можно выделить лидеров в разных категориях:

• самое экономичное решение — PC;
• наиболее популярный и экономичный вариант — SPC;
• недорогое решение для высокоскоростных сетей — UPC;
• лучшая технология с наименьшим затуханием сигнала — APC.

Отметим, что оптоволоконные коннекторы с типами полировки PC, SPC, UPC могут использоваться совместно. При этом необходимо учитывать особенности скоростного режима конкретной волоконно-оптической сети.