Проектирование ВОЛС для видеонаблюдения

Тему проектирования ВОЛС мы затрагивали в различных материалах и статьях на нашем сайте, которые относились к проектированию ЛВС, СКС, периметральных систем видеонаблюдения и другому. Однако вопросов относительно проектирования ВОЛС для видеонаблюдения меньше не становится. Основной пул вопросов по проектированию ВОЛС: как выбрать тип кабеля, что такое класс волокна, какие разъемы использовать в уличном шкафу, что такое оптический кросс, оптический бюджет и т.д. и т.п. В этом материале мы сделали упор на практику.

Информации на тему построения ВОЛС в интернете большое количество. Мы не хотим повторяться и рассказывать о физических основах передачи данных по оптоволокну. В этой статье мы решили сконцентрироваться на методике проектирования - с чего начинать, что и в какой последовательности выбирать, какие расчёты необходимо выполнить. Попутно мы ответим на типовые вопросы.

Место ВОЛС в проектах видеонаблюдения

Если вы читаете эту статью, то, скорее всего, необходимость применения волоконно-оптических линий связи у вас уже сформировалась. Однако, не лишним будет проговорить основные задачи, которые решает применение ВОЛС в системах видеонаблюдения.

1. Расстояние между узлами превышает 100 м
   Если расстояние между сетевыми узлами превышает 100 м, это первое показание к использованию ВОЛС для соединения узлов. Наиболее яркий тому пример - узлы для систем видеонаблюдения на периметре, где расстояния могут исчисляться километрами.

2. Гальваническая изоляция
   Передача данных в ВОЛС осуществляется через стеклянное волокно, являющееся отличным изолятором. Если узлы расположены в разных зданиях, то использование оптики позволит избежать проблем с разностью потенциалов заземления. В дополнение к этому, кабели ВОЛС могут быть полностью диэлектрическими, что позволяет избежать части проблем, связанных с атмосферным электричеством, которые могут быть на медных линиях.

3. Устойчивость к ЭМ излучению
   Оптика невосприимчива к электромагнитному излучению. Если на объекте есть какие то энергетические или электропередающие мощные устройства, то оптика позволит снять угрозу помех и наводок.

Существуют и другие способы решения части указанных выше задач, такие как, например: использование специальных модемов для медных кабелей и использование радиоканала. Все эти способы больше подходят для особых ситуаций, когда кабельная инфраструктура уже имеется и прокладка новых линий может быть неоправданно дорогой либо когда проложить никакие кабельные линии не возможно - не позволяют особенности ландшафта либо иные причины. Если же ситуация стандартная, никаких особенностей нет, вы проектируете систему с нуля, то ВОЛС - наиболее разумный и надёжный способ соединения удаленных узлов локальной сети.

Алгоритм проектирования ВОЛС

В общем случае - это четкая и простая последовательность действий, когда мы идем от имеющихся у нас данных и на каждом шаге получаем новые сведения, двигаясь дальше.

Краткая последовательность действий: зная расстояние и скорость передачи данных, мы определяем стандарт (протокол связи), затем определяем тип и класс волокна согласно выбранному стандарту, далее составляем схему ВОЛС и выбираем компоненты согласно выбранному типу, классу волокна и условиям эксплуатации компонентов (улица, помещение и т.п.), далее рассчитываем затухания согласно требованиям стандартов и документации на компоненты и в финале документируем в проекте.

Рассмотрим все этапы подробно. И начнем с выбора стандарта (протокола связи).

Выбор стандарта ВОЛС (протокола связи)

На момент выбора стандарта мы знаем длину линии и скорость передачи данных.

Набор стандартов ВОЛС приведен и описан в международных стандартах. На текущий момент последняя версия стандарта ISO/IEC 11801 2017. Это набор документов в части построения СКС для ЦОД, Домашних сетей, Индустриальных сетей, Стандартов на тестирование. Изучение стандартов вещь увлекательная, но нас интересуют конкретные указания для выбора стандартов передачи в ВОЛС. Для этих целей в стандарте на СКС приведены таблицы.

В таблицах мы видим соответствие длины линии и скорости. К примеру: 1000BASE-SX позволяет обеспечить передачу на скорости 1000 Мбит/с на расстоянии до 550 м.

Типовые вопросы раздела:

1. Здесь столько одинаковых по скорости и расстоянию стандартов - какой мне выбрать?
   Если смотреть напрямую на пару Скорость-Расстояние, то можно найти схожие, однако они будут отличаться, к примеру, длиной волны (1000BASE-SX - 850нм, 1000BASE-LX - 1300 нм). Но какой все же выбрать? Здесь рекомендация простая: посмотрите какие протоколы поддерживаются в выбранном активном оборудовании. В большинстве случаев вам будет доступен ограниченный набор протоколов, реализованных в SFP-модулях выбранного вендора.

2. В таблицах характеристик вендора - производителя SFP-модулей указаны иные значения длин. Чему верить - стандарту или вендору?
   Наше мнение, что правильно ориентироваться на данные стандартов. В этом случае на участке ВОЛС, спроектированном в соответствии со стандартом, будет гарантированно работать активное оборудование любого вендора, заявляющего соответствие стандарту.

3. Что выбрать - многомодовое или одномодовое волокно?
   Именно в таком ключе вопрос ставить не корректно. Если длина участка оптоволоконной линии укладывается в Multimode (MM), требуемая скорость передачи данных обеспечивается одним из стандартов MM, выбранный вендор имеет в перечне SFP с соответствующим протоколом MM, то применение Single-mode (SM) неоправданно ничем. Использование SM всегда дороже, чем MM.

Выбрав стандарт, можно выбрать тип и класс волокна.

Выбор типа и класса волокна

Для начала устраним путаницу в терминологии, которую мы наблюдаем. А именно: тип и класс волокна.

Тип волокна. Всего существует два типа волокна: многомодовое и одномодовое, или Multimode (MM) и Single-mode (SM).

Не вдаваясь в физику процессов, скажем просто: многомодовое волокно и все компоненты значительно дешевле, и сварка менее требовательна к качеству. Однако расстояния передачи данных у многомодового волокна ограничены и не превышают 2000 м для 100 Мбит/с (100BASE-FX) и 550 м для 1000 Мбит/с (1000BASE-SX). Одномодовое волокно позволяет обеспечить высокоскоростную передачу данных на расстояния до нескольких десятков километров без репитеров.

Конструктивно, многомодовое и одномодовое волокна отличаются диаметром сердцевины.

Этой информации вполне достаточно для задач проектирования ВОЛС: мы понимаем характеристики MM и SM относительно расстояния передачи данных и можем легко отличить их конструктивно: 50/125 мкм - многомодовое волокно, 9/125 мкм - одномодовое волокно. И не забываем, что для Multimode все значительно дешевле.

Класс волокна. Снова не будем вдаваться в физику и скажем, что чем выше класс волокна, тем выше допустимая скорость и расстояние, на которое можно передать данные. Класс волокна обозначается как OM1-OM5 для многомодового волокна, и OS1,OS2 - для одномодового. Существуют и другие классы относительно стандартов TIA, но мы их рассматривать не будем ввиду их малой распространенности. Чем выше цифра, тем выше классом волокно: ОМ4 - волокно более высокого класса, чем ОМ3.

Выбор класса волокна в большинстве случаев определен стандартом, т.е. в рамках стандарта определено на какое расстояние гарантируется передача данных при условии использования определенного класса волокна.

Одно замечание относительно класса волокна: классы ОМ1 и ОМ2 не рекомендованы к использованию согласно указаниям ISO/IEC 11801 2017. Поэтому ориентируемся сразу на ОМ3 для многомодового волокна.

В итоге и тип, и класс волокна мы определяем исходя из выбранного стандарта (протокола связи). Наша задача упрощается до минимума - смотрим таблицы параметров стандартов и определяемся сразу со всеми необходимыми данными: максимальное расстояние передачи информации, скорость, тип волокна, класс волокна. Зная эти базовые параметры, переходим к проектированию линии связи.

Составляем схему ВОЛС. Выбираем компоненты

В общем случае схема ВОЛС состоит из набора типовых компонентов, комбинируя и составляя их, решаются различные задачи. Проще всего проиллюстрировать состав компонентов на типовой схеме соединения с уличным узлом.

Пройдемся по схеме: SFP-модуль, установленный в коммутаторе соединяется патчкордом через проходной адаптер с пигтейлом. Волокно (хвостик) пигтейла сваривается с волокном в кабеле, и место сварки защищается КДЗС. Запасы волокна наматываются на сплайс кассету. Сплайс кассета, места сварки, пигтейлы, проходные адаптеры и ввод кабеля размещаются в боксе. Далее оптоволоконный кабель, проходя через границу здание-улица, меняет свой тип согласно условиям эксплуатации через муфту. И далее в обратной последовательности кабель разделывается на кроссе, и волокна соединяется с другим активным оборудованием через SFP модуль.

Кросс волоконно-оптической линии связи

Кросс ВОЛС, простым языком, это место разделки и сварки жил волоконно-оптического кабеля с волокнами от пигтейлов, установленных в проходные адаптеры.

Бокс для кросса бывает настенный и для установки в 19-дюймовую стойку. Удобнее всего закладывать боксы со всем необходимым в комплекте: сплайс-кассетой, местом для размещения КДЗС, набором пластин под различные проходные адаптеры.

Проходные адаптеры предназначены для соединения пигтейла с патчкордом, где происходит физический контакт сердцевин волокон. Проходные адаптеры отличаются по типу разъемов пигтейла и патчкорда, но чаще применяются проходные адаптеры, рассчитанные под одинаковый тип разъема как пигтейла, так и патчкорда.

Тип оптического разъема выбирается исходя из указаний заказчика, предпочтений проектировщика и условий эксплуатации. Наибольшее распространение получили разъемы FC, SC и LC.

Самое надёжное соединение - FC. Это завинчивающееся соединение с уплотнительным резиновым кольцом. Его применяют при наличии вибраций, для герметизации места соединения при неблагоприятных внешних условиях, например в уличном кроссе.

Самое удобное соединение - SC. Это крупный разъем удобный для частых коммутаций.

Самое компактное соединение - LC. Чаще всего это LC duplex - сдвоенный разъем LC. Именно такие разъемы применяются в большинстве SFP модулях. LC является де факто стандартом для внутренних кроссов высокой плотности.

Тип полировки оптических коннекторов определяет способ физического контакта сердцевин волокон в соединении. Существует два основных типа полировки - плоский (на самом деле сферический) и под углом в 8-9 градусов. Плоский PC, SPC, UPC - самый простой и недорогой, обладает повышенными обратными отражениями. Разновидности полировки отличаются качеством и уровнем обратных отражений - минимальные отражения в UPC (-50дБ), максимальные в PC (-30дБ). Под углом APC - минимальные обратные отражения (-60дБ), и используется в одномодовых ВОЛС большой протяженности.

Для многомодового волокна определен один тип полировки - PC, т.к. волны (моды) распространяются в многомодовом волокне не по прямой, а путем многократных переотражений и к месту соединения они могут подойти под разными углами, соответственно полировка под углом не приведет к уменьшению обратного отражения. При проектировании одномодовых ВОЛС тип полировки существенен, т.к. распространение одной моды происходит строго по прямой вдоль волокна.

Пигтейл представляет собой метровый отрезок оптического волокна, разделанный с одной стороны на разъеме для установки в проходной адаптер, а с другой стороны - свободный конец, предназначенный для сварки с жилой волоконно-оптического кабеля.

КДЗС - комплект деталей защиты сростка. Представляет собой комплект из трех деталей: металлического стержня, клеевой трубки и термоусаживаемой трубки. При нагревании клеевая трубка полностью расплавляется, надёжно фиксируя место сварки. Стержень придает прочность всей конструкции, а термоусаживаемая трубка выдавливает воздух и превращает соединение в монолит.

Скорее всего, КДЗС у сварщиков имеются в достаточном количестве, но для порядка не лишним будет добавить эти материалы в спецификацию проекта. Комплекты бывают двух видов - длиной 40 и 60 мм. Наиболее распространены КДЗС 60 мм.

Патч-корд - соединяет разъемы активного оборудования (чаще всего SFP-модули) с разъемами в кроссе. Существует огромное разнообразие патч-кордов, отличающихся типом и классом кабеля, длиной, типами разъемов с одной и с другой стороны. Вы наверняка сможете выбрать тот патч-корд, который обеспечит соединение вашего активного оборудования с выбранными вами разъемами в кроссе. Рекомендуется выбирать патч-корд в самом конце, когда уже определены все компоненты кросса, места размещения кросса и активного сетевого оборудования.

Компоновка сетевого узла ВОЛС на этом заканчивается. Выбор конкретных компонентов - рутинный процесс поиска нужной позиции в каталогах выбранного вендора - производителя СКС. Нередко мы встречаемся с тем, что специалисты, переходя в каталог компонентов и видя там тысячи разных позиций, испытывают сложности с выбором и даже некий страх выбора чего то неправильного и неподходящего. Чаще всего проблемы с выбором возникают тогда, когда с одним из параметров специалист не определился. Например: мы знаем тип и класс волокна, начинаем выбирать пигтейл, и поиск по каталогу выдает с десяток разных пигтейлов, отличающихся разъемами. Все верно - нужно было заранее определиться с типом разъема! И так далее.

В качестве иллюстрации алгоритма проектирования ВОЛС для видеонаблюдения специалистами компании Видеомакс подготовлено справочное пособие, где приведен пример выбора компонентов и проведены расчёты на реальной задаче. Ознакомиться со справочным пособием можно здесь >>>

Муфта волоконно-оптической линии связи

Муфта в ВОЛС используется для нескольких целей:

• смена типа кабеля
  например, с уличного на внутренний, с кабеля в грунте на воздушную ЛС и т.п.

• удлинения
  когда заводской кабель имеет длину отрезка менее чем протяженность линии

• ответвления
  когда необходимо часть жил направить в другую сторону

Муфта представляет собой конструкцию для сварки жил. Муфту выбирают исходя из внешних воздействующих факторов места размещения. Если муфта размещается внутри здания, то в качестве муфты может служить бокс для оптического кросса. Важно при этом учесть возможность крепления того количества кабелей, которое планируется соединить, и размещения КДЗС всех сварок. При этом даже если производится ответвление, то стандартно все волокна свариваются заново - как входящего кабеля, так и всех выходящих. Однако существуют муфты, в которых осуществляется только лишь ответвление части жил, а часть проходит напрямую, но в этом случае магистральный кабель должен быть многомодульным, т.к. разделка должна осуществляться для всех волокон из одной модульной трубки (см. далее конструкции волоконно-оптических кабелей).

При выборе муфт рекомендуется предпочтение отдавать моделям, имеющим в комплекте все необходимое: корпус, механизмы крепления кабелей, сплайс-кассету, места размещения КДЗС.

Волоконно-оптический кабель

Основная стоимость волоконно-оптического кабеля - это его конструкция. Само по себе волокно - это обычное кварцевое стекло (диоксид кремния) - достаточно хрупкий материал, который нужно защищать от внешних физических воздействий. Именно по защите от внешних воздействий, а соответственно и условиям эксплуатации, и принято разделять кабели:

• для прокладки внутри зданий

• для кабельной канализации небронированный

• для кабельной канализации бронированный

• для укладки в грунт

• подвесной самонесущий

• подвесной с тросом

Выбор кабеля достаточно очевиден, и в каталогах можно увидеть назначение кабеля. Вам остается только выбрать нужный кабель исходя из количества жил (напоминаем про запас), типа волокна (одномод или многомод) и класса волокна (OS1, OS2 или OM3-OM5).

Самая простая конструкция, обеспечивающая достаточную защиту при укладке на лотки в помещениях.

Пример многомодульного волоконно-оптического кабеля с силовым элементом:

Центральный силовой элемент используется в многомодульных кабелях для придания дополнительной прочности на изгиб. Если кабель заявлен как самонесущий для воздушной прокладки, силовой элемент должен быть выполнен из диэлектрика: стеклопластик или арамидные нити. Для прокладки в канализации кабель должен дополнительно оснащаться гидрофобным наполнителем для защиты от влаги.

Пример бронированного многомодульного волоконно-оптического кабеля с силовым элементом:

В качестве брони могут использоваться бронированная лента либо проволока. Считается, что лента - достаточная защита, например, от грызунов. Проволочная броня используется при значительных механических воздействиях при укладке и эксплуатации, например, в подвижных грунтах, в мокрых грунтах и т.п.

Пример самонесущего многомодульного волоконно-оптического кабеля с силовым элементом и металлическим тросом для подвеса.

Обычно применяется когда пролеты между опорами не превышают 50-70 метров.

Типовые вопросы раздела:

1. Есть SFP с подключением одного волокна. Чем они хуже или лучше?
   Это SFP модули, способные в одном волокне работать на разных длинах волн для приема и передачи. Они дороже обычных дуплексных модулей, работающих на приме и передачу по отдельным волокнам. К тому же такие комплекты разделяются на т.н. Master и Slave. Если мы проектируем систему с нуля, гораздо проще и дешевле обеспечить ВОЛС достаточным количеством линий для полноценного дуплексного соединения по двум волокнам.

2. Зачем нужен кросс? Нельзя ли сразу воткнуть волокно в SFP модуль?
   Существуют технологии полевой заделки, когда волокно скалывается и помещается непосредственно в специальный разъем наполненный гелем. Нет ни сварки, ни склейки. Однако такие разъемы дорогие (стоимость нескольких разъемов сопоставима со стоимостью кросса), обладают большими потерями (отсутствует гарантированное соединение в виде сварки), оптоволоконная жила остается не защищенной от механических воздействий и может треснуть. Такую технологию используют тогда, когда нужно быстро обеспечить соединение буквально в поле. Если система монтируется по проекту и с нуля, то разумнее закладывать надёжные решения согласно стандартам СКС.

3. У меня топология звезда. Как лучше - тянуть многожильный магистральный кабель и ответвлять с использованием муфт либо к каждому узлу тянуть отдельный кабель?
   Лучше и надёжнее протянуть отдельный кабель от каждого узла. Особенно в системах, где количество узлов не велико, и расстояния ограничены единицами километров. По стоимости это может быть дороже, однако по пути следования жилы будут отсутствовать места сварки и лишние потери в муфтах. Если же расстояния между узлами очень большие, то использование промежуточных муфт для ответвления может быть дешевле. Предлагаем в каждом конкретном случае производить экономический расчёт, включая стоимость прокладки отдельных кабелей, стоимость разделки кабеля и сварки муфт.

4. Есть кабель универсальный - уличный и внутренний. Нужна ли в этом случае муфта на входе в здание?
   В этом случае муфта не нужна. Однако у большинства вендоров выбор конструкций универсальных кабелей ограничен.

Схема ВОЛС определена, все компоненты выбраны. Далее согласно алгоритму проектирования ВОЛС необходимо произвести расчёт затуханий.

Расчет затуханий (вносимых потерь) в ВОЛС

Строго говоря, расчёт затуханий можно выполнять сразу после формирования структурной схемы ВОЛС, когда нам уже известны и длина сегментов, и количество муфт, и количество коннекторов.

Расчет затуханий проводится по формуле:

Вносимые потери волоконно-оптических линий — ILл = ILк +ILкн +Ilм

ILк - потери в кабеле: ILк = ILCк * Lк,

где

Lк - длина кабеля, км. При расчёте длины линии следует учитывать запасы перед кроссами - 3м, до и после муфт - по 3м, на сплайс-кассетах - по 1 м;

ILCк - коэффициент вносимых потерь кабеля, дБ/км. Данные берутся из характеристик кабеля по спецификациям производителя.

ILкн - потери в коннекторах: Lкн = Nп * ILCкн,

где

Nп — число пар коннекторов в линии. Фактически - число соединений патч-кордов с пигтейлами. В типовой линии таких соединений всего два - на кроссах в одном и другом узлах;

ILCкн — коэффициент вносимых потерь коннекторов, регламентируемый стандартом. Определяется по соответствующим таблицам из стандартов.

в муфтах: ILм = Nм * ILCм

где

Nм — число муфт в линии. Фактически - количество сварок в линии. Соответственно, в расчёт берутся не только сварки в муфтах, но и сварки в кроссах. Об этом часто забывают.

ILCм — коэффициент вносимых потерь муфты, регламентируемый стандартом. Определяется по соответствующим таблицам из стандартов.

После расчётов полученные значения сравниваются со значениями максимальных потерь, регламентируемых стандартом.

Полученные значения должны быть меньше. Если расчётные значения превысили требования стандартов, можно перейти на волокно выше классом, например с ОМ3 на ОМ4, перейти с многомода на одномод, выбрав другой протокол.

Типовые вопросы раздела:

1. В стандарте приведены значения затуханий сильно больше, чем в реальности. Можно ли производить расчёт по реальным данным измерений?
   И у вас, как у проектировщика, и у монтажника есть один ориентир - стандарт. И вы, и он защищены требованиями стандартов, что создает гарантию выполнения задачи. Расчет по стандарту гарантирует, что в самом наихудшем случае соединение продолжит функционировать без ухудшения параметров скорости и стабильности.

2. Расчет показывает, что я могу удлинить линию на многомодовом кабеле более 550 м, предусмотренных протоколом. Так будет работать?
   Скорее всего, работать не будет. Ограничение максимального расстояния обусловлено не столько параметрами затухания и мощностью передатчиков, а межмодовой дисперсией, которая на расстояниях более 550 м достигает критических значений.

3. Почему в расчёте не учитывается бюджет мощности SFP модуля? Методика рассчитана на обеспечение требований стандартов. Это означает, что любое оборудование, для которого заявлено соответствие протоколу согласно стандарту будет функционировать на спроектированной ВОЛС. Если вы проводите расчёт под конкретного производителя, то в качестве значения максимального затухания можно использовать бюджет мощности SFP модуля. Но в этом случае линия будет гарантированно работать только с выбранным SFP модулем, и в случае замены модуля на другой необходимо будет подбирать модуль с аналогичным бюджетом мощности.

В таблице пример бюджета мощности для SFP модулей Allied Telesis.

Когда все материалы выбраны, и расчёт затухания показал, что мы в рамках стандартов, можно переходить к документированию.

Документирование в проекте

В комплект проектной документации в обязательном порядке должны входить:

• схема ВОЛС;

• спецификация материалов;

• указания к монтажу кабеля: минимальные радиусы изгиба, допустимое растяжение кабеля при укладке и минимальная температура воздуха при укладке. Информацию можно взять из спецификации кабеля;

• указания на формирование запасов кабеля перед кроссом и на сплайс-кассете.

Если проектируется воздушная линия связи, то в обязательном порядке необходимо выполнить расчёт максимального растяжения кабеля между опорами. Расчет довольно сложный, и рекомендуется его осуществлять в специальных программных комплексах, которые учитывают, в том числе географический регион и время монтажа для учета температурных растяжений кабеля.

Привести пример полной проектной документации ВОЛС по описанным выше требованиям мы, к сожалению, в настоящий момент не можем. Надлежащее оформление - редкость. Однако мы готовим информацию по учебному проекту системы видеонаблюдения, где будет выделенная часть по ВОЛС, которую мы обещаем оформить по всем правилам. Учебный проект будет презентован на нашем YouTube канале. Для получения уведомления о добавлении учебного проекта на сайт регистрируйтесь.

Заключение

В статье рассмотрены основные моменты проектирования ВОЛС. В статье не рассмотрены такие моменты, как тип буферного покрытия волокна, учет обратных отражений, особенности выбора SFP модулей. Однако в большинстве случаев это вам не понадобится, и стандартный выбор из предлагаемых вендорами вариантов вам подойдет.

В дополнение существует большое количество решений и технологий от производителей СКС, которые могут в той или иной ситуации быть удобнее, дешевле, проще. Для локальных сетей внутри здания удобны претерминированные решения. При строительстве сетей в зданиях с дальнейшим расширением существует возможность применения полых трубок с целью прокладки в них волокон впоследствии (т.н. "задувка" волокон). Что бы быть в курсе всего спектра решений различных вендоров и применять наиболее подходящие решения для вашего проекта необходимо быть в постоянном контакте с производителем, регулярно посещать выставки, конференции, вебинары, получать дайджесты, следить за обновлением информации и конечно же периодически проходить обучение.

Постоянное развитие и пополнение себя новыми знаниями - гарантия успеха в любом деле, не говоря уже о деле проектирования сложных и высокотехнологичных инженерных систем, коими, безусловно, являются системы видеонаблюдения.

В качестве иллюстрации алгоритма проектирования ВОЛС для видеонаблюдения специалистами компании Видеомакс подготовлено справочное пособие, где приведен пример выбора компонентов и проведения расчётов на реальной задаче. Ознакомиться со справочным пособием можно здесь >>>

Подробно тему проектирования ВОЛС для систем видеонаблюдения мы рассмотрели в нашем вебинаре. Для практиков будет полезна вторая часть вебинара, целиком посвященная расчёту ВОЛС и выбору компонентов на реальном примере.

При подготовке статьи использовались материалы учебного курса Hyperline СКС.