NGA – Sieci Dostępowe Następnej Generacji
Internet sukcesywnie, coraz szerzej, wkracza w nasze życie. Służy do pracy, nauki, komunikacji, zakupów, załatwienia spraw urzędowych, rozrywki. Jest potężnym źródłem wiedzy i informacji. Współcześnie, niezawodne i szybkie sieci dostępowe to podstawa społeczeństwa cyfrowego, oszczędność czasu i pieniędzy, a także nieodłączny element rozwoju i wzrostu gospodarczego.
Istniejące, miedziane sieci ostatniej mili w wielu przypadkach są niedostępne na danym obszarze bądź niewystarczające, by sprostać zapotrzebowaniu na pasmo. Były one tworzone do transmisji jednej usługi np. telefonu lub telewizji, a następnie, w odpowiedzi na zapotrzebowanie ze strony klienta końcowego, zostały do nich stworzone systemy nakładkowe umożliwiające świadczenie pakietu usług. Zaletą takiego rozwiązania są niskie nakłady finansowe w porównaniu do budowy nowej infrastruktury transportowej. Wystarczy jedynie zainstalować odpowiednie urządzenia aktywne. Wadą są zaś wszystkie niepożądane zjawiska występujące w medium miedzianym: wysokie tłumienie sygnału, niewielki zasięg, ograniczone pasmo, przesłuchy czy wrażliwość na zakłócenia elektromagnetyczne.
W obszarach o małej gęstości zaludnienia oraz dla użytkowników mobilnych bardzo interesującą alternatywą dla dostępu stacjonarnego są sieci radiowe. W komercyjnie dostępnych systemach są one w stanie zapewnić łącze o przepustowości rzędu 100 Mb/s. Przepustowość ta niestety maleje wraz ze wzrostem odległości i liczbą użytkowników korzystających z tego samego nadajnika. Wadą tego rodzaju sieci jest ograniczona szerokość dostępnego pasma i w konsekwencji ograniczona pojemność informacyjna swobodnej przestrzeni.
ŚWIATŁOWÓD - TRANSMISYJNE MEDIUM PRZYSZŁOŚCI
Wszystkie wyżej wymienione ograniczenia oraz rosnące potrzeby klientów zostały dostrzeżone przez operatorów stacjonarnych. Dziś powszechnie wiadomo, że istnieje tylko jedno medium transmisyjne, które jest w stanie sprostać dzisiejszemu i przyszłemu zapotrzebowaniu na pasmo – jest nim światłowód. Pojedyncze włókno światłowodowe umożliwia zestawienie transmisji o przepływności rzędu kilku terabitów na sekundę, charakteryzuje się niewielkim tłumieniem sygnału, jest niewrażliwe na coraz większe zakłócenia elektromagnetyczne oraz posiada niewielkie wymiary i masę.
Wymiana całej infrastruktury transportowej jest niemożliwa do natychmiastowej realizacji. Jest to proces, który będzie przebiegał powoli. Obecnie operatorzy sukcesywnie skracają miedzianą część sieci dostępowej, zbliżając się ze światłowodem do klienta końcowego. W przypadku tradycyjnych operatorów telekomunikacyjnych, świadczących usługi w oparciu o sieci xDSL, wiąże się to z koniecznością budowania wielu wyniesionych, aktywnych węzłów optycznych najczęściej w postaci szaf ulicznych. Podobnie sytuacja wygląda u operatorów kablowych, u których ze względu na specyfikę kabla koncentrycznego i jego wysokie tłumienie węzeł optyczny posadowiony jest stosunkowo blisko grupy budynków lub w samym budynku. W ten sposób jesteśmy w stanie spełnić obecne wymagania klienta końcowego. W dłuższej perspektywie inwestycje te należy sklasyfikować jako tymczasowe. Charakteryzują się one skończonymi możliwościami w odniesieniu do pasma i zasięgu, wymagają budowy siatki węzłów aktywnych o dużej gęstości. Dodatkowo jest to nadal kontynuacja systemu, w którym współistnieje kilka technologii transmisji, każda przeznaczona do innej usługi, każda wymagająca szeregu urządzeń aktywnych począwszy od szkieletu sieci do samego użytkownika końcowego, generująca duże koszty eksploatacji i obsługi.
ŚWIATŁOWODOWE SIECI DOSTĘPOWE
W sieciach dostępowych następnej generacji (NGA – Next Generation Access) wszystkie usługi transportowane są za pomocą jednej technologii. W tym przypadku tylko w niektórych sytuacjach możliwe jest wykorzystanie istniejącej infrastruktury transportowej (osiedlowi operatorzy ethernetowi), zazwyczaj należy ją wybudować na nowo, najkorzystniej w oparciu o światłowód.
Światłowodowe sieci dostępowe, gwarantujące transmisję pakietową dowolnej usługi, możemy wybudować w oparciu o Ethernet lub pasywną sieć optyczną. Ethernet jest siecią o architekturze punkt-punkt. Od centrali do klienta sygnał prowadzony jest jednym/dwoma dedykowanymi włóknami. W przypadku pasywnej sieci optycznej, sygnał rozchodzi się jednym włóknem optycznym i jest dzielony za pomocą pasywnego splittera optycznego na 32, 64 lub 128 klientów. Zastosowana metoda współdzielenia medium transmisyjnego przez wielu użytkowników końcowych w znacznym stopniu minimalizuje wymaganą objętość infrastruktury pasywnej i powoduje, że jest to najtańsza metoda budowy optycznych sieci dostępowych. Istotną zaletą pasywnych sieci optycznych jest również brak jakiegokolwiek urządzenia wymagającego zasilania w całej sieci dystrybucyjnej.
Jest to najczęściej wybierana technologia budowy sieci dostępowych. W pasywnych sieciach optycznych, zależnie od wymagań odnośnie dostępnego pasma, maksymalnego zasięgu, efektywności transmisji, krotności obsługiwanego splittera optycznego, do wyboru mamy następujące standardy sieci optycznej:
- EPON (Ethernet Passive Optical Network),
- GPON (Gigabit Passive Optical Network),
- WDM-PON (Wawelength Division Multiplexing – Passive Optical Network),
- XG-EPON (next generation ethernet passive optical network),
- XG-GPON (next generation gigabit passive optical network).
W Europie najpopularniejszą technologią jest GPON z urządzeniami zapewniającymi przepustowość około 2,5/1,25 Gb/s do podziału na maksymalnie 64 użytkowników końcowych przy zasięgu sieci do 10km.
Planując budowę pasywnej sieci optycznej warto zwrócić uwagę na odpowiedni dobór elementów składowych części dystrybucyjnej ponieważ raz wybudowana infrastruktura posłuży nam przez wiele lat. Dobór komponentów do budowy sieci optycznych, uzależniony jest od rodzaju zabudowy oraz stanu istniejącej infrastruktury teletechnicznej.
SIEĆ DYSTRYBUCYJNA W BUDYNKACH WIELOKONDYGNACYJNYCH
Podstawowym elementem sieci dystrybucyjnej jest przełącznica ze splitterami. W budynkach wielokondygnacyjnych jest ona zazwyczaj umiejscowiona na najniższej kondygnacji. Jej zadaniem jest rozgałęzienie, za pomocą splitterów optycznych, włókien kabli dochodzących do budynku od strony centrali telekomunikacyjnej i połączenie ich z okablowaniem pionowym budynku. Do okablowania pionowego najelastyczniej jest zastosować kabel łatwego dostępu. Jest to kabel z odporną mechanicznie powłoką zewnętrzną, wewnątrz której znajdują się luźno ułożone włókna optyczne. Taka konstrukcja pozwala na wyciąganie pojedynczych włókien przez wycięte w powłoce kabla okienka. Kable łatwego dostępu oferowane są w dwóch wersjach: z włóknami w powłoce buforowej 900 μm lub z wielowłókowymi tubami kompaktowymi. Sposób podłączenia użytkownika końcowego do sieci zależny jest od wersji zastosowanego kabla.
Podłączenie abonenta przy zastosowaniu kabla z pojedynczymi włóknami w powłoce 900 μm polega na wyciągnięciu z kabla, wybranego włókna i wciągnięciu go do mikrorurki ułożonej od okienka w kablu do gniazdka klienta. W gniazdku do włókna dospawywany jest pigtail zakończony najczęściej złączem SC/APC. Miejsce wycięcia okienka w kablu pionowym zabezpieczone jest osłoną odgałęźną lub mufą piętrową. Aby zapewnić możliwość podłączenia klientów znajdujących się na ostatniej kondygnacji budynku, na końcu kabla instaluje się skrzynkę zapasu, w której gromadzony jest zapas około 20 m włókien z kabla łatwego dostępu.
Przy zastosowaniu kabla z wielowłóknowymi tubami kompaktowymi klienci podłączani są za pomocą pigtaili o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej. Pigtaile spawane są z włóknami tuby kompaktowej wyciągniętej przez okienko wycięte w kablu pionowym, a następnie rozprowadzane są do gniazdek abonenckich. W miejscach wycięcia okienek instalowane są mufy piętrowe.
SIEĆ NA OSIEDLACH DOMÓW JEDNORODZINNYCH
W przypadku budowy sieci na osiedlach domów jednorodzinnych w celu minimalizacji kosztów wykorzystuje się istniejącą infrastrukturę w postaci np.: ciemnych włókien, kanalizacji teletechnicznej lub podbudowy słupowej, przez co zastosujemy różne produkty do budowy sieci dystrybucyjnej, punktu rozdzielczego oraz przyłącza abonenckiego. Budując sieć doziemną, zarówno bazując na istniejącej kanalizacji, jak i w nieuzbrojonym terenie sieć dystrybucyjną możemy wybudować w oparciu o mikrokanalizację. Poza możliwością wygodnej rozbudowy sieci w przyszłości, zaletą mikrokanalizacji w porównaniu do tradycyjnej sieci będzie znaczne ograniczenie połączeń spawanych i związanych z tym zapasów kablowych oraz studni teletechnicznych, osiągnięte poprzez konfigurację z mikrorurek żądanych trasę dla wiązek włókien i mini kabli optycznych.
Zaletą infrastruktury napowietrznej są natomiast znacznie mniejsze nakłady związane z budową sieci, poprzez wyeliminowanie prac ziemnych. Wadą jest narażenie na bezpośrednie oddziaływanie czynników atmosferycznych na całą infrastrukturę sieciową i co za tym idzie większa awaryjność sieci. Sieci napowietrzne dzięki swym cechom rekomendowane są przede wszystkim do budowy sieci na obszarach pozamiejskich. W zabudowie jednorodzinnej dobór pojemności i miejsca posadowienia punktu dystrybucyjnego w istotnym stopniu wpływa na nakłady finansowe związane z infrastrukturą dostępową. W tym przypadku optymalna jest budowa sieci w oparciu o kaskady splitterów. W takiej konfiguracji, na początku osiedla instalowana jest przełącznica rozdzielcza z pierwszym stopniem kaskady, dzięki czemu uzyskujemy wstępny podziału portu OLT. Pierwszy stopień kaskady może stanowić np. splitter 1×8. W pobliżu grupy klientów instalowana jest kolejna przełącznica rozdzielcza z kolejnym stopniem kaskady. Zastosowanie układu kaskadowego umożliwia zminimalizowanie długości indywidualnych przyłączy abonenckich. Jako punkt rozdzielczy korzystnie jest zastosować, w przypadku sieci doziemnych przełącznicę/słupek wolnostojący o niewielkiej pojemności np. PSS-2, PSS-3, a dla sieci napowietrznych mufę z polem komutacyjnym. Zadaniem przełącznicy/mufy rozdzielczej jest zapewnienie organizacji i osłony dla zakończenia włókien dochodzących do osiedla od strony centrali telekomunikacyjnej, rozszycie ich za pomocą splittera optycznego i połączenie z włóknami prowadzonymi do gniazdek optycznych znajdujących się w domu klienta. Dla sieci doziemnej przyłącze abonenckie możemy wykonać w oparciu o mikrorurkę grubościenną prowadzoną od słupka rozdzielczego do domu klienta. Wówczas nakłady finansowe na wykonanie przyłącza są na poziomie przyłącza bazującego na kablu doziemnym, a zyskujemy możliwość szybkiej wymiany wiązki włókien prowadzonej od słupka rozdzielczego do klienta.
ŚWIATŁOWÓD W MIESZKANIU KLIENTA
Zarówno w przypadku sieci napowietrznej, jak i doziemnej, zalecane jest minimalizowanie połączeń spawanych i rozłącznych, poprzez instalację przygotowanych fabrycznie, odpowiednio zwymiarowanych pigtaili. W takim przypadku wykonanie przyłącza ogranicza się jedynie do montażu gniazdka optycznego w domu klienta, ułożenia wewnątrz budynku kabla abonenckiego, zaciągnięcia go do przygotowanej mikrorurki bądź podwieszenia i wyspawania z pigtailem w punkcie rozdzielczym. Światłowód w mieszkaniu klienta to stosunkowo nowa rzecz, użytkownikowi końcowemu brakuje wiedzy o zasadzie jego działania i eksploatacji, co czyni ten odcinek sieci najbardziej narażonym na niekorzystne działanie klienta, a jednocześnie narzuca wymagania dotyczące osprzętu. Wybór sposobu wykonania okablowania domu lub apartamentu klienta w znacznym stopniu przekłada się na parametry i niezawodność sieci. Wielu operatorów oraz producentów osprzętu światłowodowego zaleca, aby podłączenie klienta odbywało się przy zastosowaniu złącz i spawów mechanicznych. Do montażu tego typu elementów nie są wymagane żadne specjalne narzędzia, poza precyzyjną obcinarką włókien światłowodowych, co teoretycznie powinno uprościć i zmniejszyć koszty wykonania okablowania. Wadą tego rozwiązania są jednak większe straty wtrąceniowe, mniejsza tłumienność odbiciowa oraz pogarszające się w czasie parametry sieci.
We wszystkich odcinkach sieci wewnątrzbudynkowej zaleca się zastosowanie kabli z włóknem G.657, o zmniejszonej wrażliwości na zgięcie wykonanych z materiału niepalnego i niewydzielającego toksycznych związków chloru i fluoru. W odróżnieniu od standardowych światłowodów, włókna G.657 umożliwiają swobodne układanie kabla optycznego i ostre załamania na krawędziach ścian bez znaczącej utraty sygnału. Krytycznym punktem sieci abonenckiej jest gniazdko zakończeniowe w mieszkaniu klienta. Aby uchronić użytkownika przed szkodliwym działaniem promieniowania laserowego i zabezpieczyć połączenia rozłączne przed ewentualnym zabrudzeniem mogącym doprowadzić do utraty transmisji warto rozważyć zastosowanie gniazdek optycznych wyposażonych w przesłonę zamykającą się automatycznie po wypięciu złącza z gniazdka.
Artykuł powstał przy udziale ekspertów z Działu R&D firmy OPTOMER. Zachęcamy do zapoznania się z ich innymi autorskimi rozwiązaniami w zakresie sieci dostępowych.
FTTA – Fiber To The Antenna
FTTA – Pojęcie określające technologię dostępu do anten sieci radiowych, telekomunikacyjnych przy wykorzystaniu kabli z włóknem optycznym. Jest to rozwiązanie mające na celu sprostanie rosnącym wymaganiom sieci transmisji danych.
Postęp technologiczny w dzisiejszych czasach napędzany jest dostępem do informacji. Im szybciej tym lepiej. Im więcej tym lepiej. Sieci danych rozwijają się z zaskakującą prędkością. Pojawiają się nowe usługi, dyski zewnętrzne, filmoteki, telewizje HD, dane w chmurze. Telefonia komórkowa i mobilny dostęp do danych jest już stałym elementem naszego codziennego życia. Coraz częściej dostęp do danych zaczyna być potrzebny nie tylko dla stałych łączy internetowych. Żyjemy w świecie mobilnych technologii, dlaczego więc nie korzystać z wszystkich dobrodziejstw transmisji danych w ruchu – mobilnie. Możliwość ściągnięcia albumu muzycznego lub programu telewizyjnego i to w rozdzielczości HD w kilkanaście sekund i to na urządzenie przenośne, zaczyna być już standardem.
Szybki rozwój technologii i wzrost zapotrzebowania na dane, wymusza na producentach osprzętu i operatorach, stosowanie innowacyjnych technologii. Poczynając od lat dziewięćdziesiątych, rozwój bezprzewodowych sieci dostępowych następował od systemów GSM, poprzez UMTS, CDMA, i HSPA w stronę LTE (Long Term Evolution).
Równolegle rozwijała się technologia WiMAX (Worldwide interoperability for Mobile Access) (802.16d -> 802.16m). Wzrost zapotrzebowania na szybkość transferu danych, jak i zwiększenie częstotliwości nadawania z 850MHz-1900MHz dla GSM na częstotliwości do 3,5GHz, wymusza na operatorach zwiększenie ilości urządzeń nadawczych. Ze względu na zależność strat propagacji sygnału od wzrostu częstotliwości, nowe systemy wymagają gęstszej sieci komórek radiowych, aby zapewnić równorzędny dostęp do sieci. Konsekwencją tego jest wzrost ilości anten i stacji bazowych. Dla systemu WiMax zwiększenie gęstości nadajników jest jeszcze ważniejsze. Operatorzy są więc zmuszeni do tworzenia coraz gęstszej sieci w celu zagwarantowania usługi telefonii komórkowej o stałej jakości. Liczba anten będzie gwałtownie rosła, a dotychczas stosowane technologie wykorzystujące tzw. feedery i stacje bazowe przy każdej antenie, mogą okazać się nieopłacalne. Rozwiązaniem może być zastosowanie światłowodu, jako medium transmisyjnego do łączenia stacji bazowej z wieloma antenami, czyli technologia FTTA. Firma OPTOMER posiada w swojej ofercie odpowiednie produkty i rozwiązania niezbędne dla nowoczesnych sieci FTTA.
FTTA (Fiber To The Antenna) to nowoczesna technologia umożliwiająca realizację transmisji bezprzewodowej (WiMax, LTE ) poprzez połączenie światłowodem stacji bazowej z wyniesioną głowicą radiową RRH (Remote Radio Head) umiejscowioną w pobliżu anteny transmitującej sygnał bezprzewodowy. Celem zastosowania takiego rozwiązania jest wyeliminowanie kabli koncentrycznych, dotychczas stosowanych przy połączeniu stacji bazowej z anteną.
Dotychczas anteny musiały być połączone kablami koncentrycznymi z głowicą RRH ale zaczynają pojawiać się już rozwiązania w których światłowód podłączany jest bezpośrednio do urządzenia transmisyjnego – antenowego (antena z zaimplementowanym RRH).
W głowicy RRH sygnał optyczny przetwarzany jest na sygnał elektryczny wysokiej częstotliwości (od 2,1 GHz do 3,5 GHz), gotowy do wyemitowania przez antenę.
Przy technologii FTTA tylko na ostatnim fragmencie łączącym antenę transmisyjną z głowica radiową RRH wykorzystywane jest połączenie koncentryczne.
Zasilenie głowicy radiowej RRH światłowodem oferuje potencjalne oszczędności zarówno CapEx jak i OpEx w porównaniu z tradycyjnymi technologiami wykorzystującymi kable koncentryczne.
Stacje bazowe, dzięki wykorzystaniu technologii FTTA, mogą obsługiwać wiele anten, a transmisja sygnału światłowodem nie jest uzależniona od transmitowanych wysokich częstotliwości. Nie ma również ograniczenia odległości stacji bazowej od anten. Przy zastosowaniu koncentrycznych feederów odległość maksymalna anteny od stacji bazowej wynosi około 50m. Ograniczenie to wynika z zagwarantowania odpowiedniego poziomu mocy sygnału transmitowanego do anteny. Już dla takiej odległości można było spotkać się ze startą około 30% sygnału.
Rozwój sieci telekomunikacyjnych będzie wymuszał zwiększenie pokrycia sygnału na dużym obszarze a to będzie pociągało za sobą zwiększenie liczby anten transmitujących np sygnał LTE. Ważnym benefitem jest to, że przy zastosowaniu technologii FTTA, anteny mogą być zasilane sygnałem z jednej stacji bazowej. Centralizacja stacji bazowych będzie korzystnie wpływała na warunki lokalizacyjne (ochrona, pozwolenia, dzierżawy, sama architektura sieci itp.). Sieć będzie łatwiejsza oraz wygodniejsza w zarządzaniu. Takie rozwiązanie jest zdecydowanie mniej kosztowne, niż budowa i obsługa wielu mniejszych stacji bazowych, umieszczonych bezpośrednio przy antenach. Dodatkowo, w porównaniu ze sztywnymi kablami koncentrycznymi – feederami, kable światłowodowe są bardziej elastyczniejsze, lżejsze, mają mniejszą średnicę zewnętrzną, są również tańsze w zakupie i instalacji. Będzie to miało wpływ na lokalizacje instalacji anten. Zwiększenie gęstości pokrycia anten, będzie wymuszać użycie nie tylko masztów antenowych ale wykorzystanie różnych obiektów architektonicznych, które będą pociągały za sobą ograniczenia w zastosowaniu grubych kabli koncentrycznych. Rozwiązaniem tutaj będzie również technologia wykorzystująca światłowody.
Bardzo ważnym elementem technologii FTTA są złącza służące do instalacji w głowicy RRH i w stacji bazowej. Dobór zakończenia kabla światłowodowego uzależniony jest od urządzeń aktywnych (RRH). Mogą one być wyposażone w złącza typu HeavyDuty, lub obsługiwać uniwersalne wkładki SFP, do których podłącza się złącza typu LC.
Spotykane są rozwiązania bazujące na hermetyzacji samego kabla w obudowie, jednak niosą one pewne ograniczenia dotyczące wielkości przepustów dla kabli zakończonych złączami.
Najlepszym rozwiązaniem jest hermetyczne złącze pozwalające na zabezpieczenie połączeń światłowodowych w głowicy. Takim rozwiązaniem są obecne na rynku złącza firmy Diamond ODVA, Rosenberger HeavyDuty RDC, lub firmy HARTING Han® SFP.
Zastosowane kodowanie mechaniczne złączy, zapobiega błędom połączeń a metalowe hermetyczne obudowy zabezpieczają złącza światłowodowe i umożliwiają łatwą instalację i bezpieczną transmisję, a kabel podczas instalacji i użytkowania nie jest narażany na przegięcia i uszkodzenia.
Zestawienie rozwiązań:
- podłączeń stacji bazowej z antenami dla rozwiązania opartego na kablu koncentrycznym
- podłączeń stacji bazowej ze skrzynkami rozdzielczymi i głowicami radiowymi RRHz antenami dla rozwiązania opartego na technologii FTTA.
- niższa cena kabla światłowodowego, w porównaniu z kosztownym feederem zmniejsza koszty instalacji kabli
- mniejsza ilość i długość kabli koncentrycznych przy wzrastającej gęstości infrastruktury
- mniejsze koszty eksploatacji, wynikające z niższego zużycia energii elektrycznej – oszczędność do 50% na tym samym obszarze instalacji
- mniejsze wymagania dotyczące wzmocnienia transmitowanego sygnału
- wygoda instalacji systemów FTTA
- zmniejszenie emisji i oddziaływania zakłóceń na transmisję zwiększenie odporności na przepięcia HVAC
- znaczące zmniejszenie strat mocy podczas transmisji
- niewrażliwość na warunki atmosferyczne
- ograniczenie kosztownych modernizacji wież antenowych
- mniejsza waga kabli zmniejsza obciążenie konstrukcji
- mniejsza waga otwiera szersze spektrum zastosowań i instalacji na budynkach
- brak wymagania instalacji kosztownych osłon kablowych
- stosowanie sprawdzonej technologii używanej w sieciach FTTH
- prostsza naprawa uszkodzeń kabla
prostsze testowanie i konserwacjaFirma OPTOMER posiada w swojej ofercie odpowiednie produkty i rozwiązania, niezbędne dla realizacji nowoczesnych sieci wykorzystujących technologię FTTA.
Proponujemy zewnętrzne kable światłowodowe zakończone złączami typu HeavyDuty, o wysokiej odporności środowiskowej (RDC, ODVA), obudowy ze złączami LC przystosowane do wkładek SFP oraz kable zakończone złączami E-2000, F-3000, SC i LC wyposażone w przepusty PG, hermetyzujące wejścia do przełącznic.
Do zarządzania włóknami światłowodowymi, w technologii FTTA, proponujemy skrzynki rozgałęźne służące do podziału kabla wielowłóknowego na odejścia do poszczególnych głowic i dojście do stacji bazowych. Skrzynki rozgałęźne można montować na słupach w pobliżu anten i głowic RRH. Posiadają one możliwość realizacji połączeń kabli zasilających dla urządzeń aktywnych umieszczonych na słupach.
Osprzęt światłowodowy, stosowany w technologii FTTA – długość kabli, ilość włókien i wielkości skrzynek są każdorazowo dobierane do konkretnego rozwiązania odpowiednio do sprzętu aktywnego zastosowanego w konkretnym przypadku. Oferujemy pełne wsparcie i doradztwo w zakresie doboru odpowiedniego osprzętu do wdrożenia technologii FTTA.
Jako uzupełnienie oferty, stosowane są standardowe produkty światłowodowe typu:
- szafy, przełącznice uliczne PU-5, PU-10, PU-20
- przełącznice 19”, jako wyposażenie szaf
- stelaże zapasu kabla światłowodowego
- szafy wysokiej gęstości upakowania złączy – PSU-1, STP w specjalnym wykonaniu przeznaczone do kontenerów telekomunikacyjnych
Obserwując obecne wymagania wobec sieci widać, że zapotrzebowanie na pasmo będzie ciągle rosło. Patrząc historycznie, popyt na pasmo wzrastał z roku na rok, napędzany przez technologię: komputery coraz szybsze, ekrany o wyższej rozdzielczości, większe zapotrzebowanie na dostęp do multimediów. Zapotrzebowanie to zostało nawet jasno określone przez guru w sprawach korzystania z Internetu – Jakoba Nielsena. Wymyślił on tak zwane Prawo Pasma Internetowego, które mówi że zapotrzebowanie na przepustowość zwiększa się co roku o 50%. Z takim zapotrzebowaniem jak na razie najlepiej radzą sobie światłowody, stąd coraz większe wykorzystanie ich przy realizacji transmisji mobilnych. Dlatego też pojawiła się technologia FTTA. A nowe standardy takie jak WiMAX i LTE, które pozwalają na mobilną transmisję danych wyznaczają sposoby i rozwiązania realizacji podłączeń anten zewnętrznych – zastosowanie światłowodów i FTTA.
mgr inż. Paweł Cisło
Kontakt:
mail: r&d@optomer.pl
tel.: +48 42 611 01 00 wew. 31
Mikrokanalizacja i wdmuchiwanie światłowodów
System mikrokanalizacji oraz technologia wdmuchiwania włókien i kabli światłowodowych, która już na dobre zadomowiła się w wielu krajach Europy, zyskuje coraz większą popularność w Polsce. System ten nieustannie ewoluuje, aby sprostać oczekiwaniom inwestorów i instalatorów. Powstają kolejne modernizacje ułatwiające i przyspieszające montaż oraz obniżające koszty inwestycji.
Anglia, Holandia, Niemcy czy kraje skandynawskie, już od lat stosują z powodzeniem system mikrokanalizacji w sieciach telekomunikacyjnych. Technologia ta jest znana i stosowana od ponad 20 lat. Polska również jest jednym z prekursorów tej technologii. Wybudowane na początku lat 90 pilotażowe instalacje działają po dzień dzisiejszy. Choć technologia ta jest wiekowa, to jednak dzięki jej ciągłemu rozwojowi i doskonaleniu pozostaje wciąż aktualna i chętnie wykorzystywana do budowy czy modernizacji linii telekomunikacyjnych.
Rozwój technologii mikrokanalizacji i wdmuchiwania włókien światłowodowych jest możliwy dzięki postępowi w produkcji kabli światłowodowych. Nie bez znaczenia jest także coraz lepsza znajomość medium światłowodowego. Ponadto nie możemy zapomnieć o wciąż rosnącym zapotrzebowaniu na pasmo. Dostawcy usług telekomunikacyjnych i internetowych, którzy chcą zdobyć rzesze klientów, powinni również oferować dostęp do łącz szerokopasmowych. Nie ulega wątpliwości, że włókno światłowodowe jest w tym przypadku niezastąpione. Ma niemal nieograniczone możliwości transmisyjne i jest odporne na wszelkie zakłócenia w przeciwieństwie do miedzi czy warunki meteorologiczne, które są problemem technologii bezprzewodowych.
Idea mikrokanalizacji
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na pasmo, zarówno w sieciach szkieletowych jak i dostępowych, potrzebne jest coraz więcej włókien światłowodowych. Te włókna coraz więcej kabli zaciąganych do kanalizacji teletechnicznych. W tradycyjnym systemie wykorzystanie przekroju takiej kanalizacji nie jest jednak optymalne. Grube kable przystosowane do zaciągania ze znaczącą siłą wypełniają w niewielkim stopniu otwory, w których są ułożone i utrudniają rozbudowę takiej sieci. Przytoczony przykład, to jeden z bardziej optymistycznych przypadków. Zwykle w rurze pierwotnej znajdują się tylko dwa wtórniki – po jednym kablu w każdym z nich. Dociągnięcie kolejnej rury wtórnej jest z reguły niemożliwe, gdyż zaplątałaby się w już istniejące.
Dzięki systemowi mikrokanalizacji ten sam przekrój rury pierwotnej możemy wypełnić znacznie większą ilością wtórników (mikrorurek), a co za tym idzie zainstalować znacznie większą ilość cienkich (bo przystosowanych do wdmuchiwania) wielowłókowych kabli. Kable możemy dokładać w miarę konieczności i rozwoju naszej sieci. Jedyne o czym musimy pamiętać, to fakt, aby instalować za pierwszym razem docelową ilość mikrorurek. Dociąganie kolejnych do już ułożonych kończy się zaplątaniem i nierzadko zniszczeniem instalacji, tak samo jak w systemie tradycyjnym.
System mikrokanalizacji oferuje znacznie więcej, niż tylko zwiększenie ilości otworów w istniejącej kanalizacji teletechnicznej. Technologia ta ma wiele więcej zalet, a poznać je wszystkie możemy wtedy, gdy sieć projektowana jest z uwzględnieniem najnowszych trendów i rozwiązań. Szczególnie gdy weźmiemy pod uwagę technologię wdmuchiwania kabli światłowodowych. Znacząco przyspieszającą i ułatwiającą instalację kabli, a co najważniejsze nie wymagającą dodatkowych i kosztownych prac ziemnych przy rozbudowie sieci.
Czym jest system mikrokanalizacji?
Jest to nowoczesny odpowiednik starego i sprawdzonego systemu układania kabli światłowodowych w odpowiednio przygotowanej kanalizacji teletechnicznej z tą tylko różnicą, że dzięki postępowi możemy wykonać instalację taniej, szybciej i przede wszystkim efektywniej. Zamieniając grube rury pierwotne z niewielką ilością wtórników cieńszymi wiązkami mikrorurek, do których w każdej chwili możemy sprawnie wdmuchnąć kolejny wysokoprofilowy kabel (nawet 288 włókien w jednym minikablu).
Z czego składa się system mikrokanalizacji?
Oferowany przez firmę OPTOMER system mikrokanalizacji jest systemem niezwykle rozwiniętym i elastycznym. Niesie to za sobą niestety bardzo dużą ilość możliwych wariantów budowy i elementów systemu. Pozwala to jednak na dobranie właściwego i optymalnego rozwiązania niemal do każdego projektu. Dobrze jednak skonsultować swój wybór z doświadczoną kadrą inżynierską naszej firmy.
Elementy systemu dzielimy na następujące grupy:
- medium światłowodowe (czyli wiązki włókien, mini kable światłowodowe)
- mikrodukty do bezpośredniego zakopywania w ziemi
- mikrodukty przeznaczone do układania w istniejących instalacjach teletechnicznych
- mikrodukty do instalacji wewnątrzbudynkowych
- mikrodukty do instalacji napowietrznych
- elementy połączeniowe
Wiązki włókien
Tam gdzie nie potrzeba nam dużych krotności włókien (np. w sieciach dostępowych), doskonale sprawdzają się wiązki włókien. Są to włókna światłowodowe w specjalnych powłokach polimerowych zmniejszających tarcie i ułatwiających wdmuchiwanie. Występują w krotnościach 2, 4, 8, i 12 włókien w jednej wiązce. Ich niewielkie wymiary i lekka konstrukcja pozwala na uzyskiwanie dużych zasięgów wdmuchiwania nawet w mikrorurkach o małych przekrojach.
Większe krotności włókien dostarczane są w formie minikabli. Można zamówić kable o krotności 24, 48, 60, 96, 144 a nawet 288 włókien w jednym kablu. Konstrukcja minikabla jest taka sama jak tradycyjnych kabli przeznaczonych do zaciągania. Włókna pogrupowane są w tubach i chronione przed wilgocią specjalnym żelem. Występuje tutaj centralny element wytrzymałościowy z włókna szklanego, jest on jednak cieńszy niż w tradycyjnych kablach. Powłoki zewnętrzne minikabla różnią się od tradycyjnych jedynie grubością. Mniejsza średnica i waga pozwala na wdmuchiwanie minikabli na znaczne odległości. Minikable są przy tym w pełni dielektryczne.
Wiązki mikrorurek mogą być przygotowane do bezpośredniego ułożenia w ziemi. Nie wymagają żadnych dodatkowych zabezpieczeń. Mogą występować w organizacji luźnej lub ścisłej, jak i w formie pojedynczych rurek. Wykorzystywane tu mogą być rurki cienkościenne w dodatkowej rurze HDPE jak i rurki grubościenne.
Jeżeli mamy do dyspozycji istniejącą kanalizację teletechniczną wykonaną w technologii tradycyjnej, możemy ją z łatwością rozbudować dzięki mikrokanalizacji specjalnie do tego przygotowanej. Tu również może mieć ona organizację ścisłą. Możliwe jest też zaciąganie pojedynczych rurek (ważne aby zaciągać docelową ilość rurek za jednym razem) cienko lub grubościennych.
Wszelkie elementy sieci teletechnicznych układane wewnątrz budynków powinny spełniać surowe wymagania norm europejskich. Mikrokanalizacja i wszystkie jej elementy powinny być samogasnące i niewytwarzające szkodliwych związków w kontakcie z ogniem. Firma OPTOMER oferuje wiązki mikrorurek oraz pojedyncze mikrorurki spełniające te wymagania.
Ostatnimi czasy w Wielkiej Brytanii dużą popularnością cieszy się budowa linii teletechnicznych w terenach rzadko zurbanizowanych w technologii napowietrznej. Bazując na istniejącej podbudowie słupowej lub stawiając ją od początku możemy wykonać instalację dużo szybciej i z pominięciem kosztownych prac ziemnych. OPTOMER oferuje szeroką gamę produktów do wykonania instalacji podwieszanych zarówno w technologii mikrokanalizacji jak i tradycyjnej (art. Maćka). Mikrodukty do instalacji napowietrznych mają konstrukcję ósemkową ze stalową lub dielektryczną linką nośną.
Poszczególne odcinki mikrorurek musimy ze sobą połączyć. Służą temu odpowiednie złączki. Złączki mogą być proste lub redukcyjne. Prawidłowo zainstalowana złączka powinna wytrzymać ciśnienie 16 barów. Dodatkowo połączenie rurek cienkościennych powinniśmy zabezpieczyć dodatkowo odpowiednią mufą. Mufy takie są niewielkie (nie ma konieczności gromadzenia w nich zapasu) i najczęściej nadają się do bezpośredniego zakopania w ziemi. Problem muf nie istnieje, jeżeli korzystamy z mikrorurek grubościennych. Każda taka rurka nadaje się do bezpośredniego zakopania w ziemi i może zostać połączona specjalną złączką do bezpośredniego zakopywania, co wyklucza konieczność stosowania muf. Instalacje wykonaną w ten sposób nazywamy bezlufową. Istnieje również możliwość zabezpieczenia standardowej złączki tak, aby nadawała się do zakopania. System bezlufowy jest dużo tańszy i szybszy w budowie i nie traci żadnej z funkcjonalności mikrokanalizacji.
W zależności od potrzeb i upodobania klienta możemy dostarczyć mikrorurki pojedyncze lub zorganizowane w wiązkach. Mikrorurki mogą być grubo lub cienkościenne. Natomiast wiązki mikrorurek dostępne są w organizacji ścisłej lub luźnej.
Rurki grubościenne – wykonane z polietylenu dużej gęstości (HDPE) rurki o grubych ściankach (1,5 – 2 mm). Dostępne w szerokiej gamie średnic. Każda z takich mikrorurek nadaję się do bezpośredniego zakopania w ziemi, ale można je także zaciągnąć do istniejącej kanalizacji teletechnicznej. Rurki nie są jednak odporne na długotrwałe wystawienie na promieniowanie UV i należy zabezpieczać je przed światłem słonecznym.
Rurki cienkościenne – wykonane z polietylenu dużej gęstości (HDPE) rurki o cienkich ściankach (0,75 – 1 mm), dostępne w szerokiej gamie średnic. Rurki te wymagają dodatkowej ochrony mechanicznej. Można je układać w istniejących instalacjach teletechnicznych. Mogą być dostarczone w postaci wiązki z dodatkową powłoką ochronną, umożliwiającą zakopanie mikrokanalizacji w ziemi. Rurki nie są jednak odporne na długotrwałe wystawienie na promieniowanie UV i należy zabezpieczać je przed światłem słonecznym.
Rurki w organizacji luźnej – wiązki mikrorurek (grubo lub cienkościennych) zaciągnięte do dodatkowej rury w celu ich organizacji w taki sposób, że poszczególne mikrorurki mogą przemieszczać się względem siebie. W przypadku rurek cienkościennych rura pełni dodatkowo funkcję ochronną.
Rurki w organizacji ścisłej – wiązki mikrorurek (grubo lub cienkościennych) z dodatkową powłoką HDPE organizującą rurki w ten sposób, że nie mogą się względem siebie przemieszczać. Powłoka nakładana jest w procesie produkcji mikrokanalizacji. W przypadku rurek cienkościennych powłoka może pełnić dodatkowo funkcję ochronną, ale nie musi.
Rurki w oplocie – mikrorurki grubościenne (przystosowane do bezpośredniego zakopania w ziemi), które w celu organizacji znajdują się w oplocie z włókien syntetycznych. Taka forma ułatwia dostęp do poszczególnych mikrorurek i usprawnia układanie mikrokanalizacji w wykopie. Jest jednak przeszkodą w przypadku zaciągania mikrokanalizacji do istniejącej instalacji teletechnicznych, ponieważ strzępi się i zaczepia przy połączeniach poszczególnych odcinków kanalizacji.
Metody instalacji mikrokanalizacji
Najlepsze efekty możemy osiągnąć w przypadku sieci nowobudowanych, projektowanych z uwzględnieniem optymalnej dla danego projektu konfiguracji produktów. Wtedy najczęściej mikrokanalizację w systemie bezmufowym układamy bezpośrednio w ziemi. Jeżeli sieć została zaprojektowana z odpowiednim zapasem na dalszy rozwój i rozbudowę, będą to ostatnie prace ziemne na bardzo długi czas.
Nie jest to jednak jedyna możliwość instalacji mikrokanalizacji. Nadaję się ona również do rozbudowy istniejącej kanalizacji teletechnicznej. Możemy wtedy zaciągnąć bądź wdmuchnąć mikrorurki w dowolnej konfiguracji czy organizacji. Dzięki zaciąganiu mikrorurek zamiast kabli, nie ryzykujemy uszkodzenia włókna światłowodowego, które będzie wdmuchnięte później. Dodatkowo zaciągamy rurki z zapasem do dalszej rozbudowy sieci. Wdmuchnięcie kolejnego kabla, gdy braknie nam włókien, będzie już dużo prostsze, niż zaciąganie kolejnego kabla do już ułożonych.
Wdmuchiwanie włókien i kabli światłowodowych
Wdmuchiwanie włókien i kabli światłowodowych stanowi doskonałą alternatywę dla tradycyjnych metod zaciągania kabli, która niesie za sobą wiele problemów rozwiązanych w technologii wdmuchiwanej.
Wdmuchiwanie włókien i kabli światłowodowych pozwala na:
- wyeliminowanie naprężeń powstałych podczas zaciągania metodą tradycyjną
- ograniczenie prac ziemnych podczas rozbudowy sieci do niezbędnego minimum
- dużo lepsze zagospodarowanie duktów
- rozbudowę istniejących instalacji teletechnicznych poprzez zaciągnięcie dodatkowych mikroduktów
- wymianę włókien bez prac ziemnych i w krótkim czasie
- obniżenie kosztów inwestycji
Teoria wdmuchiwania
W mikrorurce, w której mamy wymuszony przepływ powietrza zachodzi zjawisko samocentrowania się włókna. W praktyce oznacza to, iż włókno nie leży na dnie mikroduktu, a usiłuje się umiejscowić w środku mikrorurki. Włókno oczywiście faluje i obija się o ścianki mikrorurki, ale tarcie włókna o ścinki jest o wiele mniejsze. Dzięki temu popychając włókno we wdmuchiwarce i wykorzystując tarcie powietrza o powierzchnię włókna, możemy wprowadzać włókno na znaczne odległości bez narażania go na naprężenia wzdłużne, tak niebezpieczne dla medium światłowodowego. Oczywiście, im dalej od wdmuchiwarki (kompresora), tym przepływ będzie mniejszy.
Dystans, na jaki możemy wprowadzić włókno lub kabel dzięki tej metodzie, zależy od wielu czynników: ilości zakrętów na trasie, średnicy kabla, wewnętrznej średnicy mikrorurki, wilgotności powietrzna czy zmiany średnicy mikrorurki na trasie. Wacha się on od 250 m (w bardzo trudnych warunkach) do nawet 2 km. Standardowo przyjmuje się jedna ok. 1 km.
Oczywiście istnieje możliwość wprowadzenia nieprzeciętnego włókna na odległości większe, niż podstawowy zasięg wdmuchiwania. Możemy to osiągnąć wykorzystując technikę wdmuchiwania centralnego (z centralnej lokalizacji wdmuchujemy jeden koniec kabla w jedną stronę, a drugi w drugą) lub kaskadowego (przedmuchujemy całe włókno do najbliższej lokalizacji gdzie gromadzimy jego nadmiar, który wdmuchujemy w kierunku kolejnej lokalizacji).
Tendencje na przyszłość
Ta coraz popularniejsza w Polsce i na świecie technologia wciąż się rozwija. Coraz częściej słyszy się np. o wprowadzaniu włókien do mikrokanalizacji w obecności wody (tzw. water jeting). Wszystko po to, by szybciej, taniej i prościej rozwijać szerokopasmowe sieci. I nie mówimy tu tylko o pojemnych z przymusu sieciach szkieletowych. Coraz ważniejsze staje się szerokie pasmo w sieciach dostępowych, a tam gdzie chcemy mieć szerokie pasmo musimy mieć światłowód.
Grzegorz Kubiak
Kontakt:
mail: r&d@optomer.pl
tel.: +48 42 611 01 00 wew. 31
Artykuł powstał przy udziale ekspertów z Działu R&D firmy OPTOMER. Zachęcamy do zapoznania się z ich innymi autorskimi rozwiązaniami w zakresie sieci dostępowych.
Zastosowanie pasywnych elementów optycznych w sieciach telekomunikacyjnych
Światłowód stanowi podstawę niemal każdej współczesnej, stacjonarnej sieci komunikacyjnej. Typowe łącze zestawione jest w oparciu o falę o jednej długości (najczęściej 1310 lub 1550 nm) z dwóch włókien optycznych. Po jednym z włókien odbywa się nadawanie, po drugim odbieranie sygnału. Prędkość transmisji jest ograniczona do 400 Gb/s ze względu na ograniczenia nadajnika i odbiornika.
Analizując potrzeby współczesnych sieci telekomunikacyjnych, z jednej strony obserwujemy wzrost zapotrzebowania na pasmo, z drugiej dążenie do minimalizacji kosztów i ilości infrastruktury transportowej. W takich sytuacjach doskonale odnajdują się sieci budowane w oparciu o światłowód, za pomocą którego możemy przesyłać wiele usług o łącznej przepływności rzędu Tb/s. Do efektywniejszego wykorzystania pojedynczych włókien optycznych dziś powszechnie stosujemy multipleksację wielu sygnałów, bądź współdzielenie medium światłowodowego przez wielu użytkowników końcowych.
Multipleksacja w dziedzinie czasu, prowadzona na poziomie sygnału elektrycznego, zbiera kilka sygnałów o mniejszej przepływności w jeden strumień o większej przepływności i tak uporządkowane dane przesyłane są przez pojedyncze łącze. W tym przypadku konieczne jest za-stosowanie aktywnych urządzeń multipleksujących i demultipleksujących.
Alternatywą a zarazem uzupełnieniem multipleksacji czasowej jest multipleksacja na poziomie sygnału optycznego, polegająca na przesyłaniu wielu fal optycznych pojedynczym włóknem. Do podstawowych zalet zwielokrotnień optycznych możemy zaliczyć: wysoką niezawodność osiągniętą poprzez zastosowanie pasywnych filtrów optycznych, brak konieczności zasilania i zerowe koszty związane poborem energii, możliwość bardzo szybkiej realizacji. Minusem tego rozwiązania są natomiast dodatkowe straty wtrąceniowe, wnoszone do łącza na poziomie 1 – 4 dB.
Największe przepustowości w światłowodzie jesteśmy w stanie otrzymać stosując zwielo-krotnienie z podziałem długości fali xWDM (ang. Wawelength Division Multiplexing), gdzie pojedynczym światłowodem przesyłane są fale o różnych długościach, zawierające się w paśmie 1260 – 1675 nm, a w starszych światłowodach 1260- 1675 nm, z wyłączeniem piku wodnego w okolicy 1380 nm.
Proces multipleksacji dokonywany jest za pomocą pasywnych elementów optycznych takich jak: multipleksery/demultipleksery WDM, CWDM, czy DWDM. Podstawowa różnica pomiędzy poszczególnymi systemami, to ilość i odległość pomiędzy kanałami optycznymi. W najprostszym systemie – WDM, pojedynczym włóknem optycznym przesyłane są dwie fale o różnych długościach, zazwyczaj 1310 i 1550 nm (są to najliczniej stosowane fale w sprzęcie telekomunikacyjnym). Standard CWDM umożliwia przesyłanie do 18 kanałów oddalonych od siebie o 20 nm. Ze względu na duże odległości pomiędzy poszczególnymi kanałami, obie w/w metody zaliczane są do najtańszych sposobów zwiększenia przepływności sieci optycznych. W sieciach DWDM odległości pomiędzy sąsiadującymi ze sobą kanałami są niewielkie i wynoszą 0,8, 0,4 nm. Niesie to za sobą znacznie wyższe koszty optyki, ale daje możliwość osiągnięcia największych przepływności pojedynczego włókna światłowodowego na poziomie Tb/s.
Innym sposobem zwielokrotnienia przepustowości sieci optycznej jest zastosowanie cyrkulatorów optycznych. Umożliwia to przesyłanie dwóch fal optycznych o tej samej długości w pojedynczym światłowodzie w przeciwnych kierunkach.
Jest to rozwiązanie szczególnie interesujące ze względu na fakt, iż nie wymaga żadnej rekonfiguracji urządzeń aktywnych czy też konwersji długości fali. Po włączeniu dwóch cyrkulatorów na obu stronach toru transmisyjnego w pojedynczym włóknie uzyskujemy dwa kanały transmisyjne. Usługę przesyłaną dotychczas dwoma włóknami optycznymi, możemy przesyłać pojedynczym światłowodem, a w przypadku uzupełnienia systemu o dodatkowe multipleksery WDM pojedynczym światłowodem, możemy przesłać dwie usługi jednocześnie.
W niektórych aplikacjach przepływność pojedynczego kanału optycznego znacznie przewyższa obecne zapotrzebowanie i umożliwiłoby sprostanie wymagań wielu użytkowników końcowych. Przykładem takiej sytuacji są optyczne sieci dostępowe, w których dodatkowo bardzo istotnym elementem są koszty związane z budową infrastruktury, ekonomicznie nieuzasadnione byłoby budowanie indywidualnych łączy dwuwłóknowych centrala – klient. W tym przypadku doskonale sprawdza się wielodostęp do medium transmisyjnego. Sygnał światłowodowy doprowadzony jest za pomocą pojedynczego włókna światłowodowego do grupy użytkowników, a następnie podzielony za pomocą pasywnego splittera optycznego na wielu użytkowników końcowych.
Splitter optyczny dzieli jedynie moc sygnału optycznego propagującego się w kierunku od centrali do klienta. Taka sama informacja dociera do wszystkich użytkowników końcowych, a jedynie modem klienta o danym adresie fizycznym odbiera dedykowaną dla niego informację. W przeciwnym kierunku splitter umożliwia wprowadzenie do jednego włókna optycznego sygnałów wychodzących od poszczególnych klientów końcowych, którym na nadawanie przydzielone są odpowiednie szczeliny czasowe.
Odpowiednio dobrane do danej aplikacji pasywne filtry optyczne nie ingerują w informację niesioną przez falę optyczną, stanowią atrakcyjną alternatywę dla kosztownych urządzeń aktywnych lub konieczności budowy nowych łączy światłowodowych.
mgr inż. Przemysław Góźdź
Kontakt:
mail: r&d@optomer.pl
tel.: +48 42 611 01 00 wew. 31
Artykuł powstał przy udziale ekspertów z Działu R&D firmy OPTOMER. Zachęcamy do zapoznania się z ich innymi autorskimi rozwiązaniami w zakresie sieci dostępowych.
Czystość złączy optycznych – jak unikać ich zabrudzeń i prawidłowo je czyścić?
Nieprawidłowe obchodzenie się ze złączami światłowodowymi może skutkować ich zabrudzeniem lub uszkodzeniem, a co za tym idzie także pogorszeniem wydajności sieci. Jak do tego nie dopuścić?
1. Kryteria oceny czystości czoła ferruli złącza światłowodowego:
1.1. Normy dotyczące jakości czoła ferrul złączy światłowodowych i ich czyszczenia:
- IEC 61300-3-35 Fibre Optic Interconnecting Devices and Passive Components – Basic Test and Measurement Procedures,
- IPC 8497-1 Cleaning Methods and Contamination Assessment for Optical Assembly,
- IEC 62627 (DTR) Fibre Optic Interconnecting Devices and Passive Components – Fibre Optic Connector Cleaning Methods.
1.2. Kontrola wizualna:
- niedopuszczalne są rysy w obszarze rdzenia i warunkowo dopuszcza się rysy w obszarze płaszcza włókna światłowodowego,
- należy usunąć wszystkie luźne cząsteczki z powierzchni czoła ferruli,
- jeśli na czole ferruli istnieją defekty, których nie daje się usunąć, to nie mogą się one znajdować w obszarze strefy kontaktu (rdzeń i włókno światłowodowe), aby złącze dopuścić do eksploatacji,
- nie określa się wymagań dotyczących strefy kontaktu, ponieważ defekty w tej strefie nie mają wpływu na parametry transmisyjne złącza,
- zaleca się jako dobrą praktykę usunięcie zanieczyszczeń również poza strefą kontaktu.
 |
 przez obszar rdzenia – niedopuszczalna. |
 przez obszar płaszcza – warunkowo dopuszczalna. |
 lub poza strefą kontaktu – dopuszczalna. |
2. Zanieczyszczenia a transmisja światłowodowa
Przy transmisjach o dużej przepływności istotne jest sprawdzenie czystości wszystkich złączy i w miarę możliwości ich wyczyszczenie w celu zapewnienia bezawaryjnej transmisji.
W przypadku transmisji jednomodowym włóknem światłowodowym sygnału optycznego o poziomie mocy przekraczającym 250 mW (24 dBm) może dojść do wypalenia rdzeni włókien światłowodowych w miejscu ich połączenia. Zjawisko to nazywane jest kraterowaniem rdzeni włókien światłowodowych. Jego przyczyną są spalające się drobiny zanieczyszczeń znajdujące się w świetle rdzenia włókna. Temperatura ich spalania przekracza temperaturę topnienia szkła kwarcowego, z którego wykonane jest włókno światłowodowe i dochodzi do zniszczenia złączy.
Przy niższych poziomach mocy, zanieczyszczenia w świetle rdzenia włókna zwiększają tłumienie i odbicia w miejscu łączenia włókien, ale nie są przyczyną kraterowania złączy. Usunięcie zanieczyszczeń przywraca złączom ich funkcjonalność, o ile nie nastąpiło mechaniczne uszkodzenie czoła ferruli (przez wbicie się zanieczyszczenia lub zarysowanie powierzchni). W przypadku transmisji dużych mocy, nawet najmniejsze drobiny niezauważalne pod mikroskopem, ulegając spaleniu uszkadzają włókna. Przyczyną jest występowanie bardzo dużej gęstości mocy na powierzchni łączonych rdzeni. Gęstość mocy w przekroju rdzenia o średnicy 9 µm przy transmisji sygnału optycznego o mocy 1000 mW (30 dBm) osiąga wartość 16 mW/µm2. Sposobem uniknięcia uszkadzania złączy w takich sytuacjach byłoby ich utrzymywanie w idealnej czystości. Warunek ten jest nie do spełnienia w rzeczywistych warunkach eksploatacji złączy. Jedyną skuteczną metodą całkowitej eliminacji efektu niszczenia złączy przy transmisjach dużych mocy jest zastosowanie złączy jednodomowych z poszerzoną średnicą rdzeni włókien w miejscu ich połączenia. Technologię produkcji takich złączy opracowano w firmie Diamond. Złącza mocy E-2000/APC PS dzięki wbudowanym w ferrulę odcinkom włókna gradientowego zwiększają powierzchnię styku rdzeni z 64 µm2 do 1260 µm2. Uzyskany efekt transmisji poszerzoną wiązką pozwala na znaczne obniżenie gęstości mocy w miejscu łączenia włókien i zmniejszenie wrażliwości złącza na zabrudzenia. Przy transmisji sygnału o mocy 1000 mW, gęstość mocy na styku rdzeni maleje do wartości 0,8 mW/µm2.
 dwóch ferrul z włóknem gradientowym (źródło: http://www.diamond-fo.com). |
 w wyniku transmisji znaczących mocy przez brudne złącze. |
Skuteczność tej metody dobrze zobrazuje następujące porównanie. Gęstość mocy na styku włókien z rdzeniem o średnicy 9 µm przy transmisji mocy 250 mW wynosi 4 mW/µm2, a przy transmisji mocy 3 W, przez złącza mocy z włóknem gradientowym o średnicy 40 µm wynosi 2,4 mW/µm2. Tak więc transmisja sygnału o mocy 3 W przez złącza mocy jest bezpieczniejsza od transmisji sygnału o mocy 250 mW przez złącza tradycyjne.
Również nowe złącza przed ich włożeniem do adaptera muszą być sprawdzone i – jeśli to konieczne – wyczyszczone. Po rozłączeniu złącza światłowodowego zaleca się (przed jego ponownym połączeniem) przeczyszczenie obydwu złączy i tulejki centrującej adaptera. Jest to element niezbędny do zapewnienia niezawodnej pracy sieci.
3. Przyczyny i źródła zanieczyszczeń złączy optycznych
Zanieczyszczenia znajdujące się w świetle rdzenia włókna światłowodowego powodują znaczne odbicia światła, wzrost tłumienia i mogą spowodować uszkodzenie włókien.
3.1. Najczęstsze źródła zanieczyszczeń:
- niewłaściwe obchodzenie się ze złączami – najczęstsze źródła zanieczyszczeń:
- przypadkowe dotknięcie czoła ferruli – ślady potu i tłuszczu z naskórka palca,
- ślady kremu do rąk,
- drobne włókienka z tkanin,
- źródła środowiskowe:
- zanieczyszczenia lotne, pyły, pary rozpuszczalników,
- suche powietrze sprzyjające utrzymywaniu się kurzu w powietrzu,
- wilgotne powietrze sprzyja kondensacji zawartych w powietrzu,
- zanieczyszczeń na powierzchni czoła ferruli,
- przenoszenie zanieczyszczeń z brudnych tulejek centrujących adapterów i brudnych złączy.
3.2. Najczęściej występujące zanieczyszczenia:
- kurz,
- tłuszcz z naskórka,
- osady z alkoholu,
- osady z wody destylowanej,
- olej roślinny,
- krem do rąk,
- drobne włókienka z tkanin,
- osady z solanki,
- grafit.
 |
 |
 |
 |
3.3. Najczęściej występujące przyczyny zanieczyszczenia złącza:
- przypadkowy kontakt z palcem instalatora:
- tłuszcz z naskórka,
- krem do rąk,
- olej roślinny ze smażonej na tłuszczu żywności,
- kropelki oleju używanego w sprężarkach powietrza,
- osady z rozpuszczalników do czyszczenia złączy,
- niedostateczne wytarcie czoła ferruli:
- użycie higroskopijnych płynów czyszczących,
- płukanie w wodzie destylowanej,
- mgła solna,
- zanieczyszczenia przenoszone przez kapturki ochronne ferrul.
Kapturki ochronne ferrul mogą być źródłem zanieczyszczeń.
Złącza wyposażone w kapturki ochronne nie gwarantują czystości ferruli!
3.4. Przenoszenie zanieczyszczeń z brudnego złącza na czyste
Zanieczyszczenia migrują w kierunku rdzenia włókna w wyniku wielokrotnego łączenia. Drobiny kurzu rozdzielają się na drobniejsze cząstki.
Wielokrotne łączenie złącza z zanieczyszczeniami poza rdzeniem włókna, wywołuje ich przemieszczanie w kierunku rdzenia na skutek tworzącego się na powierzchni czoła ferruli ładunku elektrostatycznego.
4. Metody czyszczenia złączy optycznych
Istnieje wiele metod czyszczenia złączy optycznych. W zależności od rodzaju zabrudzenia, panujących warunków i dostępnych środków należy wybrać rozwiązanie najbardziej optymalne pod względem wydajności, szybkości i opłacalności.
UWAGA: Czyszczenie bez weryfikacji jego skuteczności nie gwarantuje prawidłowego działania systemu.
4.1. Myjka ultradźwiękowa
W warunkach produkcyjnych, pomiędzy kolejnymi etapami produkcji, złącza czyszczone są za pomocą myjek ultradźwiękowych. Do wody demineralizowanej metodą odwróconej osmozy dodawane są niejonowe środki powierzchniowo czynne. Taka kąpiel ma za zadanie usunąć zanieczyszczenia i pozostałości po procesach produkcyjnych. Suszenie złączy odbywa się za pomocą filtrowanego i osuszonego sprężonego powietrza.
4.2. Alkohol izopropylowy i chusteczki bezpyłowe
W czystych pomieszczeniach, gdzie nie występuje znaczące zapylenie i kurz, możemy stosować chusteczki bezpyłowe i alkohol izopropylowy. Izopropanol pozwala rozpuścić tłuszcz i usunąć ewentualne uporczywe zabrudzenia. Jego niewątpliwą zaletą jest niepozostawianie osadu, w przeciwieństwie do niektórych alkoholi technicznych. Nadmiar alkoholu, rozpuszczony tłuszcz i wszelkie zabrudzenia usuwane są przez potarcie czołem ferruli o chusteczkę bezpyłową. Chusteczka powinna być czysta i ułożona na równym miękkim podłożu. Nie należy pocierać ferrulą dwukrotnie w tym samym miejscu. Jeżeli stwierdzimy, iż skuteczność czyszczenia się pogorszyła, należy zmienić chusteczkę. Wszelkie zanieczyszczenia znajdujące się na chusteczce mogą przyczynić się do zniszczenia czoła ferruli. Zanieczyszczenia na chusteczkę mogą opaść z powietrza, dlatego bardzo ważne jest aby w zależności od stopnia czystości pomieszczenia odpowiednio często zmieniać chusteczkę.
4.3. Czyściki automatyczne i kasety czyszczące
W warunkach polowych najlepiej sprawdzają się przyrządy proste w użyciu i same dbające o czystość materiałów mających kontakt z ferrulą.
Kasety czyszczące pozwalają na wyczyszczenie złączy na sznurach optycznych. Po naciśnięciu spustu, następuje przewinięcie taśmy czyszczącej i otworzenie klapki zabezpieczającej ją przed zabrudzeniem. Należy pamiętać aby nie korzystać wielokrotnie z tego samego fragmentu taśmy czyszczącej. Po wyczyszczeniu złącza puszczamy spust, co powoduje zamknięcie klapki zabezpieczającej materiał czyszczący. Taśma powinna być miękka i nie powinna się strzępić, aby nie uszkodzić złącza i nie pozostawić po sobie zanieczyszczeń. W niektórych rozwiązaniach tego typu kaset wkład z taśmą można wymieniać po zużyciu, niektóre są jednak jednorazowe.
 |
 |
Czyściki automatyczne, oprócz czyszczenia złączy na końcach sznurów optycznych, pozwalają dodatkowo na czyszczenie złączy przez łącznik. Umożliwia to czyszczenie złączy wpiętych w adaptery we wnętrzu przełącznic, bez konieczności ich demontażu. Czyszczenie w takich czyścikach następuje automatycznie po przesunięciu magazynku, aż do charakterystycznego kliknięcia. W magazynku znajduje się specjalna nić lub taśma czyszcząca. W trakcie przesuwania magazynku taśma jest automatycznie przewijana, a obszar mający styczność ze złączem obraca się. Należy pamiętać, że obszar czyszczony zależy od szerokości nici lub taśmy. Najtańsze przyrządy czyszczą tylko obszar w okolicy włókna, a nie całe czoło ferruli. Pozostawione zanieczyszczenia mogą migrować w kierunku środka ferruli w wyniku gromadzonego ładunku elektrostatycznego. Większość dostępnych na rynku rozwiązań jest jednorazowa (magazynek zawiera zapas na określoną ilość czyszczeń i nie ma możliwości jego wymiany), niektóre jednak mają możliwość dokupienia i wymiany magazynku po zużyciu.
 |
 |
Przed pojawieniem się czyścików automatycznych powstały takie, w których przewijanie nitki następowało wskutek obracania odpowiedniego pokrętła przez operatora. Były one jednak niewygodne w użyciu i nie zdobyły dużej popularności w środowisku instalatorów.
4.4. Przyrządy czyszczące
Istnieje niewielka rodzina urządzeń dedykowanych do czyszczenia złączy. Za pomocą strumienia wody, środków chemicznych i strumienia powietrza, mogą czyścić złącza w sposób bezkontaktowy. Inne, to napędzane elektrycznie odpowiedniki kaset czyszczących. Niektóre z nich posiadają zintegrowane mikroskopy umożliwiające weryfikację procesu czyszczenia. Urządzanie te są stosunkowo drogie w eksploatacji i wymagają wymiany i uzupełniania środków czyszczących, ale ich niewątpliwą zaletą jest fakt, że efekty czyszczenia nie zależą od umiejętności i doświadczenia operatora.
 |
 |
W kwestii czyszczenia złączy warto pamiętać też o kilku sprawach:
- nie zaleca się używania do czyszczenia sprężonego powietrza w puszce ani żadnych aerozoli. W trakcie rozprężania gazów następuje gwałtowne ochłodzenie otaczającego powietrza i skraplanie się wody, która może zanieczyścić złącze,
- wszelkie płyny użyte przy czyszczeniu złącza należy usunąć z czoła ferruli przed ponownym podłączeniem złącza. Płyny mogą jedynie rozpuścić tłuszcz lub odkleić uporczywe zabrudzenie. Żaden płyn odparowując nie zabiera ze sobą cząstek stałych. Jeżeli pozostawimy złącze do wyschnięcia bez usunięcia płynu i rozpuszczonych w nim cząstek, to czyszczenie będzie nieskuteczne,
- czyszczenie powinno towarzyszyć każdej komutacji złącza,
- należy pamiętać, aby zawsze czyścić oba złącza w danym połączeniu,
- niezależnie od używanej metody czyszczenia przed dokonaniem komutacji należy zweryfikować czystość obu złączy.
mgr inż. Tomasz Rogowski
Kontakt:
mail: r&d@optomer.pl
tel.: +48 42 611 01 00 wew. 31
Artykuł powstał przy udziale ekspertów z Działu R&D firmy OPTOMER. Zachęcamy do zapoznania się z ich innymi autorskimi rozwiązaniami w zakresie sieci dostępowych.
Przezroczyste zatyczki ochronne adapterów – najszybsza i najtańsza metoda identyfikacji włókna
W dobie światłowodowych sieci dostępowych coraz częściej spotykamy się z problemem zarządzania i organizacji włókien. Dokumentacja tras kablowych robi się bardzo złożona i nieczytelna, a często błędnie wykonana. Dodatkowo w pasywnych sieciach optycznych PON mamy do czynienia z dużym rozproszeniem abonentów i co za tym idzie, każde włókno kończy się w innym miejscu. Na domiar złego coraz częściej spotykamy się z sytuacją, w której niedoświadczona firma wykonawcza nie sporządziła dokumentacji, które włókno prowadzi do którego abonenta. Co możemy w takiej sytuacji zrobić? Kogo podłączyć?
W systemach telekomunikacyjnych i teleinformatycznych wykorzystujących złącza i adaptery światłowodowe wymagana jest identyfikacja włókien optycznych podczas ich instalacji, rekonfiguracji oraz przy pomiarach kontrolnych. Typowa przełącznica zawiera włókna światłowodowe zakończone złączami wpiętymi w adaptery od wewnętrznej strony listwy komutacyjnej. Adaptery po zewnętrznej stronie listwy komutacyjnej są zabezpieczone zatyczkami. Chronią one adaptery i wpięte w nie od wewnętrznej strony przełącznicy złącza przed kurzem i innymi zanieczyszczeniami. Gdy zaistnieje potrzeba dołączenia patchcordu do któregoś ze złączy w przełącznicy w celu podłączenia urządzenia aktywnego, należy zidentyfikować tor optyczny dochodzący do przełącznicy od drugiej strony linii. Do identyfikacji włókien wykorzystuje się źródło światła widzialnego. Zwykle do tego celu używa się wizualnych lokalizatorów uszkodzeń emitujących czerwone światło laserowe.
 z przezroczystymi zatyczkami |
 z przezroczystymi zatyczkami adapterów SC/APC |
W przypadku konwencjonalnych złączy i adapterów do zidentyfikowania toru optycznego światłem wizualnego wykrywacza uszkodzeń konieczne jest wypięcie złącza z listwy komutacyjnej lub zdjęcie zatyczki ochronnej z adaptera. W obu przypadkach istnieje niebezpieczeństwo uszkodzenia wzroku jeśli przypadkowo złącze emituje niewidzialną wiązkę światła podczerwonego. Ponadto, każde wypięcie złącza z adaptera lub zdjęcie z adaptera zatyczki może spowodować pojawienie się kurzu i innych zanieczyszczeń na powierzchni czoła ferruli złącza powodując pogorszenie transmisji sygnału optycznego.
Konwencjonalne zatyczki ochronne adapterów produkowane są typowo z nieprzezroczystych tworzyw sztucznych. Chronią one adapter przed kurzem i zanieczyszczeniami ale uniemożliwiają prześwit widzialnego światła laserowego.
ADAPTERY SC Z PRZEZROCZYSTYMI ZATYCZKAMI
Prostym i bezpiecznym rozwiązaniem umożliwiającym łatwą identyfikację torów optycznych światłem wizualnego lokalizatora uszkodzeń jest zastosowanie przezroczystych zatyczek adapterów. Stanowią one nie tylko ochronę wnętrza adaptera i wpiętego do niego złącza przed zanieczyszczeniem, ale także umożliwiają przenikanie przez nie widzialnego światła laserowego. Pożądaną cechą zatyczki adaptera jest rozpraszanie wiązki laserowej, której moc może być niebezpieczna dla wzroku.
Stosowanie przezroczystych zatyczek wpiętych w adaptery od czoła listwy komutacyjnej umożliwia szybką i bezpieczną dla złączy oraz operatora metodę identyfikacji torów optycznych za pomocą prostego lokalizatora uszkodzeń emitującego widzialne promieniowanie laserowe. Jest to najtańsza i najszybsza metoda identyfikacji włókna. Nie wymaga od operatora posiadania rozległej wiedzy z dziedziny światłowodów czy skomplikowanego i kosztownego sprzętu pomiarowego.
Oferowane przez firmę OPTOMER adaptery SC z przezroczystymi zatyczkami są zgodne z wymaganiami norm IEC 61754-4, IEC 60874-1, IEC 61300. Firma OPTOMER zaleca to rozwiązanie do stosowania w przełącznicach abonenckich dla sieci FTTx.
Grzegorz Kubiak
tel.: +48 42 611 01 00 wew. 31