instalacje FO

Instalacje światłowodowe
W sieciach lokalnych
Zagadnienia
Zalety światłowodów
Rodzaje włókien a technologie
Zagrożenia transmisji (tłumienie/dyspersja)
Spawanie, złącza
Kable, funkcje i konstrukcja
o Luźna, ścisła tuba
o Wewnętrzne, zewnętrzne palność
Prowadzenie kabli
Projekt co robić, tok postępowania
2
1
11 zalet włókien
światłowodowych
1. Ogromna pojemność informacyjna pojedynczego włókna
2. Małe straty = przesyłanie sygnałów na znaczne odległości
3. Całkowita niewrażliwość na zakłócenia i przesłuchy e-m
4. Mała waga
5. Małe wymiary
6. Bezpieczeństwo pracy (brak iskrzenia)
7. Utrudniony (prawie niemożliwy) podsłuch przesyłanych danych.
8. Względnie niski koszt (i ciągle spada)
9. Duża niezawodność i trwałość
(poprawnie zainstalowanych łączy światłowodowych)
10. Rosnąca prostota obsługi.
11. Mała energia
3
SŁOWNICZEK
http://www.fca.com.pl/edukacja/slowniczek.pdf
Linia światłowodowa
linia składająca się z odcinków kabla światłowodowego łączonych w mufach kablowych, kończąca się w
przełącznicach światłowodowych.
Droga optyczna
droga optyczna składająca się z dwóch włókien światłowodowych umożliwiająca nadawanie i odbiór sygnału
optycznego.
Mufa kablowa
osprzęt, w którym następuje połączenie między dwoma lub większą liczbą kabli światłowodowych. W mufie
instaluje się kasetę światłowodową, w której umieszcza się uchwyt pod spawy światłowodowe. Spawy
umożliwiają połączenie dwóch odcinków kabla liniowego lub połączenie kabla zewnętrznego z kablem
wewnętrznym.
Przełącznica światłowodowa
element toru światłowodowego umożliwiający zakończenie i przełączanie światłowodów, montowany na końcu linii.
Posiada pole komutacyjne wyposażone w łączniki światłowodowe (adaptery). Pozwala to na podłączanie i
przełączanie torów światłowodowych do urządzeń aktywnych za pomocą patchcordów.
Przełącznica panelowa
przeznaczona jest do montowania w typowych stojakach i szafach 19”.
Przełącznica naścienna
przeznaczona jest do montowania bezpośrednio na ścianie.
Przełącznica stojakowa
wolnostojąca, o dużej pojemności, do zastosowań telekomunikacyjnych.
Spawy termiczne
połączenie włókien światłowodowych w łuku elektrycznym zachowujące ciągłość struktury włókna.
Łączniki mechaniczne
połączenie włókien metodą stykową. Kapilara, w której następuje zetknięcie się powierzchni włókien, wypełniona
jest substancją immersyjną o współczynniku załamania zbliżonym do szkła, co zmniejsza wielkość strat przy
połączeniu.
Patchcord
kabel światłowodowy obustronnie zakończony złączami światłowodowymi umożliwiającymi podłączanie i
przełączanie torów światłowodowych.
Pigtail
kabel światłowodowy jednostronnie zakończony złączem światłowodowym, umożliwiający mechaniczne lub
termiczne zespawanie z kablem w przełącznicy a następnie połączenie za pomocą złącza z patchcordem
zewnętrznym.
Tłumienność
określa sumę strat energii światła biegnącego przez światłowód. Wielkość ta mówi, o ile decybeli zmniejszy się
dynamika sygnału po przejściu 1 km. Jednostka: dB/km.
Reflektancja lub tłumienność
odbiciowa
stosunek mocy optycznej (wyrażony w dB) powstałej w wyniku odbicia światła na elementach łączonych traktu
światłowodowego lub w samym trakcie światłowodowym.
4
2
Realne proporcje
• Proporcje w konstrukcji włókien FO
5
Światłowód, ależ to bardzo proste
Zasada Fermata w optyce jest szczególnym
przypadkiem zasady najmniejszego działania.
Droga z A do B,
Jak najszybciej:
L1= sqrt(a2 + h12)
L2 =sqrt(b2 + h22)
a + b = c = const.
t = L1/v1 + L2/v2 (: minimum)
t(a) = sqrt(a2 + h12)/v1 + (c-a) sqrt((c-a)2+h22)/v26
3
Światłowód, najszybsza droga
t(a) = sqrt(a2+h12)/v1 + (c-a) * sqrt((c-a)2+h22)/v2 (:min a)
dt/da= a/sqrt(a2+h12) * 1/ v1 - (c-a)/ sqrt((c-a)2+h22) * 1/v2
dt/da= 0;
sinα / v1 - sinβ / v2 = 0
sinα / v1 = sinβ / v2
sinα * v2 = sinβ * v1
np. v1 =1; v2=1000;
Odp. sinβ=1; sinα=0.001
7
Światłowód - mody
8
4
Kategorie FO
• ISO/IEC 11801 definicja OM1, OM2, OM3 i OS1
• ISO/IEC 24702 (Generic cabling for industrial
premises) dodaje OM4 i OS2
• EN 50173-1:2007 podaje wszystkie 6 kategorii
• Zasada OM MM OS SM
• Dla OS podaje pasmo modalne w MHz x km i
tłumienie w dB/km
• Dla SM podaje tylko tłumienie w dB/km
9
10
5
Sieci światłowodowe - zalecenia konfiguracji
elementów optoelektroniki (LAN)
Zastosowanie
Technologia
Baud rate
szybkości
modulacji
Poziome < 100 M
Media TX
Budynek < 300 m
Media TX
Campus < 2,000 m
Media TX
Mbaud
10BaseF
20
MM
S
MM
S
MM
S
Token Ring
32
MM
S
MM
S
MM
S
100VG-AnyLAN
120
MM
S
MM
S
MM
LE
100BaseF
125
MM
S
MM
S
MM
LE
1000Base-SX
1250
MM
SL
MM
SL
1000Base-LX
1250
MM
LL
MM
LL
SM
LL
FDDI
125
MM
S
MM
S
MM
LE
I
II
=> S – 850nm LED, SL – 850nm LD,
=> LE – 1300nm LED; LL – 1300nm LD
11
Zagrożenia transmisji: tłumienie i dyspersja
850 nm – I okno transmisyjne
1310 nm – II okno transmisyjne
1550 nm – III okno transmisyjne
1625 nm – IV okno transmisyjne
12
6
Straty mocy
• straty absorpcyjne - pochłanianie w obszarze materiału
lub struktury
• straty odbiciowe - wywołane odbiciami na
powierzchniach granicznych światłowodów i struktur
Złączka światłowodowa łączy dwa włókna tak, że światło
może przechodzić z jednego do drugiego.
Podstawowe wymagania konstrukcji:
• minimalizacja strat i odbić.
• zapewnienie połączenia stabilnego mechanicznie i
optycznie.
• Straty typowych złączek zawierają się w granicach od
0.25 do 1.5dB.
13
Tłumienie światłowodu
Tłumienie światłowodu wyraża się w dB/km (znak minus
pomija się):
• 3 dB = 50%
• 20 dB = 1%
• 30 dB = 0,1%
• 40 dB = 0,01%
14
7
Przykład tłumienia
15
Projekt łącza - bilans mocy
•
•
•
•
•
Rodzaj detektora (określony przez jego
czułość)
Rodzaj włókna (tłumienie)
Wybór złącz i dobór technologii sieci
Rodzaj źródła (moc wyjściowa)
Obliczanie długości odcinków
międzyregeneratorowych
16
8
Złącza światłowodowe
UPC
APC
17
Złącza światłowodowe
Złącza światłowodowe można podzielić ogólnie na:
Złącza stałe – powstałe przez spawanie lub klejenie końcówek światłowodu.
Połączone w takich złączach światłowody nie można rozdzielić bez zniszczenia
struktury złącza.
Złącza rozłączalne – powstałe przez zbliżenie końcówek światłowodu i odpowiednie
ich pozycjonowanie za pomocą układu mechanicznego (obudowy)
Najpopularniejsze złącza to (w kolejności historycznej):
ST (z kołnierzem bagnetowym),
FC (z korpusem gwintowanym, ang. Ferrule Connector),
SC (o przekroju prostokątnym, ang. Standard Connector),
LC (Little Connector)
E2000
Każdy typ złącza występuje w dwóch rodzajach:
UPC (ang. Ultra Physical Contact) oraz
APC (ang. Angled Physical Contact).
18
9
Rozmaitość złącz
Złącza stosowane dla włókien jednomodowych 9/125 ; SM ; TIA OS1; OS2; (kolor kabla żółty):
ST/UPC (okrągłe duże, bagnet, metalowe )
 SC/UPC (prostokątne duże kolor niebieski )
 SC/APC (prostokątne duże kolor zielony )
 FC/UPC (okrągłe nakręcane, metal kolor niebieski)
 FC/APC (okrągłe nakręcane, metal kolor zielony )
 LC/UPC (prostokątne małe kolor niebieski )
 LC/APC (prostokątne małe kolor zielony)
 E2000/UPC (z klipsem kolor niebieski)
 E2000/APC (z klipsem kolor zielony  MU/UPC (prostokątne długie kolor niebieski )
 MU/APC (prostokątne długie kolor zielony )
 DIN/UPC (okrągłe długie kolor niebieski)
 DIN/APC (okrągłe długie kolor zielony)
 MTRJ złącze podwójne z pinami lub bez
Inne F-3000, FTDI, LX3

19
Złącza włókien wielomodowych
Złącza stosowane dla włókien wielomodowych 50/125 ; 62,5/125 ; MM ; TIA
OM1
OM2
OM3
OM4
(kolor kabla pomarańczowy, szary, zielony/błękitny, purpurowy):
•  ST/PC (okrągłe duże)
•  SC/PC (prostokątne duże )
•  FC/PC (okrągłe nakręcane)
•  LC/PC (prostokątne małe)
•  E2000/PC (prostokątne małe z klipsem)
•  MTRJ złącze podwójne z pinami lub bez
•  MU (prostokątne długie)
•  DIN (okrągłe długie)
20
10
Fiber alligment
zgrywanie (justowanie) światłowodów
Metoda ręczna – po zbliżeniu światłowodów ustalenie
położenia światłowodów w kierunku poprzecznym
Metody automatyczne:
• kontrola mocy transmitowanej z wykorzystaniem źródła i
detektora (niezbędny dostęp do obu końców światłowodu)
• pomiar za pomocą reflektometru optycznego OTDR ( szybki
pomiar )
• pomiar metodą LID (Local injection and detection) (ścisłe
opasanie włókna na małych walcach)
• dopasowanie na podstawie profilu (rdzenia lub płaszcza,
obraz wideo lub „gorący” obraz )
• dopasowanie pasywne wg. położenia w rowkach
(dokładność zależy od koncentryczności rdzenia i płaszcza)
21
http://www.corning.com/docs/opticalfiber/an103_09-01.pdf
Zdjęcia ze spawania
22
11
Spawanie w łuku elektrycznym etapy
23
spawanie
24
12
Kable światłowodowe –
funkcje kabla
• zabezpieczenie światłowodów przed
uszkodzeniem w trakcie produkcji,
instalacji i eksploatacji kabla
• zapewnienie stabilności parametrów
transmisyjnych światłowodów przez cały
okres eksploatacji kabla
• zapewnienie odporności kabla na
działanie czynników mechanicznych i
środowiskowych
25
Rodzaje kabli światłowodowych
Kable światłowodowe o konstrukcji luźnej tuby
(ang. Loose Tube Cable)
Kable o konstrukcji luźnej tuby tradycyjnie stosowane na
zewnątrz budynku. Włókna umieszczone są w luźnych
tubach wypełnionych żelem, zawierających wiele włókien
światłowodowych. Umieszczenie jednego lub wielu
włókien wypełnionej żelem poszerzonej izolacji
zapewnia najlepszą ochronę przed działaniem
ekstremalnych temperatur, wilgoci naprężeń.
26
13
Luźna tuba, co daje
przy naprężeniach rozciągających, włókna zajmują w tubach pozycję
najbliższą osi kabla
przy braku jakichkolwiek naprężeń, włókna przyjmują pozycję neutralną
przy działaniu naprężeń ściskających, włókna zajmują pozycję najbardziej
odległą od osi kabla (niskie temperatury
27
Luźna tuba
Kabel może być wykonany z:
pojedynczą izolacją lub podwójną, ze zbrojeniem umieszczonym pomiędzy
nimi.
Najczęściej stosowanym materiałem na izolację jest polietylen (PE). Ze
względu na przepisy przeciwpożarowe, kable z izolacją z polietylenu nie
mogą być wprowadzane do budynku na odległość przekraczającą 15m (nie
spełniają norm dotyczących emisji dymu i palności), chyba, że będą
prowadzone w metalowych, ognioodpornych rurkach instalacyjnych.
Wiele firm oferuje kable w luźnych tubach do użytku wewnątrz budynku
(oznaczenia OFN, OFNR, LSZH - Low Smoke Zero Halogen także LS0H).
28
14
Rodzaje kabli światłowodowych
Kable światłowodowe o konstrukcji ścisłej tuby (ang. Tight Buffered Cable)
Kable światłowodowe w ścisłej tubie zazwyczaj są
stosowane wewnątrz budynku.
Dobór materiałów do produkcji kabla w ścisłej
tubie podyktowany jest w dużym stopniu
wymogami przeciwpożarowymi dotyczącymi
palności izolacji i emisji dymu
Zwykle mają polimerowy bufor o średnicy 900µm.
29
Przykład kabel wewnętrzny
Optotelekomunikacyjne kable stacyjne w ścisłej tubie jednowłóknowe i
dwuwłóknowe NOTKS, NXOTKS, NYOTKS
a. włókno optyczne: jednomodowe J lub jednomodowe z
przesuniętą dyspersją Jp,
wielomodowe G/50 lub wielomodowe G/62,5.
b. tuba: ścisła 0.9mm.
c. włókna: aramidowe.
d. powłoka kabla: polwinitowa (nierozprzestrzeniająca płomienia).
Opcja 1 - powłoka kabla bezhalogenowa.
Opcja 2 - powłoka kabla polwinitowa uodporniona na palenie
30
15
Prowadzenie kabli FO
Szereg norm szczegółowych:
http://www.man.poznan.pl/~stanecki/telekom/normy/TPSA/
13.htm
http://www.rtt.com.pl/Normy_TP_SA.htm
31
Przykładowa konfiguracja toru
Według FCA Sp. z o.o.
http://www.fca.com.pl/fca_eduk.html
32
16
Co robić po kolei ( sam tor)
Według FCA Sp. z o.o.
http://www.fca.com.pl/fca_eduk.html
33
Co robić po kolei ( urządzenia )
Według FCA Sp. z o.o.
http://www.fca.com.pl/fca_eduk.html
34
17