PROJEKT PLANIRANJA I IZVEDBE PASIVNE OPTIČKE MREŽE

Transcription

1 TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU POLITEHNIČKI SPECIJALISTIČKI DIPLOMSKI STRUČNI STUDIJ Specijalizacija elektrotehnika Krešo Miljan PROJEKT PLANIRANJA I IZVEDBE PASIVNE OPTIČKE MREŽE DIPLOMSKI RAD br. E38 Zagreb, ožujak 2009.

2 TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU POLITEHNIČKI SPECIJALISTIČKI DIPLOMSKI STRUČNI STUDIJ Specijalizacija elektrotehnika Krešo Miljan JMBAG: PROJEKT PLANIRANJA I IZVEDBE PASIVNE OPTIČKE MREŽE DIPLOMSKI RAD br. E38 Povjerenstvo: Dr.sc., Predrag Valožić, Predsjednik povjerenstva Goran Belamarić, dipl.ing, Član povjerenstva Dr.sc., Sonja Zentner Pilinsky, Mentor Zagreb, ožujak 2009.

3

4

5 SAŽETAK Brz protok i velike količine podataka sve su važniji u industriji, u uredskom poslovanju, te u različitim suvremenim video i komunikacijskim uslugama koje su sastavni i nezaobilazni dio svakodnevnog života unutar vlastitog doma. Kako bi pristupili željenim podacima, te koristili željene usluge potreban nam je trenutni pristup udaljenim bazama podataka. Ogromna količina podataka koje treba transferirati velikom brzinom korisnicima opterećuje žičane (bakrene) prijenosne veze i preko njihovih mogućnosti. Povećanje brzine i kapaciteta žičanih (bakrenih) medija za prijenos informacija bilo bi izuzetno skupo, a preko određenih granica vjerojatno i nemoguće. Pravi odgovor navedenim problemima su optičke komunikacije. Zbog navedenih razloga ovaj diplomski rad obrađuje planiranje, projektiranje i izvedbu pasivne optičke mreže, koja se nametnula kao najprihvatljivije širokopojasno rješenje. 1

6 SADRŽAJ SAŽETAK... 1 SADRŽAJ... 2 POPIS KRATICA... 3 POPIS TABLICA... 4 POPIS SLIKA UVOD PON I TEHNOLOŠKE IZVEDBE PON-a PTPF (Point To Point Fiber) optičke mreže Tehnološke izvedbe PON-a Primjena WDM tehnologija u pasivnim optičkim mrežama CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) DWDM (Dence Wavelength Division Multiplexing) Proračun PON-a Proračun gušenja (gubitak snage) Proračun prijenosne širine ELEMENTI PASIVNE OPTIČKE MREŽE Svjetlovodni kabeli Podjela sjetlovodnih kabela prema modu rada i indeksu loma Podjela sjetlovodnih kabela prema broju svjetlovodnih niti i vrsti vanjskog omotača "Color code" kabela Mehaničke karakteristike kabela ITU-T standardi - preporuke Optičke spojnice Vrste svjetlovodnih nastavaka Svjetlovodni konektori Vrste svjetlovodnih konektora Pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupler/Splitteri) Distributivna kabelska kanalizacija Rov kabelske kanalizacije Kanalizacijske cijevi Kabelski zdenci Uvlačenje svjetlovodnog kabela MJERENJE SVJETLOVODNIH KABELA SCENARIJ OTKLANJANJA SMETNJI I ODRŽAVANJE PON MREŽE DOKUMENTIRANJE OPTIČKOG SUSTAVA ZAKLJUČAK LITERATURA SUMMARY PRILOZI

7 POPIS KRATICA AON Active Optical Network Aktivna optička mreža ATM - Asynchronous Transfer Mode Mrežna tehnologa prijenosa podataka CATV - Cable Television Kabelska televizija CWDM - Coarse Wavelength Division Multiplexing - Valni multipleks sa širokim razmakom DSL - Digital Subscriber Line Digitalna pretplatnička linija DTK Distribucijska kabelska kanalizacija DWDM - Dence Wavelength Division Multiplexing - Valni multipleks sa malim razmakom FTTx - Fiber To The x Svjetlovodna nit do x FTTH - Fiber To The Home Svjetlovodna nit do kuće GBIC - Gigabit Interface Converter Gigabtni optički modul GPON - Gigabit Passive Optical Network Gigabitna pasivna optička mreža GPS - Global Positioning System Sustav navigacije MAC Medium Access Control Kontrola pristupa mediju MMF Multi Mode Fiber - Multimodno vlakno OLT Optical Line Terminal Optički linijski svršetak ONT Optical Network Terminal Optički korisnički priključak OTDR - Optical Time Domain Reflectometry Optički reflektometar PEHD - Polyethylene High Density Polietilen visoke gustoće PON - Passive Optical Network - Pasivna optička mreža PTPF Point To Point Fiber Svjetlovodna nit od točke do točke SFP - Small Form-Factor Pluggable Transceiver Gigabitni optički modul SMF Single Mode Fiber - Jednomodno vlakno SVK Svjetlovodni kabel TDM - Time Division Multiplexing Vremenski multipleks WDM - Wavelength Division Multiplexing Valni multipleks WiMAX - Worldwide Interoperability For Microwave Access Širokopojasni bežični pristup 3

8 POPIS TABLICA Tablica 1: Maksimalni prikaz dometa GPON-a glede gušenja za G.652 vlakno [6].. 11 Tablica 2: Maksimalne prijenosne širine GPON-a za G.652 vlakno [6] Tablica 3. Standardi za označavanje niti u SV kabelu Tablica 4. Mehaničke karakteristike kabela [12]

9 POPIS SLIKA Slika 1. PTPF "Point To Point Fiber" pasivna optička mreža [1]... 8 Slika 2. PON pasivna optička širokopojasna mreža [1] Slika 3. Raspored valnih duljina za CWDM [4] Slika 4. Raspored valnih duljina za DWDM [4] Slika 5. Prikaz optičke veze (duljine cca. 10km) za proračun gubitka snage Slika 6. Višemodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma [5] Slika 7. Višemodni svjetlovod sa stalno promjenljivim indeksom loma [5] Slika 8. Jednomodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma [5] Slika 9. Presjek 96 niti svjetlovodnog kabela [12] Slika 10. Svjetlovodna spojnica Slika 11. Vrste svjetlovodnih nastavaka Slika 12. Spoj dva svjetlovodna konektora [5] Slika 13. FC konektor [5] Slika 14. SC konektor [5] Slika 15. ST konektor [5] Slika 16. LC konektor [5] Slika 17. PON mreža sa Splitterom u pasivnom čvoru [4] Slika 18. Pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupleri/Splitteri) Slika 19. Presjek rova kabelske kanalizacije Slika 20. Cijevi i spojnice za kabelsku kanalizaciju [10] Slika 21. Tipski kabelski zdenac tip D3 za ugradnju u razinu okolnog terena [13] Slika 22. Shematski prikaz upuhivanja kabela [11] Slika 23. Uređaj za mjerenje svjetlovodnih kabela (OTDR) Slika 24. Zamjena cijele kabelske dužine Slika 25. Korištenje rezevne petlje za sanaciju Slika 26. Novi nastavak u novom zdencu Slika 27. Novi nastavak u postojećem zdencu

10 1. UVOD Vrlo brzi razvoj telekomunikacijskih tehnologija koji se je dogodio krajem 20.-tog, a posebice ulaskom u 21. stoljeće, rezultiralo je željom i potrebom za pružanjem novih usluga korisnicima koje uvelike mijenjaju stil života običnih ljudi, a tako i unapređenje načina poslovanja od malih tvrtki pa do velikih korporacija. Digitalizacijom signala, kompresijom i različitim protokolima prijenosa, do nedavno prezahtjevne usluge, posebice prijenos video signala, za današnje komunikacijske tehnologije ne predstavljaju veći problem. Razvoj komunikacijskih tehnologija dovodi do globalne prespojenosti, što se danas naziva "broadband" ili širokopojasna konvergentna mreža. Pojavom širokopojasnih usluga kao što su videokonferencija, prijenos digitalnog TV signala, mrežne igre, učenje na daljinu, telemedicina i dr., potrebne brzine za prijenos tih usluga neprestano rastu, te sve češće dolazi do zagušenja javnih prijenosnih mreža. Da bi se mogle prenositi željene usluge u digitaliziranom obliku, brzine prijenosa se u današnje vrijeme kreću od nekoliko Mbit/s pa do nekoliko stotina Gbit/s. Uz velike potrebne brzine za prijenosom podataka telekomunikacijska tehnologija je također zadužena da traženu uslugu distribuira jednakom kvalitetom do svakog krajnjeg korisnika, bez obzira na lokaciju i udaljenost od davatelja usluge (providera). Vrlo čest pojam koji se danas veže uz "broadband" je "Triple Play" koji uključuje istovremeni prijenos govora, podataka i videa u digitaliziranom obliku. "Triple Play" je danas sveprisutan diljem svijeta pa tako i kod nas. Danas se postavlja pitanje kojom komunikacijskom tehnologijom, sa aspekta efikasnosti, pouzdanosti i ekonomičnosti bi bilo najbolje dostaviti navedene usluge do krajnjeg korisnika. Na raspolaganju su nam i uglavnom se koriste svjetlovodno vlakno (FTTx sustavi), brzi bakreni kabeli (xdsl sustavi) i širokopojasni bežični prijenos (WiMAX sustav). S obzirom na mnoge prednosti koje FTTx sustav pruža u odnosu na ostale navedene ovaj diplomski rad se bavi projektiranjem i izvedbom jedne pasivne optičke mreže. U drugom poglavlju opisuju se osnovne karakteristike pasivnih optičkih mreža, prednosti i nedostaci kao i osnovne topološke izvedbe. Opisana je primjena WDM tehnologije u PON mrežama. Ujedno su i prikazani osnovni proračuni, proračun gušenja i proračun prijenosne širine, potrebni za planiranje i gradnju PON mreže. U 6

11 trećem poglavlju detaljnije su opisani osnovni elementi PON mreže i to svjetlovodni kabeli, optičke spojnice, svjetlovodni konektori i pasivni optički sprežnici/rasprežnici. Pošto je u današnje vrijeme pravilo da se žična komunikacijska infrastruktura gradi podzemno u istom poglavlju opisan je način gradnje distributivne kabelske kanalizacije (DTK), kao i opis osnovnih sastavnih dijelova DTK kao što su kabelski zdenci i PEHD cijevi. Nakon što su položeni i pospojeni kabeli, a prije puštanja sustava u upotrebu, potrebno je izvršiti potrebna mjerenja kako bismo bili sigurni u ispravnost i kvalitetu prijenosnog sustava. Navedene radnje i postupci opisuju se u četvrtom poglavlju. U petom poglavlju opisuje se nadzor mreže i scenariji otklanjanja kvarova za vrijeme eksploatacije PON mreže, te postupci redovitog održavanja optičke mreže. Poglavlje šest posvećeno je dokumentiranju optičke mreže koje je osnova za gradnju i održavanje optičke komunikacijske mreže. 7

12 2. PON I TEHNOLOŠKE IZVEDBE PON-a 2.1. PTPF (Point To Point Fiber) optičke mreže FTTx mreža od točke do točke predstavlja najjednostavniju i za gradnju najskuplju FTTx mrežu. Kod ovakvog rješenja svaki korisnik ima svoju vlastitu optičku nit preko koje se izvodi prijenos signala. Ovakav način gradnje optičke infrastrukture naziva se PTPF ili Pt-Pt (Point to Point Fiber). Slika1. prikazuje PTPF topološku izvedbu optičkog kabelskog sustava. Slika 1. PTPF "Point To Point Fiber" pasivna optička mreža [1] U početku se je do svakog korisnika vodila optička parica, gdje je jedna optička nit služila za "upstream", a druga za "downstream" prijenos. Razvojem i primjenom valnog multipleksiranja (WDM) između davatelja i korisnika usluga dovelo je do smanjenja potrošnje optičkih niti. Upotrebom pasivnog WDM sprežnika/rasprežnika na obje strane protok informacija se spreže/raspreže u dva optička prozora Tx1310nm / Rx1550nm i obrnuto. Takovi elementi danas su već relativno jeftini i najčešće su integrirani u terminalnu opremu, te omogućuju prijenos kompletne komunikacije između davatelja i primatelja usluga samo po jednoj optičkoj niti. Usprkos korištenju samo jedne optičke niti po korisniku dovodi do problema za potrebom velikog broja niti u magistralnom vodu (PTPF "backbon"), što navedeno 8

13 rješenje uvelike poskupljuje. Vrlo čest problem kod ovih rješenja, posebno u urbanim područjima, je limitiran kapacitet distributivne telekomunikacijske kanalizacije (cijevi i kanala). Poskupljenje izgradnje ovakvih mreža je veća i time ukoliko je na određenom području rjeđa naseljenost, pa je pravi PON najisplativiji u gusto naseljenim urbanim područjima. S druge strane prijenosni kanal od 100Mbit/s i više u ovakvom tipu mreža nije problem, kao niti udaljenosti za prijenos od više desetaka kilometara. Zbog mogućnosti pasivnog prespajanja niti (varenjem vlakana) pouzdanost sustava je vrlo velika, a održavanje jeftino. Pouzdanost PON-a je veća i zbog nekorištenja aktivne mrežne opreme koja zahtijeva održavanje, a postaje i mjesto potencijalnih kvarova. Naknadno proširivanje mreže je jednostavno, ali uz uvjet da kapacitet magistrale to omogućuje. Pouzdanost ovog tipa mreže je veća u odnosu na druge pristupne mreže jer se uz optičke mreže vežu i sljedeće osobine: neosjetljivost na radiofrekvencijske, interferencijske i impulsne smetnje malo gušenje signala moguć prijenos signala i preko 10Gbit/s veća širina propusnog pojasa veća sigurnost i tajnost prijenosa signala (onemogućeno prisluškivanje) mala učestalost pogreške (BER) manja težina kabela manje dimenzije kabela za iste prijenosne mogućnosti Za razliku od AON (Active Optical Network) PON je potpuno pasivna optička kabelska struktura, kod koje na mjestima spojišta umjesto aktivne opreme postavljamo pasivne optičke sprežnike/rasprežnike, koji razdjeljuju ulazni informacijski tok na veći broj fizički putova. 9

14 2.2. Tehnološke izvedbe PON-a PTPF i AON mreže imaju jednu veliku manu, a to je loša skalabilnost sustava što znači otežano proširivanje mreže kod naknadnog uključivanja novih korisnika u mrežu. Kod PTPF mreže ograničeni smo zbog velikog povećanja optičkih vlakana u magistralnim vodovima, a nerijetko nas limitira i kapacitet distributivne kabelske kanalizacije. Kod AON mreža gomila se broj aktivnih čvornih pozicija što zbog skupe aktivne opreme ulazi u zonu neekonomičnosti. Pasivne optičke mreže, da bi se izbjegla problematika velike "potrošnje" optičkih niti, razvija se po principu P2MP (Point To Multi Point) mreža. Slika 2. PON pasivna optička širokopojasna mreža [1] Tom idejom rasterećuje se glavna trasa PON mreže tj. bolje se iskorištavaju mogućnosti optičkih niti. Da bi na taj način mogli realizirati optičku mrežu moramo se poslužiti određenim metodama multipleksiranja. Na raspolaganju imamo mogućnost vremenskog/paketnog multipleksiranja (TDM) ili multipleksiranja po valnim duljinama (WDM). Kako se multipleksiranje po valnim duljinama može izvesti sa posebnim potpuno pasivnim elementima koji se zovu optički sprežnici, takovo rješenje nameće se kao prihvatljivije rješenje u praksi. Uloga optičkih sprežnika je da nam omogućuju komunikaciju za više korisnika po jednoj optičkoj niti. Tipični omjeri sprezanja/rasprezanja su od 1:8 do 1:64, ali danas su nam na raspolaganju sprežnici koji omogućuju sprezanja u omjerima 1:4, 1:8 pa do 1:128. Ovisno o pozicijama postavljanja sprežnika u PON mreži možemo govoriti o centraliziranom PON-u i distribuiranom PON-u. 10

15 Kod centraliziranog PON-a optički sprežnici su smješteni u centralnom čvoru pa se broj sprežnika svodi na minimum, ali i količina aktivne opreme u centralnom čvoru. U pasivnom dijelu mreže dijagnostika kvara je brža i jednostavnija, gušenje je manje, mogućnost kvarova je svedena na minimum, pa je pouzdanost mreže veća. Kod distribuiranog PON-a optički sprežnici se postavljaju što bliže lokacijama samih korisnika. Centralno čvorište je jednostavnije, smanjuje se broj uličnih komunikacijskih kabineta, jer se najčešće koriste već postojeći komunikacijski ormari. Zbog decentraliziranosti opreme dijagnostika kvara je otežana, te je pouzdanost mreže manja u odnosu na centralizirani PON. Velika prednost ovakve topologije je u potrebi za manjim brojem niti u magistralnim vodovima. Primjena pojedine topologije PON-a u praksi ovisi o fizičkom rasporedu korisnika na određenom geografskom području, postojećoj kanalizacijskoj mreži ako ju želimo iskoristiti i o strategiji razvoja širokopojasne mreže. Pasivne optičke mreže, u odnosu na PTPF mreže, ipak se bore sa problemom ograničenog dometa prijenosnog pojasa, što su osnove širokopojasnosti. Tablicom 1. dan je prikaz gušenja, a Tablicom 2. prikaz prijenosnog pojasa GPON-a koji je standardiziran prema po ITU-T G.984 i kod kojeg je brzina magistrale 2,5Gbit/s, a sprezanje/rasprezanje se vrši u omjeru od 1:32 do 1:128. Dinamika po ITU-T G.984 Gušenje sprežnika 1:32 Gušenje sprežnika 1:64 Gušenje sprežnika 1:128 Rezerva sustava Preostala dinamika Duljina vlakna G.652 na 1310nm koluti 4km Duljina vlakna G.652 na 1550nm koluti 4km -28 db 16 db db 12 db 30 km 40 km -28 db - 19 db db 9 db 20 km 30 km -28 db db 2-3 db 6 db 15 km 20 km * izračun uz intrinsično gušenje sprežnika od 1dB i prosječno gušenje vara od 0,2 db Tablica 1: Maksimalni prikaz dometa GPON-a glede gušenja za G.652 vlakno [6] 11

16 Agregatna brzina magistrale Pojas po korisniku uz sprežnik 1:32 Pojas po korisniku uz sprežnik 1:64 Pojas po korisniku uz sprežnik 1:128 1,25 Gbs 39 Mbs 19,5 Mbs 9,75 Mbs 2,5 Gbs 78 Mbs 39 Mbs 19,5 Mbs * izračun vrijedi uz maksimalan promet svih korisnika i uz zanemarenje "overhead" protokola raspodjeljivanja medija i vlakno G.652 Tablica 2: Maksimalne prijenosne širine GPON-a za G.652 vlakno [6] Iz priloženih tablica se uočava da je PON pogodan za urbana područja i preko 20km (standard propisuje 20km). Smatra se da u većini gradova u krugu radijusa 20km od centra živi 98% građana i stoga je za takove sredine PON vrlo prihvatljivo rješenje. Za rijetko naseljena područja ekonomičnost izgradnje PON-a se dovodi u pitanje. Iz Tablice 2. vidimo da je prijenosna širina zadovoljavajuća, iako manja nego u PTFP mreži. Za prijenos tri do četiri video toka od kojih je jedan HDTV potrebno je minimalna brzina od 20Mbit/s. Zahtjevi za brzinama 100Mbit/s po korisniku pa i veće primoravaju nas na primjenu CWDM pa i DWDM tehnologija. Najvažnije prednosti PON-a su relativno niska cijena instalacije po korisniku u odnosu na PTP sustava, te jednostavno i jeftino održavanje uz visoku pouzdanost. 12

17 2.3. Primjena WDM tehnologija u pasivnim optičkim mrežama WDM tehnologija omogućuje multipleks po valnim duljinama, što znači da se po jednom optičkom vlaknu može slati više svjetlosnih zraka različitih valnih duljina. Svaka svjetlosna zraka predstavlja zasebni komunikacijski kanal praktički neovisan o drugom kanalu tj. svjetlosnoj zraci. Jedna od najčešćih spominjanih osobina svjetlovodnih niti je moguć prijenos velikog kapaciteta signala. Današnja tehnologija (aktivni uređaji) primjenjiva u praksi omogućuje bez većih problema prijenos signala 10Gbit/s po valnoj duljini. Moguće su i veće brzine prijenosa ali na vrlo kratke udaljenosti, stoga za sad nisu primjenjive u praksi. Glavni razlozi se nalaze u karakteristikama svjetlovodnih niti (kromatskoj disperziji i načinima njene kompenzacije). Ako se i zaustavimo na brzini signala od 10Gbit/s po valnoj duljini, a uzimajući u obzir da se danas realno može kroz jedno optičko vlakno prenositi 64 pa i više valnih duljina dolazimo do moguće brzine prijenosa signala 640 Gbit/s i više po samo jednoj optičkoj niti. Pošto znamo da se potrebna brzina za prijenos Triple Play usluga po korisniku kreće već od 20Mbit/s, vrlo lako dolazimo do računice da prijenosne mogućnosti samo jedne svjetlovodne niti zadovoljava potrebe nekoliko tisuća pa čak do nekoliko desetaka tisuća korisnika. Sada se postavljaju pitanja kako raspoloživi kapacitet svjetlovodne niti u potpunosti iskoristiti i koja topološka rješenja primijeniti da se postigne optimalan učinak. Kod povezivanja velikih komunikacijskih čvorišta iskoristivost prijenosnog kapaciteta svjetlovodne niti je puno veća nego je to moguće postići kod povezivanja krajnjih korisnika. Kod povezivanja krajnjih korisnika najveći problem nam se javlja gomilanjem optičkih niti u magistralnom kabelu, a pošto nam svjetlovodne niti pružaju veliki prijenosni kapacitet postavlja se pitanje kojim tehnologijama dovesti signal do krajnjih korisnika upotrebom što manjeg broja niti u magistralnom kabelu. Pošto govorimo o pasivnim optičkim mrežama nameće nam se WDM (Wavelength Division Multiplexing) tj. multipleks po valnim duljinama. Primjenom WDM-a osigurava se decidirana valna duljina po svakom korisniku ako koristimo dvije niti po korisniku (jedna za prijem, a jedna za predaju signala) ili dvije valne duljine ako koristimo samo jednu optičku nit do krajnjeg korisnika. U WDM PON-u logički se ostvaruje "point to point" komunikacija između davatelja i primatelja usluge kao i u 13

18 PTPF mrežama, samo je bitna razlika što u ovom slučaju logički put određene valne duljine ("logical path") zamjenjuje fizičko vlakno ("physical path"). Multipleks po valnim duljinama nudi nam dva osnovna rješenja i to CWDM i DWDM CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) Ovaj način multipleksa omogućava nam multipleks sa rijetkim rasporedom valnih duljina. Prema preporuci ITU-T G CWDM nam nudi 8 kanala tj. valnih duljina sa razmakom između kanala 20nm, kao što je vidljivo na Slici 3. Slika 3. Raspored valnih duljina za CWDM [4] Na slici je vidljivo da su kanali grupirani u dva pojasa. Valne duljine 1470nm, 1490nm, 1590nm i 1610nm (označene zelenom bojom) nalaze se u prvom ili A pojasu, dok su valne duljine 1510nm, 1530nm, 1550nm i 1570nm (označene žutom bojom) u drugom ili B pojasu. Zbog rijetkog rasporeda po valnim duljinama CWDM oprema je relativno jednostavna jer nije potrebno voditi računa o razini signala pojedinih valnih duljina. Zbog jednostavnije izvedbe CWDM oprema je i relativno jeftina u odnosu na DWDM opremu, ali to sa druge strane "plaćamo" mogućnošću povezivanja manjeg broja korisnika po jednoj optičkoj niti, pa smo primorani polagati magistralne kabele sa većim brojem niti. Dodatno povećanje broja kanala po preporuci ITU-T G694.2 za CWDM moguće je postići ako se koriste kabeli sa "dehidriranim" vlaknima, tzv. "low water peak fiber" po preporuci ITU-T G.652D koje 14

19 imaju linearnu prijenosnu karakteristiku (slabljenje svjetlovoda) u cijelom području od 1270nm do 1625nm. Upotrebom ovih vlakana i CWDM opreme moguće je koristiti i do 18 valnih duljina tj. kanala DWDM (Dence Wavelength Division Multiplexing) Gušći raspored valnih duljina (i preko 100), a time i veći broj kanala po svjetlovodnom vlaknu može se postići primjenom DWDM tehnologije. Prema preporuci ITU-T G i primjenom optičkih vlakana ITU-T G.652 DWDM nam omogućuje 64 valne duljine po svjetlovodnom vlaknu (vidi Sliku 4.). Slika 4. Raspored valnih duljina za DWDM [4] Prema navedenoj preporuci ovdje su 64 valne duljine raspodijeljene u 16 skupina po 4 valne duljine. Razmak između valnih duljina ili kanala je 100GHz ili 0,8nm. Valne duljine su podijeljene po skupinama kako bi se u pojedinim uređajima omogućilo jednostavnije izdvajanje odnosno umetanje grupe od 4 valne duljine u promet. Kod ubacivanja signala u optičku nit kod DWDM-a je potrebno voditi računa o izjednačavanju razina signala koji se trenutno prenose i onih koji se ubacuju u vlakno. Vidljivo iz Slike 4. skupine valnih duljina 1-8 smještene su u C pojas (1529,55nm 1562,42nm), dok su skupine 9-16 smještene u L pojas (1569,59nm 1603,17nm). Valne duljine u prostoru između C i L pojasa se namjerno ne koriste. Kao i kod CWDM-a primjenom kabela sa optičkim nitima prema preporuci ITU-T G.652D i niti ITU-T G.655 moguće je koristiti dosta veći broj kanala (i preko 100). Zbog tehnološke složenosti DWDM uređaji su još dosta skuplji od CWDM uređaja, ali tu razliku u cijeni kompenziramo jednostavnijom topološkom i kabelskom izvedbom mreže. 15

20 2.4. Proračun PON-a Prilikom planiranja mreže za određeno područje i određenu koncentraciju korisnika potrebno je provesti određene proračune kako bismo se uvjerili u mogućnost realizacije željene mreže, a time i došli do podataka koji su nam potrebni za odabir elemenata mreže. Dva osnovna proračuna su proračun gušenja i proračun prijenosne širine Proračun gušenja (gubitak snage) Proračun gubitka snage optičke veze (Optical Link Loss) određuje duljina optičke veze uzimajući u obzir sve moguće gubitke pri prijenosu kao što su: slabljenje svjetlovodne niti slabljenje konektora i spojnica slabljenje pasivnih elemenata mreže (Splittera) sigurnosna margina sustava (kompenzacija statičkih varijacija tehničkih karakteristika komponenti, utjecaj temperaturnih promjena, naprezanja niti, mikro/makro savijanja pri instalaciji kabela, starenje komponenti, budućih popravaka optičke veze i sl.) Slika 5. nam prikazuje optičku vezu sa glavnim elementima koji uzrokuju gušenje signala. Za proračun su također uzete tipične vrijednosti gušenja koja se dobivaju u praksi. Gušenja prespojnih kabela i pigtail-ova su zbog male dužine zanemareni. Slika 5. Prikaz optičke veze (duljine cca. 10km) za proračun gubitka snage 16

21 PSVuk = α F * L + nk * ILK + ns * ILS + ILSP + PSM = 0,3*10 + 6*0,3 + 4*0, = 30dB P SVuk - ukupni gubici [db] α F L n K IL K n S IL S - slabljenje svjetlovodne niti [db/km] - duljina svjetlovodne niti [km] - broj konektora - gubici konektora [db] - broj zavarnih spojeva - gubici zavarnih spojeva [db] IL SP - gubici sprežnika [db] P SM - sigurnosna margina [db] Nakon proračuna gubitka snage potrebno je izračunati raspoloživu snagu (Power Budget) koju nam određuje izlazna snaga predajnika te osjetljivost prijemnika. Za proračun su uzete tipične vrijednosti uređaja koji se primjenjuju u praksi. PA = PTX PRX = 5dBm ( 40dBm) 35dB min min min = P A min - raspoloživa snaga P TX min - snaga na izlazu predajnika [dbm] P RX min - osjetljivost prijemnika [dbm] Glavni uvjet za ostvarenje prijenosa signala je da su ukupni gubici ( P SVuk ) manji od raspoložive snage ( P ). A min P SVuk < P A min Iz proračuna se vidi da PON ima dovoljnu dinamiku za urbana područja, gdje se smatra da u krugu radijusa 20km živi 98% populacije. Ako se primjeni manji omjer sprezanja signala vidljivo je da se mogu obuhvatiti i dosta veća područja. 17

22 Proračun prijenosne širine Već smo u ranijim poglavljima spomenuli da je potrebna brzina po korisniku za prijenos Triple Play usluga 20-40Mbit/s. Ako se u optičkoj mreži primjeni sprezanje signala u omjeru 1:64 brzina PON-a mora biti najmanje: 64 kanala x (20 40)Mbit/s = Mbit/s Ako smo za agregatnu brzinu mreže odabrali 2,5Gbit/s, te uz pretpostavku da se može gotovo u potpunosti isključiti mogućnost da svi korisnici u istom trenutku koriste maksimalni promet po kanalu, prosječna raspoloživa brzina po korisniku iznosit će i preko 50Mbit/s što je zadovoljavajuće. Ako se postave zahtjevi za brzinama i preko 100Mbit/s po korisniku pa i veće to ne predstavlja preveliki problem jer današnji raspoloživi laseri DWDM tehnologije standardno ostvaruju brzine OTU-2 što iznosi 10Gbit/s, dok standardni laseri CWDM tehnologije ostvaruju brzine OTU-1 što iznosi 2,5Gbit/s. Danas već postoje laseri koji ostvaruju brzine OTU-3 što iznosi 40Gbit/s, ali te brzine nisu primjenjive na većim udaljenostima, prvenstveno zbog pojave disperzije i nelinearnih efekata kod prijenosa optičkog signala. Disperzija je pojava da se impulsi prilikom prijenosa svjetlovodnim vlaknom proširuju, te na taj način ograničavaju širinu propusnog pojasa. Postoji nekoliko vrsta disperzija od kojih je bitno za spomenuti kromatsku i polarizacijsku disperziju. Kromatska disperzija nastaje iz razloga što indeks loma materijala ovisi o valnoj dužini svjetlosnog signala, pa pojedini pojasevi prenošenog signala (spektra) stižu na prijemnu stranu vlakna s različitim vremenskim zakašnjenjem, a posljedica ovog efekta je proširenje impulsa signala. Za monomodne svjetlovode prosječne vrijednosti veličine kromatske disperzije kreću se od 2-5 ns/km. Polarizacijska disperzija nastaje iz razloga što jezgra svjetlovodnog vlakna nije idealni valjak nego je malo eliptičan. To je posebno karakteristično za jednomodne svjetlovode čija se zraka širi središtem vlakna u dva ortogonalna polarizacijska moda x i y. Dolazi do promjena u indeksu loma za ta dva stanja polarizacije. To je uzrok pomak u vremenu te dvije polarizacijske osi što u konačnici dovodi do proširenja impulsa. Utjecaj polarizacijske disperzije je veći što su veće brzine prijenosa signala. 18

23 Nelinearni optički efekt je usko povezan sa snagom pojedinog signala koji se prenosi. Kod vlastite modulacije faze imamo promjenu faze uslijed puta signala svjetlovodom i nelinearno širenje impulsa. Križna modulacija je posljedica zbirnog efekta koji se javlja u vlaknima u kojima istodobno propagira više valnih duljina. Svaka pojedina valna duljina ne uzrokuje modulaciju faze jer ima malu snagu, ali ako se više valnih duljina pribroje jedna drugoj onda dolazi do nelinearnog širenja impulsa tj. efekt dolazi do izražaja. Ovaj efekt karakterističan je za WDM sustave u kojima istodobno propagira više valnih duljina svjetlovodnim vlaknom i javlja se smanjenjem razmaka između kanala, te podizanjem snage pojedinih valnih duljina, pa je u takovim sustavima potrebno o tome voditi računa. 19

24 3. ELEMENTI PASIVNE OPTIČKE MREŽE 3.1. Svjetlovodni kabeli Podjela sjetlovodnih kabela prema modu rada i indeksu loma S obzirom na tip ugrađenih svjetlovodnih vlakana, te s obzirom na njihove geometrijske karakteristike, svjetlovodni kabeli se mogu podijeliti u tri osnovne skupine: višemodno vlakno sa stepenastim indeksom loma višemodno vlakno sa stalno promjenljivim indeksom loma jednomodno vlakno sa stepenastim indeksom loma 1. Višemodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma Slika 6. Višemodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma [5] Ova tip svjetlovoda karakterizira promjer jezgre koja je usporediva s promjerom omotača, te je promjer jezgre puno veći od valne duljine zrake koju prenosi svjetlovod. Zbog toga kroz ovu svjetlovodnu nit postoje više putova širenja svjetlovodne zrake, pa kažemo da se svjetlost rasipa u više zraka tj. modova koji propagiraju s jednog kraja na drugi. Najniži modovi putuju uzduž osi svjetlovodne niti. Viši modovi vide se kao zrake koje se reflektiraju pri čemu porastom moda rada raste i razmak između točaka u kojima se dogodila refleksija. Na Slici 6. vidimo da je signal na izlazu prigušen i proširen. Prigušenje se javlja kao uzrok što je polje na 20

25 granici gdje se javlja refleksija eksponencijalno padajuće, te zrake dijelom prelaze u plašt prilikom refleksije. Pri tome se disipira toplina i snaga zrake opada pa je izlazni signal prigušen. Kromatsko raspršenje javlja se zbog toga što svi modovi ne prolaze isti put od početka do kraja niti. Najniži mod prolazi najkraći put, dok najviši modovi prolaze najduži put. Posljedica toga je da sve zrake ne stignu u isto vrijeme na kraj svjetlovodne niti pa kada se spoje u jednu dobijemo vremensku disperziju. Ovaj ti svjetlovoda karakterizira veće gušenje signala pa se uglavnom koriste za udaljenosti do 5 km. Dimenzije ovih svjetlovodnih niti su najčešće 50/125μm i 62,5/125μm. 2. Višemodni svjetlovod sa stalno promjenljivim indeksom loma Slika 7. Višemodni svjetlovod sa stalno promjenljivim indeksom loma [5] Kod ovog tipa svjetlovodnog vlakna indeks loma se mijenja po paraboli ako idemo od centra jezgre prema njenom plaštu. Zrake koje putuju unutar jezgre ne odbijaju se u diskretnoj točki, nego postaju postupno zakrivljene te prate gotovo sinusoidalnu putanju u niti. Zbog manjeg indeksa loma u udaljenijim područjima od središta niti, zrake koje putuju pod većim kutom imaju veću brzinu od onih koje putuju pretežno središnjim dijelom niti. Viši modovi kod ovog svjetlovoda su ograničeni, pa je ograničeno i prigušenje, dok se zbog male disperzije kroz te niti mogu prenositi signali većom brzinom u odnosu na multimodne niti sa stepenastim indeksom loma. Tipični promjer jezgre kod ovog vlakna je također 50μm i 62,5μm dok je plašt 125μm. Iako ovaj tip svjetlovoda ima bolje karakteristike od prije navedenog, primjena mu je također na manjim udaljenostima, ali za nešto veće kapacitete prijenosa signala. 21

26 3. Jednomodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma Slika 8. Jednomodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma [5] Za prijenos signala najvećim brzinama i na najveće udaljenosti koriste se kabeli sa jednomodnim nitima. Karakteristika ovih niti je da im je jezgra puno manjeg promjera u odnosu na omotač (tipični promjer jezgre kod ovog vlakna je 9μm, dok je plašt 125μm), tj. jezgra im je promjera reda veličine valne dužine svjetla. Zbog toga prilikom ulaska zrake u svjetlovod ne dolazi do razdvajanja zrake, pa se svjetlovodom može širiti samo jedan mod. Svjetlost kroz nit propagira samo putem jedne zrake koja se giba centralnom osi. Kažemo da svjetlovod radi u najnižem modu, pa se i stoga zove jednomodni svjetlovod. Zbog širenja samo jednog moda kod ovih svjetlovoda nema gubitaka zbog zagrijavanja i nema rasipanja u vremenu zbog različitog prolaska puta zrake. Međutim za jednomodne niti je karakterističan pojam "cutoff wavelenght" (kritična valna duljina). Kritična valna duljina je najmanja valna duljina koja se generira prilikom propagacije u osnovnom modu. Na toj kritičnoj valnoj duljini javlja se drugi mod rada koji se propagira kroz plašt i uzrokuje gubitke. Kako se valna duljina povećava u odnosu na kritičnu počinju se javljati gubici osnovnog moda i sve više energije prelazi u plašt. Posljedica toga je malo prigušenje i vremensko raspršenje izlaznog signala. Zbog malog prigušenja ovim svjetlovodom je moguće prenositi signale na velike udaljenosti, a zbog malog rasipanja impulsa imamo veću širinu prijenosnog pojasa. Zbog drastično boljih karakteristika u odnosu na multimodne svjetlovode, a i zbog sve veće primjene što je dovelo do smanjenja cijena takovih kabela, danas se sve više ugrađuju. Kada imamo situaciju da bi nam za željenu mrežu ili neki njezin manji segment mogao poslužiti multimodni svjetlovod jedino opravdanje za takav odabir je cijena multimodne aktivne opreme koja je za sada dosta niža u odnosu na aktivnu opremu za jednomodne svjetlovode. Što se tiče PON mreža kabelsku strukturu čine kabeli sa jednomodnim nitima. 22

27 Podjela sjetlovodnih kabela prema broju svjetlovodnih niti i vrsti vanjskog omotača Kako bi se svjetlovodne niti mogle koristiti za komunikacijske svrhe potrebno ih je na odgovarajući način "zapakirati" u jedan složeni element kojeg nazivamo optički kabel. Optički kabel je skup više optičkih modula koji su na određen način složeni u jednu cjelinu. U kabelu su optičke niti zaštićene od mehaničkih, kemijskih i ostalih vanjskih utjecaja. Osnovni dijelovi svjetlovodnog kabela su: svjetlovodna nit zaštitni omotač (Buffer) elementi za čvrstoću vanjski omotač Slika 9. Presjek 96 niti svjetlovodnog kabela [12] Zaštitni omotač (Buffer) je osnovna zaštita svjetlovodne niti unutar kabela i prema izvedbi može biti labavi zaštitni omotač ili čvrsti zaštitni omotač. Labavi zaštitni omotač je izveden u obliku cjevčice koja je dosta većeg promjera u odnosu na svjetlovodnu nit. Unutar jedne cjevčice se u pravilu smješta više niti, najčešće do 12. Cjevčice se ispunjavaju specijalnim gelom kako bi se dodatno zaštitile svjetlovodne niti. Na taj način svjetlovodne niti formirane unutar cjevčice su izolirane od ostatka kabela i zaštićene od mehaničkih i drugih utjecaja koje djeluju na 23

28 sam kabel. Različiti temperaturni koeficijent plastike i stakla od kojeg su napravljene svjetlovodne niti u ovom slučaju ne utječu na niti jer nema čvrstog fizičkog kontakta između niti i cjevčice. Čvrsti zaštitni omotač je plastični sloj koji se čvrsto nanosi na svjetlovodnu nit. Ovaj tip zaštite omogućava dosta manje radijuse savijanja svjetlovodnog kabela. Mana ovog načina zaštite je negativni utjecaj različitog temperaturnog koeficijenta između izolacije i svjetlovodne niti pa zbog temperaturnih promjena dolazi do mehaničkog naprezanja niti. Kod kabela za vanjsko polaganje u pravilu se koriste kabeli za labavim zaštitnim omotačem (Loose Tube), dok se kod kabela za unutarnje polaganje koristi čvrsti zaštitni omotač. Elementi za čvrstoću osiguravaju mehaničku čvrstoću kabela. Prvenstveno prilikom instalacije pa i kod same eksploatacije na kabel djeluju razne vanjske sile koje mogu oštetiti svjetlovodne niti. U tu svrhu se najčešće koristi kevlar, staklene niti (Fiberglass) ili čelik. Prednost nemetalnih elemenata je da se ne istežu prilikom vlačnih opterećenja. Vanjski omotač štiti kabel od vanjskih mehaničkih i kemijskih utjecaja kao što su: mehanička habanja, kiseline, alkali, ulja, mehaničko oštećenje od glodavaca i dr. Najčešći materijali koji se koriste za izradu vanjskog omotača su PVC, polyethylene, polypropylene, nylon, teflon i dr. Ovisno o broju svjetlovodnih niti i vrsti vanjskog omotača svjetlovodne kabele dijelimo na: 1. Kabele za unutarnje polaganje: kabeli s jednom niti (Simpleks) kabeli s dvije niti (Dupleks) Distribution kabeli višenitni kabeli kod kojih je više niti omotano u isti omotač Break Out kabeli višenitni kabeli kod kojih je svaka nit zaštićena svojim omotačem Raiser kabeli namijenjeni za međuetažno polaganje unutar objekata, te moraju zadovoljavati uvjet da ne proširuju požar između etaža tj. da su negorivi ili ne podržavaju gorenje (samogasivi) 24

29 2. Kabele za vanjsko polaganje: kabeli za zračno polaganje zahtjevi za ove kabele su otpornost na vlagu, zaštita od sačme, veliko temperaturno područje, UV zaštita i dr. kabeli za ukopavanje u zemlju i podvodno polaganje zahtjevi za ove kabele su otpornost na vlagu, zaštita od glodavaca, temperaturno područje, kabeli sa metalnim dijelovima ili potpuno dielektrički (nemetalni) kabeli "Color code" kabela Kako bi točno znali broj pojedine niti u kabelu niti su označene određenim bojama. U Tablici 3. vidi se redoslijed boja niti u jednoj cjevčici prema različitim standardima. Kada kabel ima više popunjenih cjevčica sa nitima, onda brojanje niti počinje od crvene cjevčice koja je početna cjevčica, te se prelazi na zelenu cjevčicu koja je smjerna, te se zatim nastavi dalje u navedenom smjeru. r.br. DIN/VDE ISO IEC red blue blue 2 green orange yellow 3 blue green red 4 yellow red natural/white 5 natural/white grey green 6 grey yellow violet 7 brown brown orange 8 violet violet grey 9 turquoise natural/white turquoise 10 black black black 11 orange pink brown 12 pink turquoise pink Tablica 3. Standardi za označavanje niti u SV kabelu Kako bi bili 100% sigurni u redoslijed niti u kabelu, u praksi se pokazalo da je najbolje koristiti podatke od proizvođača kabela. 25

30 Mehaničke karakteristike kabela Zbog potreba za upuhivanjem velikih dužina kabela, mehaničke karakteristike trebaju odgovarati standardima: IEC IEC Prema tim standardima kabeli između ostalog moraju imati povećanu mehaničku otpornost na vlačna opterećenja (tipično 2700N pa i više), te mali promjer savijanja (tipično 15D). Ostale mehaničke karakteristike vide se u Tablici 4. Tablica 4. Mehaničke karakteristike kabela [12] Zbog velikih udaljenosti između krajnjih uređaja povezanih na svjetlovodni kabel, koriste se veće tvorničke dužine (iznad 4km) kako bi se smanjio broj ravnih nastavaka na glavnom kabelu, a time i ukupno vlastito prigušenje na pojedinim nitima. Standardne tvorničke dužine isporuke optičkih kabela za glavne trase su 2000±100 i 4000m ± 100m, ali se sa proizvođačem mogu ugovoriti i druge potrebne dužine, s obzirom na razmake između zdenaca TK kanalizacije i krivudanje trase. 26

31 Projektirane pozicije spajanja tvorničkih dužina rade se sa početnom pretpostavkom da su tvorničke dužine nominalno 2000 ili 4000m ITU-T standardi - preporuke Kako glavne trase optičkih mreža moraju prenositi velike količine podataka za zadovoljenje potreba prijenosnog sustava uglavnom se odabiru jednomodni nemetalni kabeli kapaciteta 12, 24, 48, 96 ili više niti, predviđenih za rad na valnim dužinama od 1300nm do 1625nm (9/125 μm). Svojstva svjetlovodnih jednomodnih niti u glavnom svjetlovodnom kabelu trebaju odgovarati slijedećim standardima ovisno o primjeni i željenim karakteristikama prijenosnog sustava: ITU-T G.652 To je standard za jednomodni svjetlovod 9/125 μm sa stepeničastim indeksom loma koji radi u 2. i 3. prozoru. Danas se u praksi najviše koristi, a ova je norma i najprimjenjivanija kod nas. Optimizirano je za valnu duljinu od 1310nm i na njoj ima nultu disperziju. Može raditi i na 1550nm, ali nije optimizirano. Tipična kromatska disperzija na 1550nm iznosi oko 17ps/nm-km. Mora se kompenzirat za aplikacije koje koriste veće brzine prijenosa. Prigušenje je manje od 0,5dB/km na 1310nm i manje od 0,4dB/km na 1550nm. Danas je postignuto prigušenje od 0,3-0,4dB/km na 1310nm i od 0,17-0,25 db/km na 1550nm. Polarizacijska disperzija manja od 0,1 ps/km. ITU-T G.653 To je optičko vlakno s pomaknutom disperzijom. Namijenjeno je za 3. optički prozor. Također je jednomodno sa stepeničastim indeksom loma. Namijenjeno je za valnu dužinu od 1500nm nm. Danas se povećava trend komunikacije na 3. prozoru pa je nulta disperzija s 2. prozora pomaknuta na 3. prozor. Gušenje ispod 0,35dB/km, a 27

32 postignuto je od 0,19-0,25dB/km. Ovo vlakno je loše za WDM sustave jer za njih ne smije u području od interesa biti točka nulte disperzije. ITU-T G.654 To je jednomodno optičko vlakno s pomaknutom cutoff vrijednošću. Imaju male gubitke u području od 1550nm jer koriste čisti silicij u jezgri. Međutim imaju veliku kromatsku disperziju na 1550nm. ITU-T G.655 To je vlakno s pomaknutom non-zero disperzijom. Mogu umanjiti nelinearna izobličenja tako da izbacuju nultu disperziju izvan trećeg optičkog prozora. Imamo dvije familije NZD+ i NZD- ovisno da li nulta disperzija upada prije 1550nm ili poslije te valne dužine. Gušenje oko 0,2dB/km i polarizacijska disperzija 0,1ps/km. U Hrvatskoj su se optički kabeli počeli polagati cca godine. U javnim telekomunikacijama se upotrebljavaju jednomodni kabeli prema preporuci ITU-T G.652. Danas se polažu svjetlovodni kabeli prema preporuci ITU-T G.652D, a za veće magistralne vodove imamo slučajeve u praksi gdje se postavlja kabel sa svjetlovodnim nitima ITU-T G.655 ili kabel koji se sastoji od dijela niti prema ITU-T G.652D i dijela niti prema ITU-T G.655. Uglavnom se polažu kao podzemni kabeli sa labavim zaštitnim omotačem (Loose Tube) Optičke spojnice Nastavljanje svjetlovodnih vlakana vrši se postupkom zavarivanja (fusion-splicing). Svjetlovodni spoj (Splice) je trajni i nerastavljivi spoj dviju svjetlovodnih niti. Takav "zavareni" spoj unosi jako mala prigušenja signala (oko 0,05dB) i refleksija pri prelasku signala iz jedne niti u drugu gotovo da i nema. Ovaj tip spojeva se primjenjuje na spajanju niti u kabelima koji se ugrađuju vani na terenu, tj. gdje nema potrebe za čestim rastavljanjem spojeva. Kako su to spojevi koji se izvode vani na terenu, na kvalitetu i brzinu rada s optičkim vlaknima, te na rezultate spajanja veliki utjecaj ima temperatura okoline, vjetar, kiša i 28

33 ostali klimatski uvjeti, te se zbog toga preporuča izrada nastavaka u specijalno uređenom vozilu. Zbog toga je na svakom mjestu, gdje će se vršiti spajanje, potrebno prilikom polaganja kabela ostaviti dovoljnu dužinu kabela (cca m sa svake strane buduće spojnice, ovisno o uvjetima na samoj lokaciji spojnice), kako bi se kabel prilikom izrade spoja mogao uvući u vozilo u kome se taj posao obavlja. Na svim mjestima nastavaka (spojnica) se na taj način dobiva rezervna dužina kabela od 10 do 50 m zbog budućih potreba održavanja svjetlovodnog kabela. Posebno treba napomenuti da kvaliteta spoja optičkog kabela ovisi o strpljivosti i smirenosti radnika koji vrši spajanje te od uvjeta na terenu, a najviše od vibracija uslijed vjetra te prašine koja znatno utječe na produktivnost i kvalitetu rada. Slika 10. Svjetlovodna spojnica 29

34 Spajanje niti svjetlovodnog kabela vrši se varenjem niti električnim lukom ( fusion splice ) pomoću specijalnih uređaja. Uređaji su danas već opremljeni LID sustavom kontrole i mjerenja parametara spoja, pa se neposredno nakon varenja spoj mjeri i u slučaju loše kvalitete spajanje se ponavlja i do 5 puta kako bi se dobila zadovoljavajuća kvaliteta spoja. Ispravni spoj tj. gušenje mjereno LID sustavom zadovoljava ako je približno 0,05 db. Spajanje različit vrsta niti (kao npr. niti prema preporukama ITU-T G.652D (SMF) i G.655 (NZDSF) u zanatskom smislu je jednako. Potrebno je samo u uređaju za spajanje ( fusion splicer -u) imati program za svaki tip niti. Tim programom su određene struje fuzije, pred fuzije, vrijeme propaljivanja, i drugi podaci vezani za tip niti. Nakon izvšenog spajanja niti se učvrščuju u kazete koje su sastavni dio svjetlovodne spojnice. Dužina ostavljenih niti u svakoj spojnici mora biti dostatna za 10-erostruko obnavljanje spoja Vrste svjetlovodnih nastavaka Prilikom izrade svjetlovodnih nastavaka ovisno o broju i načinu spajanja pojedinih niti kabela razlikujemo tri vrste nastavaka: 1. Ravni nastavak Kod ovog nastavka se vrši nastavljanje SV kabela i spajaju se ravno sve niti kabela. Ova vrsta nastavaka vrši se na završecima tvornički isporučenih duljina kabela. 2. Račvasti nastavak Kod račvastog nastavka spajaju se samo potrebne niti na spojni svjetlovodni kabel, dok se preostale niti u svjetlovodnom kabelu ne prekidaju. 3. Ravno-račvasti nastavak Ravno-račvasti nastavak izvodi se na pozicijama gdje se kraj tvorničke dužine svjetlovodnog kabela poklapa sa pozicijom gdje se spaja i uvodni svjetlovodni kabel, te se u tom nastavku samo određene niti spajaju na 30

35 uvodni kabel, dok se sve ostale niti glavnog svjetlovodnog kabela spajaju ravno. Slika 11. Vrste svjetlovodnih nastavaka 3.3. Svjetlovodni konektori Za razliku od Splice-a koji je nerastavljivi spoj svjetlovodni konektori ostvaruju rastavljivi spoj. Svjetlovodni konektor je element koji služi za spajanje svjetlovodne niti iz kabela sa aktivnom opremom ili za prespajanja na niti u drugom svjetlovodnom kabelu. Konektori se konstruiraju i proizvode sa dva najvažnija uvjeta, a to su da omogućuju višestruka spajanja i raspajanja spojeva, te da je spoj dovoljno kvalitetan da se ostvari maksimalni mogući prijenos svjetlosne energije tj. da gušenje signala bude što manje. Dodatno se od konektora očekuje da gubici moraju biti jednaki bez 31

36 obzira na mjesto gdje se koristi i da bude jeftin. Na Slici 12. vidi se spoj dva svjetlovodna konektora kao i osnovni dijelovi konektora. Slika 12. Spoj dva svjetlovodna konektora [5] Vrste svjetlovodnih konektora Danas u upotrebi imamo puno vrsta svjetlovodnih konektora, a jedni od najčešćih su: FC konektor Slika 13. FC konektor [5] Ovaj tip konektora osigurava visoku preciznost spajanja i na taj način ostvaruje siguran spoj u teškim uvjetima okoline. Otporan je na vibracije i sl. utjecaje jer se izrađuje u metalnom kućištu koje ima navoj kojim se pričvršćuje na spojnik. Konstruiran je za otprilike 500 prekapčanja, a gušenje je cca. 0,25dB. Postoje verzije konektora za monomodne i višemodne svjetlovodne niti. SC konektor Slika 14. SC konektor [5] 32

37 Ovaj tip konektora osigurava brzo i lako spajanje i raspajanje spojeva, pa se još zove "push-on", "pull-off" konektor. Pogodan je za rad gdje je potreban dvostruki (Dupleks) spoj. Konstruiran je za 1000 prekapčanja i ima gušenje cca. 0,25dB. Također postoje verzije konektora za monomodne i višemodne svjetlovodne niti. ST konektor Slika 15. ST konektor [5] Kućište je metalno slično kao i kod FC, a izvedeno je kao bajunet pa omogućava brzo spajanje i raspajanje spojeva. Ovaj tip konektora danas ima dosta široku primjenu, a konstruiran je za 500 prekapčanja i ima gušenje cca. 0,4dB. Također postoje verzije konektora za monomodne i višemodne svjetlovodne niti. LC konektor Slika 16. LC konektor [5] Ovaj tip konektora izrađuje se u plastičnom kućištu i sadrži sve prednosti SC i ST konektora. Kućište je malo i omogućava jednostavno i brzo spajanje. Primjenjuje se u aplikacijama gdje imamo veliki broj priključaka. Konstruiran je za 1000 prekapčanja i ima gušenje cca. 0,15dB. Također postoje verzije konektora za monomodne i višemodne svjetlovodne niti. 33

38 Kod nas u praksi se u pravilu svi navedeni tipovi mogu naći, s time da FC i ST tip konektora su već sve manje u upotrebi. Danas se uglavnom koriste SC konektori, te se sve više prelazi na LC tip konektora Pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupler/Splitteri) Već smo u ranijim poglavljima rekli kako je tehnologija valnog multipleksiranja (WDM) prevladavajuća tehnologija u PON mrežama. WDM (CWDM i DWDM) tehnologija nam pruža mogućnost preko samo jedne svjetlovodne niti prenositi i preko 100-tinjak valnih duljina tj. zasebnih kanala, što nam omogućuje povezivanje više korisnika na jednu svjetlovodnu nit. Kako bi to mogli fizički ostvariti omogućuju nam pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupleri/Splitteri). Takovi pasivni elementi u smjeru protoka signala prema korisnicima imaju ulogu razdvajanja signala (valnih duljina) iz jedne svjetlovodne niti prema određenom broju korisnika tj. imaju ulogu rasprežnika (eng. Splittera), dok u suprotnom smjeru protoka signala sprežu signale više korisnika u jednu svjetlovodnu nit te se ponašaju kao sprežnici (eng. Coupleri). U praksi se najčešće takav element naziva Splitter. Jedna od jednostavnijih topologija PON mreže je upotreba Splittera u pasivnom čvoru kao što je vidljivo na Slici 17. Slika 17. PON mreža sa Splitterom u pasivnom čvoru [4] U ovom slučaju se od davatelja usluga po svjetlovodnoj niti šalju sve valne duljine, te se u optičkom Splitteru valne duljine razdvajaju i zasebno vode do krajnjih korisnika. 34

39 WDM Splitteri se najčešće izrađuju sa omjerima sprezanja/rasprezanja 4, 8, 16, 32 i 64, s time da osim faktora dijeljenja postoji podjela po grupama valnih duljina, pa se tako kombinacijom Splittera sa različitim grupama valnih duljina može ostvariti dijeljenje i preko 100-tinjak valnih duljina. Slika 18. Pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupleri/Splitteri) Optički Splitteri, osim kao na Slici 18., se izrađuju u modularnim kućištima standardiziranih dimenzija namijenjenih za ugradnju u okvire (rack-ove) koji se ugrađuju u standardizirane komunikacijske ormare Distributivna kabelska kanalizacija Svjetlovodni kabel služiti kao glavni prijenosni medij informacijsko-komunikacijskom sustavu, a telekomunikacijska kanalizacija kao njegova infrastruktura za uvlačenje i polaganje. Trasa svjetlovodnog telekomunikacijskog kabela determinirana je trasom telekomunikacijske kanalizacije, te je telekomunikacijska kanalizacija osnova za razvitak telekomunikacijske infrastrukture Rov kabelske kanalizacije Iskop rova izvodi se u zemljanom materijalu, vertikalnim zasijecanjem bočnih strana, a iskopani materijal se odbacuje na cca. 1 m od iskopanog rova. Rov za izradu kabelske kanalizacije najčešće se izvodi u dimenzijama 0,9m x 0,4m (dubina x širina) na glavnoj trasi. Položaj, širina te dubina rova definira se projektom. Širina rova zavisi od broja cijevi u jednom redu, razmaka između cijevi, širine potrebne za 35

40 manipulaciju s cijevima, te dubina rova. Minimalna širina rova potrebnog za manipulaciju iznosi po 10 cm s obje strane cijevi. Iskop rova vrši se strojem gdje je to god moguće, ali kod nailaska na druge instalacije iskop se vrši ručno da ne bi došlo do oštećivanja instalacija. Nakon iskopa dno rova treba očistiti od otpada i ostalog materijala. Izrada ispune kabelskog rova podrazumijeva ugradnju sloja pijeska ili betona debljine 5 cm ispod cijevi, oblogu položenih cijevi pijeskom ili slojem betona, te izradu pješčanog ili betonskog sloja debljine 5 cm iznad tjemena najgornje cijevi. Za izradu posteljice i obloge kabela može se upotrijebiti prirodni ili drobljeni pijesak frakcije 0,09-2,0 mm bez glinovitih sastojaka (maks. 5 %) i organskih nečistoća (maks. 5 %). Pješčani materijal razastire se na uređeno dno rova, izravna se i sabija na stupanj zbijenosti S = 100 %. Prilikom gradnje telekomunikacijske kanalizacije potrebno je voditi računa o križanju i paralelnom vođenju telekomunikacijskih kabela sa drugim podzemnim objektima kao npr. vodovod, plinovod energetski kabeli i dr., te se je potrebno pridržavati uputa prema Pravilniku o tehničkim uvjetima gradnje i uporabe telekomunikacijske infrastrukture (Narodne novine br. 88/01) kao i drugih primjenljivih pravila i propisa. Slika 19. Presjek rova kabelske kanalizacije 36

41 Kanalizacijske cijevi Radi racionalnije izrade kabelske kanalizacije predviđa se upotreba cijevi iz polietilena visoke gustoće (PEHD), koje se isporučuju na bubnjevima standardne dužine od 300 m za cijevi promjera 50mm. Navedena vrsta cijevi je znatno fleksibilnija od PVC cijevi, te zbog veće duljine neprekinutosti i manjeg broja spojnih mjesta smanjuje se vrijeme izrade pa je sama izgradnja racionalnija, brža i jeftinija. Kako se tehnika uvlačenja kabela standardnim načinom sve više nadomješta tehnikom upuhivanja, a kod svjetlovodnog kabela se već isključivo i koristi, potrebno je ugrađivati cijevi dimenzionirane za tlak od minimalno 6 bara za cijev od 50mm koje se najčešće koriste za uvlačenje svjetlovodnog kabela. Za upuhivanje magistralnih svjetlovodnih kabela najčešće se koristi PEHD cijev 50mm, ali se u DTK mogu pojaviti npr. i PEHD cijevi 40mm, 90mm, 110mm i dr. Kod izrade kabelske kanalizacije u naseljima i gusto naseljenim područjima, gdje imamo puno svjetlovodnih kabela tj. ulazimo već u sustav mikrokabliranja primjenjuju se usnopljene sekundarne mikrocijevi koje nam omogućuju lakše dovođenje (upuhivanje) pojedinih kabela do krajnjih korisnika. Slika 20. Cijevi i spojnice za kabelsku kanalizaciju [10] 37

42 Za izgradnju distributivne telekomunikacijske kanalizacije uz cijevi upotrebljava se i slijedeći pribor: spojnice poklopci (čepovi) ljepilo gumene brtve klizna sredstva ostali građevinski materijali Kabelski zdenci Zdenci kabelske kanalizacije su lako sklopive armirano-betonske montažne konstrukcije i služe za prihvat kanalizacijskih cijevi i za izradu spojnica na svjetlovodnim kabelima. DTK zdenci se izrađuju od armirano-betonskih elemenata, tvornički proizvedenih, sastavljanjem montažnom izvedbom na terenu. Spajanjem svih elemenata zdenac je kompaktna cjelina. Sklopljeni i montirani montažni zdenci s betonskom ispunom moraju izdržati bez deformacije opterećenje od 150 kn s napadnom točkom na sredini poklopca. Elementi i uvodne ploče moraju biti izrađene od dobro nabijene (vibrirane) betonske mase bez pukotina, mjehura, šupljina i drugih mana koje bi utjecale na čvrstoću gotovog montiranog zdenca. Zdenci kabelske kanalizacije, ovisno o uvjetima na terenu, u pravilu se ugrađuju u razini okolnog tla, ali i ispod površine zemljanog terena. Kabelski zdenci se u pravilu postavljaju na pozicijama potrebnim za izradu nastavaka na svjetlovodnom kabelu, na pozicijama rezervnih dužina svjetlovodnog kabela (u pravilu na polovici dužine između nastavaka za spajanje tvorničkih dužina kabela), na prijelazima ispod prometnica ili drugih objekata, te na pozicijama naglih skretanja trase kabelske kanalizacije. Prema potrebi zdenci se postavljaju i na drugim pozicijama trase svjetlovodnog kabela u svrhu eventualnih budućih potreba. Radi lakše lokacije kabelskih zdenaca prilikom eksploatacije kabelske kanalizacije kao i za lakše naknadno održavanje danas se za svaku poziciju kabelskog zdenca očitavaju GPS koordinate. 38

43 Slika 21. Tipski kabelski zdenac tip D3 za ugradnju u razinu okolnog terena [13] 39

44 Uvlačenje svjetlovodnog kabela Za veće duljine svjetlovodnog kabela (veće od 100m) danas je već uobičajeno da se uvlači u cijevi TK kanalizacije metodom upuhivanja, s obzirom da kod ove metode uvlačenja kabela ne dolazi do velikih mehaničkih naprezanja rasteretnog elementa kabela. Prije uvlačenja svjetlovodnog kabela u PEHD cijev potrebno je izvršiti kalibraciju cijevi, tj. potrebno je napraviti provjeru njihove prohodnosti, zbog postojanja mogućnosti da je prilikom ugradnje i zatrpavanja PEHD cijevi došlo do neispravnosti na pojedinim pozicijama. Ispitivanje prohodnosti cijevi vrši se propuhivanjem spužvice ili kalibratora kroz cijev. Može se također koristiti i kalibrator sa odašiljačem, pomoću kojeg se, u slučaju zastoja, može točno locirati mjesto na kojem bi došlo do zastoja kod uvlačenja kabela. Ukoliko se kod ispitivanja otkrije greška na cijevima, istu je potrebno zabilježiti u ispitnom protokolu, te se takove pozicije prije početka upuhivanja svjetlovodnog kabela trebaju sanirati. Prije samog početka uvlačenja kabela trebaju se izvršiti sve pripreme koje će osigurati normalne radne uvjete, i to: ograditi mjesto rada postaviti prometne znakove ako se polaganje vrši uz prometnu površinu skinuti poklopce sa zdenaca kontrolirati eventualnu prisutnost plina u zdencima očistiti zdence provjeriti prohodnost cijevi. Slika 22. Shematski prikaz upuhivanja kabela [11] 40

45 Za upuhivanje kabela u PEHD cijevi potreban nam je uređaj za upuhivanje (Cablejet) i kompresor. Uređaj za upuhivanje svjetlovodnog kabela mora biti opremljen registracionim dinamometrom kojim se prati intenzitet sile tijekom uvlačenja, kako ne bi bilo prekoračeno dozvoljeno vučno opterećenje kabela, koje može dovesti do mehaničkih oštećenja i pucanja samih svjetlovodnih niti. Da bi svjetlovodni kabel podnio opterećenje vučnom silom, a da pri tome ne pretrpi oštećenja, treba ispuniti slijedeće uvjete: na mjestima promjene smjera trase, mora se održati minimalni polumjer savijanja najveća dozvoljena vučna sila, čija veličina ovisi o tipu i konstrukciji kabela nikako ne smije biti prekoračena (pratiti na registracionom dinamometru) uzimajući u obzir oblik trase i pad terena nužno je pridržavati se posebnih smjerova uvlačenja kabela na mjestima promjene smjera trase, mora se održati minimalni polumjer savijanja Nakon uvlačenja svjetlovodnog kabela, vrši se njegovo oblikovanje u kabelskim zdencima. To znači da se u kabelskim zdencima u kojima će se nalaziti spojnice i rezervne petlje za potrebe redovnog održavanja, treba odrezati PEHD cijev, i izvršiti formiranje kabela u zdencu. Na mjestima gdje kabel ulazi u PEHD cijev, radi sprečavanja ulaženja vode u cijev, treba izvesti brtvljenje čepovima/uvodnicama. Za kraće duljine svjetlovodnog kabela (kraće od cca. 100m) uvlačenje se vrši ručno pomoću foršpana. Budući da svaki spoj unosi dodatno prigušenje u prijenosnoj mreži, treba težiti da se uvlače što veće dužine kabela. Danas se već bez većih problema upuhuju kabeli dužine od 4 i preko 4 km. Dopuštena temperatura okoline pri polaganju kabela leži u rasponu od 0 do + 40 C, a tijekom skladištenja i eksploatacije od -20 C do +40 C. 41

46 4. MJERENJE SVJETLOVODNIH KABELA Nakon što je svjetlovodni kabel spojen i završeni su radovi na polaganju, potrebno je provjeriti njegovu ispravnost i kvalitetu optičkih svojstava. Na svjetlovodnim prijenosnim sustavima prvo je potrebno ispitati njegovu neprekinutost, od jednog do drugog kraja optičkih niti, a tek nakon toga treba ispitivati pogreške i probleme na njima. Ukoliko se radi o dugačkom svjetlovodnom sustavu s puno međuspojeva svjetlovodne niti, treba provjeriti svaki spoj. Za provjeru svjetlovodnih spojeva najjednostavniji i najpouzdaniji način je mjerenje svjetlovodnim reflektometrom OTDR (Optica Time Domain Reflectometer), a za prigušenje je praktičan mjerač snage (Power meter). Na svjetlovodnim se nitima obavljaju mjerenja sljedećih njihovih značajki: prigušenja, mjesta prekida ili mjesta njihove povrede. Kada se optička mreža sastoji od više dionica mjerenja se vrše po završetku pojedine dionice: ispitivanje i mjerenje mjeračem snage završno mjerenje OTDR uređajem Ispitivanje i mjerenje mjeračem snage (power-meter) vrši se na sljedeći način: s jedne strane šalje se signal ( laser source ) npr. snage -7dBm, valne duljine 1550nm s druge strane mjeri se primljeni signal, te razina primljene snage pokazuje gušenje, ujedno se provjerava ispravni redoslijed niti rezultat: tablica sa podacima o prigušenju Ispitivanje i mjerenje OTDR uređajem vrši se na sljedeći način: vrši se obostrano, sa razdjelnika valne duljine za ispitivanje: 1310nm i 1550nm za G.652D SM kabel valne duljine za ispitivanje: 1550nm i 1625nm za G.655 SM kabel podaci se izravno iz uređaja (OTDR-a) prebacuju u software za obradu software ispisuje liste reflektograma za svaku nit 42

47 Podaci koji se dobivaju prilikom mjerenja: parametri instrumenta reflektogram event table sa podacima o duljini linka, broju i poziciji diskontinuiteta gušenje (splice loss), prigušenje reflektiranog signala (return loss), ukupno prigušenje (total loss), ukupno prigušenje reflektiranog signala (total return loss) izračunata vrijednost gušenja po km dužine (db/km) mjerna dokumentacija sadrži navedene podatke za svaku nit, dvostrano, mjereno na dvije valne duljine dokumentacija također treba sadržavati: blok shemu spajanja dionice, certifikate instrumenata i certifikat o osposobljenosti ispitivača, te shemu razbrajanja kabela Slika 23. Uređaj za mjerenje svjetlovodnih kabela (OTDR) 43

48 5. SCENARIJ OTKLANJANJA SMETNJI I ODRŽAVANJE PON MREŽE Kako je kod komunikacijskih sustava pa tako i u PON mrežama vrlo bitna pouzdanost sustava i vremenski kontinuirana isporuka usluge korisniku, za nadzor optičkih mreža danas su razvijeni kompletni sustavi koji omogućavaju 24-satni monitoring optičke mreže. Sustavi smanjuju vrijeme detekcije i otklanjanja problema što korisniku osigurava pouzdanije korištenje usluga. Sistem preko svojih modula kontinuirano vrši OTDR mjerenja, nadgledajući optičke veze i u slučaju problema šalje alarm preko centralnog sustava na nadzorni server. Na taj se način administrator sustava na vrijeme obavještava o detektiranom problemu. Sustav na taj način daje informacije o stanju optičke mreže u realnom vremenu. Sustav se koristiti za testiranje aktivnih i neaktivnih optičkih niti, kao i za mjerenje prijenosnih karakteristika u CWDM i DWDM sustavima. Vrlo čest slučaj greški u optičkim mrežama su mehanička oštećenja kabela, pa je s toga potreban popravak na terenu. Protokol o scenarijima otklanjanja fizičkih greški je sljedeći: sustav detektira prekid TK prometa, te nadzorni centar daje osnovnu informaciju o dionici na kojoj je nastao prekid mjerna ekipa izlazi na teren mjerenjem se utvrđuje vrsta greške i lokacija (udaljenost) - OTDR lokacija na terenu se otkriva pomoću dokumentacije izvedenog stanja i potrebne instrumentacije kao npr. uz upotrebu GPS uređaja monterska ekipa vrši iskop na mjestu smetnje i utvrđuje uzrok i karakter donosi se odluka o načinu rješavanja problema sa svjetlovodnom kabelu: popraviti kabel na mjestu smetnje, mijenjati dio kabela ili cijelu kabelsku dužinu faktori odlučivanja: dužina dionice, broj nastavaka na dionici, udaljenost zdenaca za održavanje, količina preostalih rezervnih petlji, i dr. 44

49 Za potrebe takovih zahvata prilikom projektiranja i izvođenja optičke mreže izvode se rezervne dužine na svjetlovodnim kabelima i to, na magistralnom svjetlovodnom kabelu ostavljaju se rezervne petlje na svakom nastavku, te na svakoj polovici između tvorničkih dužina kabela. Na mjestu račvastog spoja ostavlja se 25 metara sa svake strane, a na ravnim nastavcima također po 25 metara sa svake strane. Rezervna petlja postavljena u zdencu gdje nema spoja (na polovici tvorničke dužine kabela) sadrži od 50 do 100 metara svjetlovodnog kabela. Postoje nekoliko načina otklanjanja smetnji nakon prekida svjetlovodnog kabela ovisno o navedenim faktorima i to: 1. Zamjena cijele kabelske dužine Ako je oštećenje nastalo kao prema Slici 24., tj. da imamo situaciju da nam rezervna petlja od 50m u zdencu ZD4 nije dovoljno dugačka da bi tu rezervnu dužinu navukli do nastavka N1 u zdencu ZD3, te uzimajući u obzir da nam je cilj zadržati isti broj nastavaka na trasi SV kabela, u tom slučaju ćemo zamijeniti cijelu tvorničku dužinu kabela od zdenca ZD3 do zdenca ZD5. Kabel odspajamo u nastavcima N1 i N2, te izvlačimo oštećeni kabel iz PEHD cijevi. Na mjestu nastalog kvara vršimo iskop i sanaciju PEHD cijevi. Kada je PEHD cijev sanirana upuhujemo novi svjetlovodni kabel iz zdenca ZD4 prema zdencu ZD3 i ZD5, s time da u zdencu ZD4 formiramo rezevnu petlju od 50m. Nakon položenog kabela novi kabel se spaja u postojećim spojnicama N1 i N2. Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela Slika 24. Zamjena cijele kabelske dužine 45

50 2. Korištenje rezervne petlje za sanaciju Ako je oštećenje nastalo kao prema Slici 25., tj. na udaljenosti od zdenca sa ravnim nastavkom manjoj od dužine rezervne petlje sanaciju ćemo izvršiti korištenjem rezevne dužine kabela. Kabel odspajamo u nastavku N1, te izvlačimo kraći kraj oštećenog kabela iz PEHD cijevi. Po potrebi vršimo iskop i sanaciju PEHD cijevi na mjestu oštećenja. Kada je PEHD cijev sanirana upuhujemo potrebnu dužinu postojećeg svjetlovodnog kabela iz zdenca ZD4 prema zdencu ZD3. Nakon navlačenja kabela do zdenca ZD3 kabel se spaja u postojećoj spojnici N1. Kod ovog način sanacije kao posljedicu dobivamo manju dužinu rezevne petlje u zdencu ZD4. Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela Slika 25. Korištenje rezevne petlje za sanaciju 3. Novi nastavak u novom zdencu Ako je oštećenje nastalo kao prema Slici 26., tj. da imamo situaciju da nam rezervna petlja od 50m u zdencu ZD4 nije dovoljno dugačka da bi tu rezervnu dužinu navukli do nastavka N1 u zdencu ZD3, a dodavanjem novog nastavka nećemo izaći izvan dozvoljenih granica narušavanja kvaliteta prijenosnih karakterisitka svjetlovodnog kabela, sanaciju ćemo izvesti dodavanjem novog zdenca i nastavka na mjestu oštećenja. Za ovaj nači sanacije se odlučujemo iz razloga što je svjetlovodni kabel dosta skup i ako je polagan u tvorničkim dužinama 4km ili više zamjena cijele tvorničke dužine je veći financijski trošak od ugradnje novog zdenca i nastavka. 46

51 Na mjestu kvara vršimo iskop i ugrađujemo novi zdenac kabelske kanalizacije. Postojeće PEHD cijevi sa SV kabelom uvodimo u novougrađeni zdenac. Iz rezervne petlje u ZD4 navučemo minimalnu dužinu SV kabela potrebnu za izradu nastavka, te u zdencu ZD4/1 napravimo novi nastavak N1/1. Ovu vrstu sanacije možemo izvesti samo ako situacija na terenu omogućava ugradnju novog zdenca točno na mjestu kvara. Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela Slika 26. Novi nastavak u novom zdencu 4. Novi nastavak u postojećem zdencu Ako je oštećenje nastalo kao prema Slici 27., tj. da imamo sličnu situaciju kao u predhodnom scenariju, ali iz određenim razloga nemamo mogućnost ugraditi novi zdenac i spojnicu na mjestu nastalog kvara, kako bi izbjegli trošak zamjene cijele tvorničke dužine svjetlovodnog kabela sanaciju možemo izvesti na sljedeći način. Kabel odspajamo u nastavku N1 u zdencu ZD3, te do zdenca ZD4 izvlačimo oštećeni kabel iz PEHD cijevi. Na mjestu nastalog kvara vršimo iskop i sanaciju PEHD cijevi. Kada je PEHD cijev sanirana upuhujemo novu dužinu svjetlovodnog kabela iz zdenca ZD4 prema zdencu ZD3. Nakon položenog kabela novi kabel se spaja u postojećoj spojnici N1 u zdencu ZD3, a u zdencu ZD4 izrađujemo novu sponicu N1/1. Kod izrade novog nastavka preporučuje na strani novopoloženog kabela formirati novu rezevnu petlju u dužini 50m za buduće potrebe. 47

52 Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela Slika 27. Novi nastavak u postojećem zdencu Sam pasivni sustav (optički kabel), pravilno montiran, nema posebnih zahtjeva za redovno održavanje, pa je stoga periodički potrebno obavljati kontrole neispravnosti od mehaničkih oštećenja. Preventivno održavanje (jednom godišnje) obuhvaća slijedeće aktivnosti: pregled trase kabela i stanje u tipskim betonskim zdencima pregled uvoda kabela u objekte za smještaj opreme mjerenje karakteristika svjetlovodnih niti (dvosmjerno OTDR) 48

53 6. DOKUMENTIRANJE OPTIČKOG SUSTAVA Da bi se pristupilo gradnji sustava kao što su PON mreže potrebno je izraditi projektnu dokumentaciju tj. projekt. Prema važećim zakonima Republike Hrvatske projekt može izraditi i potpisati samo ovlašteni projektant koji je član Hrvatske komore arhitekata i inženjera u graditeljstvu. Projektna i ostala tehnička dokumentacija mora biti izrađena prema važećim zakonima, normama i primjenjivim pravilima struke za sustav koji se projektira. Osnovni dijelovi projekta optičkog komunikacijskog sustava su: 1. opći dio projekta: sadržaj projektne dokumentacije projektni zadatak mjere zaštite tehnički uvjeti za dobavu instalacija 2. tehnički opis: opis tehničkog rješenja projektiranog sustava opisi načina gradnje pojedinih dijelova sustava popis ugrađene opreme popis važećih zakona i normi 3. dokumentacija sustava: blok shema sustava situacijski prikaz sustava u mjerilu 1:1000 ili 1:5000 shema niti svjetlovodnog kabela detalji spajanja pojedinih dijelova proračun sustava atesti ugrađene opreme i dr. Projektni zadatak ima ulogu definirati sve detalje, te dati sve osnovne smjernice potrebne za projektiranje željenog sustava. Osim tehničkih detalja kvalitetan projektni zadatak mora definirati i ekonomske, vremenske i pravne pojedinosti 49

54 potrebne za realizaciju projekta. Mora definirati rokove izrade pojedinih faza, a time i cijelog projekta, a treba sadržavati i sve ostale podatke koji mogu biti važni za izradu kvalitetnog projekta, te kvalitetnu realizaciju željenog cilja. Projektni zadatak definira naručitelj odnosno investitor. S obzirom da o kvaliteti projektnog zadatka uvelike ovisi konačna kvaliteta realizacije projekta veoma je poželjno da ga izrađuje projektant stručan za područje struke koja je tema projekta. Projektni zadatak je temelj svega pa se s pravilom se kaže da je osnovni dokument projekta. Tehnički opis ima ulogu opisati projektirani sustav. Opisati sve bitne sastavne dijelove projekta, te sve radnje i tehnološke procese koji se pojavljuju pri konačnoj realizaciji projekta. Kvalitetom i stručnošću pri izradi tehničkog opisa direktno se utječe na konačnu kvalitetu realizacije projekta. Popis važećih zakona i normi je sastavni dio projekta. Pridržavanje određenih zakona i normi kako kod projektiranja, tako i kod realizacije projekta ima za cilj osigurati potrebnu kvalitetu i funkcionalnost konačnog cilja projekta, a što će se postići na taj način da se za opremu predviđenu projektom tokom gradnje, te puštanja u rad, kontrolom dokaže funkcionalna ispravnost prema važećim zakonima, propisima i standardima i to u pogledu pouzdanosti, mehaničke otpornosti i stabilnosti, sigurnosti u slučaju požara, da ne ugrožava zdravlje ljudi, ne stvara preveliku buku i vibracije, štedi energiju i da se što bezbolnije uklopi u prirodni okoliš. Vrlo je bitno da projektant i sudionici u gradnji redovito prate aktualne zakone, te prate izmjene i dopune aktualnih zakona i normi. Neki od bitnih zakona i normi kojih se je potrebno pridržavati kod projektiranja i realizacije PON mreža su: 1. Zakon o prostornom uređenju i gradnji (Narodne novine 76/07) 2. Zakon o elektroničkim komunikacijama (NN 73/08) 3. Pravilnik o tehničkim uvjetima gradnje i uporabe telekomunikacijske infrastrukture (NN 88/01) 4. Pravilnik o javnim telekomunikacijama u nepokretnoj mreži (NN 58/95) 5. Uputa za projektiranje i gradnju DTK (HPT,VII/97) 6. Uputa za planiranje pristupnih telekomunikacijskih mreža (HT, 12/2000) 50

55 7. Pravilnik o tehničkim pregledima u telekomunikacijama (NN 7/05) 8. Pravilnik o električnoj opremi namijenjenoj za uporabu unutar određenih naponskih granica (NN 135/05) 9. Pravilnik o EMC (NN 16/05) 10. IEC : Optical fibre cables 11. ITU-T G Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid 12. ITU-T G Spectral grids for WDM applications: CWDM wavelength grid 13. ITU-T G.652 Characteristics of single-mode optical fibre and cable 14. ITU-T G.655 Characteristics of a non-zero dispersion shifted single-mode optical fibre and cable 15. Zakon o arhitektonskim i inženjerskim poslovima i djelatnostima u prostornom uređenju i gradnji (NN 152/08) 16. Zakon o zaštiti od požara (Narodne novine RH br. 58/93, 33/05, 107/07) 17. Zakon o zaštiti na radu (Narodne novine RH br. 59/96 i 94/96, 114/03) 18. Zakon o zaštiti prirode (Narodne novine 70/05) 19. Zakon o zaštiti okoliša (Narodne novine 110/07) U prilozima se kao primjer dokumentacije sustava nalaze primjeri blok sheme, situacijskog prikaza (M1:1000) i sheme niti svjetlovodnog kabela PON mreže jednog manjeg stambenog naselja. 51

56 7. ZAKLJUČAK Upravo sad smo svjedoci naglog porasta implementacija FTTx rješenja u svijetu, pa i kod nas. Optički kabeli se svakodnevno masovno polažu, te se koristi svaki slobodni fizički put, bilo da se radi o kabelskoj kanalizaciji, direktnom ukopavanju ili zračnome polaganju. Čak i poduzeća kojima nisu pružanje telekomunikacijskih usluga primarna djelatnost s razvijenom sebi svojevrsnom specijalnom infrastrukturom pokušavaju naći tehničku mogućnost polaganja optičkog kabela i pružanja komunikacijskih usluga. Novo položeni kilometri optičkog kabela uz željezničke pruge, autoceste, plinovode ili energetske dalekovode, a sutra već i unutar izljevnih kanalizacijskih kolektora, svjedoče o velikoj potrebi za prijenosnim pojasom kako u svijetu tako i u Hrvatskoj. Svakodnevno se reklamiraju nove komunikacijske i multimedijalne usluge, a optičke mreže su se opravdano nametnule kao najkvalitetnije telekomunikacijsko rješenje. I stoga je ovim diplomskim radom opisano planiranje, te opisani potrebni elementi i postupci za izvedbu pasivne optičke mreže (PON) kao trenutno naprihvatljivije širokopojasno rješenje. 52

57 LITERATURA [1] InfoTrend, Prvi hrvatski poslovni časopis za informatiku, br: 145/12/2006 [2] Fiber Optic Cable System Installation, Eric R. Peterson, Delmar Publishers [3] ITU-T Recommendation G.983.1, Broadband optical access systems on Passive Optical Networks (PON), 01/2005 [4] WDM tehnologija u razvoju optičkih pasivnih mreža, doc.dr.sc. Winton Afrić [5] Strukturno kabliranje planiranje, projektiranje, izvođenje i održavanje, FER ZESOI/LS&S Zagreb, siječanj [6] [7] [8] [9] [10] NBG Fiber Optic GMBH, Modular Cable System [11] Sustavi strukturnog kabliranja, II dio: Svjetlovodni (pod)sustavi, EDZ Zagreb [12] Tehnička dokumentacija za svjetlovodne kabele, Elna kabel [13] Uputa za projektiranje i gradnju distributivne telekomunikacijske kanalizacije (DTK), Hrvatska pošta i telekomunikacije, srpanj

58 SUMMARY Fast flow and large amounts of data are getting more important in industry, in office operation, and in a variety of contemporary video and communication services that are integral and indispensable part of everyday life within the home. To access desired data, and use preferred services, requires us instant access to remote databases. Huge amount of data that needs to be transferred with high-speed to users, extremely loads wire (copper) transmission links, even beyond their capabilities. Increasing speed and capacity of wire (copper) media for the higher information transfers, would be extremely expensive, and over certain limits probably impossible. The real answer for these problems are optical communications. Because of these reasons, this diploma thesis deals with the planning, design and implementation of passive optical network, which imposes itself as best broadband solution. 54

59 PRILOZI 1. Blok shema svjetlovodnog kabela 2. Situacijski prikaz svjetlovodnog kabela (M1:1000) 3. Shema niti svjetlovodnog kabela 55

60