światłowody wchodzą pod strzechy

18
Strefa
instalatora
Dipol S.J.
ul. Ciepłownicza 40, 31-587 Kraków
tel.: 12 644-57-18
faks: 12 686-30-17
[email protected]
www.dipol.com.pl
Światłowody
wchodzą pod strzechy
Instalacje
bazujące na
światłowodach już od kilku lat
zyskują coraz większą popularność.
Dostępność urządzeń pozwalających na
konwersję sygnałów elektrycznych na optyczne
oraz ich cena w połączeniu z zaletami transmisji za
pomocą włókien światłowodowych, wśród których
można wymienić galwaniczną separację urządzeń
oraz możliwy do osiągnięcia dystans transmisji,
powodują, że kable światłowodowe można spotkać
w sieciach LAN, instalacjach monitoringu
analogowego i IP, a ostatnio coraz częściej
w zbiorczych instalacjach telewizji
naziemnej, a nawet systemach
alarmowych.
Obowiązująca od ponad dwóch lat nowelizacja rozporządzenia Ministerstwa Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej
w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny podlegać budynki i ich usytuowanie, w myśl której każdy nowy budynek zamieszkania zbiorowego oraz każdy budynek
użyteczności publicznej przeznaczony na
potrzeby oświaty powinien być wyposażony w instalację światłowodową, z pewnością
również przyczyni się do znacznego wzrostu
wykorzystania technik dostępowych bazujących na światłowodach, np. sieci xPON. Ze
względu na to, że obowiązujące przepisy nakazują wyposażenie obiektu w tego typu instalację niezależnie od tego, czy będzie ona
wykorzystana w przyszłości, umiejętność
jej projektowania, realizacji i weryfikacji poprawności wykonania (pomiary) powinna
charakteryzować każdego świadomego instalatora, który na swój zawód patrzy w sposób przyszłościowy.
Światłowód
nie taki straszny (i drogi)
Z przedstawionych wyżej informacji wynika,
że niemal każdy instalator wcześniej czy później stanie przed zadaniem wykonania połączenia światłowodowego lub realizacji całej
instalacji bazującej na tym właśnie medium.
Ciągle w modzie pozostaje posiłkowanie się
zewnętrznymi firmami, które wyposażone
w profesjonalny sprzęt są w stanie wykonać
za nas większość prac. Problemami, z któ-
Kilka słów o ich łączeniu
rymi musi się zmierzyć osoba
chcąca wejść w świat instalacji
światłowodowych, są przede
wszystkim brak elementarnej
wiedzy teoretycznej i praktycznej, jak również konieczność zakupu narzędzi niezbędnych do realizacji nawet
najprostszych instalacji, których koszt wydaje się znacznie
większy od kosztu narzędzi niezbędnych do pracy przy innych
instalacjach
słaboprądowych.
Problem braku wiedzy można rozwiązać najprościej, zapisując się na
odpowiednie szkolenia. Udział w nawet
płatnym kursie z pewnością zwróci się z nawiązką. Niezwykle istotne jest, aby osoba dokonująca wyboru szkolenia zwróciła uwagę
na to, czy przewiduje ono również realizację
zagadnień praktycznych. Wiedza dotycząca
propagacji światła i zjawisk, jakie towarzyszą
transmisji wewnątrz włókna, jest istotna, ale
nie wystarczająca, jeśli nie podeprze się jej
chociaż dawką wiedzy praktycznej, na którą
może się składać umiejętność rozróżniania
oraz obróbki kabli, włókien, ich łączenie i co
bardzo ważne – układanie w przełącznicach
czy dedykowanych puszkach. Ta ostatnia
umiejętność okazuje się jedną z najważniejszych przy procesie realizacji instalacji światłowodowych.
Ci, którzy śledzą rynek branży światłowodowej, zauważyli z pewnością, iż wzrost popularności optyki w różnego rodzaju instalacjach wiąże się bezpośrednio z ogólnym
spadkiem cen. Tanieje wszystko – od kabli,
przez różnego rodzaju elementy pasywne,
na urządzeniach aktywnych kończąc. Co więcej, okazuje się, że rynek już dziś jest w stanie
zaoferować początkującemu w tej dziedzinie
instalatorowi wszystko, czego potrzebuje do
rozpoczęcia pracy ze światłowodami, przy akceptowalnej cenie.
Łączenie włókien
– spawy mechaniczne
Realizację niemal każdej instalacji światłowodowej można podzielić na trzy etapy: ułożenie przewodów, wykonanie zapasu okablowania z ułożeniem włókien w przełącznicach
oraz wykonanie połączeń z pigtailami (tzw.
systemy alarmowe nr 3, maj – czerwiec 2015
Spaw mechaniczny UltimodeFAST MS-1
umieszczony w puszce abonenckiej
spawanie). Największe koszty generuje etap
ostatni. Łączenie włókien światłowodowych
wymaga czasu, precyzji i odpowiednich narzędzi. Obecnie na rynku dominują dwie
metody spawania: mechaniczne i termiczne.
Każda z nich ma zarówno zalety, jak i wady,
z którymi powinien się zapoznać każdy początkujący instalator.
Zaletą spawania mechanicznego jest
względnie niższy koszt początkowy, jaki należy ponieść, aby przystąpić do pracy. Zaopatrzywszy się w podstawowe narzędzia,
tj. nożyce do kabli, stripper do ściągania powłok z włókien, gilotynę do cięcia włókien,
chusteczki bezpyłowe i odpowiedni alkohol,
instalator jest w stanie wykonać łączenie dowolnych włókien światłowodowych. Elementem niemal niezbędnym przy wykonywaniu
tego typu połączeń jest wizualny lokalizator uszkodzeń, dzięki któremu można osiągnąć lepsze parametry spawu. Do wad tego
rozwiązania należy zaliczyć jednostkowy
koszt spawu znacznie przewyższający koszty wykonania spawu termicznego, a także
znacznie mniejszą w stosunku do tej metody
powtarzalność parametrów połączenia (tłumienie, tłumienie odbić itd.). Choć deklarowana tłumienność większości dostępnych na
rynku spawów wynosi 0,15 dB, czyli tyle, ile
zwykło się zakładać w typowych systemach
światłowodowych dla połączenia zgrzewanego (w części z nich może być to 0,1 dB lub
zgodnie z życzeniem inwestora np. 0,05 dB),
to w praktyce parametr ten może osiągać
znacznie większe wartości. Niezwykle istot-
na jest tutaj praktyka instalatorska. Warto
nadmienić, że wyższe tłumienie nie musi od
razu oznaczać problemów. W połączeniach
punkt-punkt bazujących na mediakonwerterach lub modułach SFP i nieprzekraczających
kilkuset metrów zapas budżetu mocy często
jest w stanie „wybaczyć” nieprecyzyjne wykonanie spawu.
Znane są przypadki, w których poprawnie
działająca sieć LAN zawierała połączenia, których tłumienie sięgało kilku dB. Taka sytuacja
byłaby jednak niedopuszczalna w budynkowej instalacji FTTH. Tutaj obowiązujące przepisy ściśle regulują maksymalną tłumienność
toru światłowodowego od przełącznicy do
zakończenia w mieszkaniu, która może wynieść maks. 1,2 dB. Ograniczenie takie nie
jest stosowane bez powodu – w zyskujących
na popularności pasywnych sieciach xPON
budżet mocy, na który składa się tłumienie
całego toru transmisyjnego, jest sprawą kluczową. Może się okazać, iż nieprecyzyjnie
wykonany spaw uniemożliwi odbiór sygnału
jednemu bądź wielu abonentom.
Spawanie termiczne
– wybierz mądrze
Druga metoda łączenia włókien, bazująca
na wykorzystaniu tzw. spawarki, od strony
technicznej wiąże się z samymi korzyściami.
Czas wykonania połączenia będzie znacznie
krótszy, a jego parametry znacznie lepsze
w porównaniu do połączeń mechanicznych.
Obiegowa opinia, że koszt zakupu takiego
urządzenia jest bliski kosztowi zakupu nowego samochodu powoduje, że część osób nie
zagłębia się bardziej w ten temat, zamawiając
usługę spawania w firmach zewnętrznych.
Spawarka EasySplicer należy na najtańszych tego
typu urządzeń na rynku
19
a)
b)
Porównanie metod pozycjonowania do rdzenia rzeczywistego (a) oraz geometrycznego (b).
W pierwszym przypadku ewentualna niecentryczność włókna nie wpływa na jakość spawu,
w drugim natomiast wynikowe połączenie będzie obarczone znacznym tłumieniem.
Tymczasem spadki cen na akcesoria światłowodowe dotyczą również sprzętu do ich
łączenia. Oczywiście najwyższej klasy sprzęt
to niezmiennie wydatek kilkudziesięciu tysięcy złotych, ale tak, jak do przewożenia
materiałów budowlanych nie jest potrzebny
mercedes, tak do wykonywania prostych instalacji światłowodowych można zaopatrzyć
się w tańszą wersję spawarki. Jako instalację
„prostą” należy tutaj rozumieć instalację,
w której tor transmisyjny będzie liczył maks.
kilka spawów oraz nie będzie to instalacja
związana z dużymi projektami operatorskimi.
Okazuje się, że najtańszą na rynku spawarkę
można dziś kupić w cenie niewiele przekraczającej cenę dobrej klasy miernika telewizji
naziemnej i satelitarnej.
Cena to oczywiście tylko jeden z czynników
decydujących o końcowym wyborze spawarki. Świadomy zakup powinien zostać
poprzedzony odpowiedzią na pytania dotyczące przyszłego wykorzystania urządzenia.
Kluczowa jest m.in. liczba wykonywanych
spawów podczas jednej instalacji, jak również
liczba połączeń w cyklu miesięcznym/rocznym. Instalator regularnie wykonujący od
kilkudziesięciu do kilkuset spawów podczas
jednej instalacji powinien skierować uwagę
na urządzenia droższe cechujące się z reguły większą pojemnością akumulatora oraz
krótszym czasem wykonania spawu, który na
pierwszy rzut oka może wydawać się nieistotny. Warto jednak zauważyć, że kilkadziesiąt
sekund zaoszczędzone przy wykonywaniu
jednego połączenia urośnie do kilkudziesięciu minut w przypadku spawania średniej
wielkości przełącznicy. Spawarka, oprócz
szybszego zgrzewania włókien oraz osłon
spawów, może również oferować udogodnienia w postaci automatycznego gromadzenia
ścinków włókien po ich docięciu. Niuans ten
znacznie skraca całkowity czas pracy instalatora. Osoba wykonująca od kilku do kilkudziesięciu spawów miesięcznie powinna wybierać
między tańszymi modelami, ponieważ tutaj
czas wykonywania jednego połączenia nie
będzie istotny w odniesieniu do całości czasu
pracy.
Istotną kwestię stanowią warunki, w jakich
urządzenie będzie używane. Część spawarek
(niekoniecznie tych najtańszych) jest wyposażona w lustra, które mogą parować podczas
pracy w trudnych warunkach, skutecznie
uniemożliwiając spawanie.
Pozycjonowanie włókien
– diabeł tkwi w szczegółach
Wszystkie wymienione parametry i cechy
spawarek mogą okazać się istotne, jednak
największy wpływ na ich cenę i jakość wykonanych spawów ma sposób, w jaki urządzenie dokonuje pozycjonowania włókien.
Można tu wymienić dwie podstawowe metody pozycjonowania: „do rdzenia” oraz „do
płaszcza”. W pierwszej z nich urządzenie, dokonując serii powiększeń, szuka rdzeni obu
włókien, a następnie za pomocą wbudowanych silników pozycjonuje włókna tak, aby
oba rdzenie znalazły się idealnie naprzeciw
siebie. Metoda ta jest najlepsza w punktu widzenia parametrów otrzymywanego spawu,
a także gwarantuje poprawność połączenia,
gdy spawamy włókna różnych producentów
lub gdy nie są one idealne (rdzeń przesunięty względem środka włókna). Spawarki
tego typu powinny być używane w instalacjach obejmujących duże sieci operatorskie.
W mniejszych systemach są akceptowalne
inne metody.
Sprawą bardzo istotną, a często pomijaną zarówno przez sprzedawców, jak i producentów
sprzętu (dotyczy to głównie spawarek produkowanych w Chinach) jest fakt, iż większość
oferowanych modeli opatrzonych informacją o możliwości pozycjonowania do rdzenia
nie funkcjonuje dokładnie tak, jak opisano
to wyżej. Urządzenia te (często kilkakrotnie
tańsze od odpowiedników japońskich czy
koreańskich) wykorzystują do pozycjonowania tzw. rdzeń geometryczny. Rdzeń ten jest
wyznaczany przez odpowiednie układy optyki i oprogramowanie dokonujące analizy obrazu i zawsze będzie umiejscawiany w środku
włókna. Jak łatwo się domyślić, pokryje się on
z rdzeniem rzeczywistym wtedy, gdy spawane włókna nie będą odbiegały od przyjętych
standardów i nie będzie w nich występował
problem niecentryczności. W przeciwnym
razie spawanie do rdzenia geometrycznego
może skutkować parametrami gorszymi od
parametrów połączeń bazujących na drugiej
metodzie, tj. „do płaszcza”, charakteryzującej tańsze modele spawarek. Część spawarek przy łączeniu włókien wielomodowych
(większe prawdopodobieństwo niepokrycia
się rdzenia geometrycznego i rzeczywistego)
i automatycznym wyborze trybu spawania
wybierze metodę „do płaszcza” jako tę pewniejszą.
systemy alarmowe nr 3, maj – czerwiec 2015
20
Strefa
instalatora
Metoda pozycjonowania bazująca na wzajemnym ułożeniu włókien do płaszcza
znakomicie sprawdzi się w instalacjach,
w których tor transmisyjny będzie liczyć nie
więcej niż kilka spawów. Nie oznacza to, że
połączenia wykonane urządzeniami bazującymi na tej technice będą zawsze gorsze.
W zdecydowanej większości sytuacji spawanie do płaszcza da wyniki bardzo zbliżone
do spawania do rdzenia rzeczywistego. Różnice mogą się pojawić wówczas, gdy instalator będzie próbował połączyć bardzo stare
włókna lub najtańsze włókna o wątpliwej
jakości. Dzisiaj to już rzadkość. Proces technologiczny związany z produkcją włókien
światłowodowych jest na tyle zaawansowany, że coraz trudniej (na szczęście) natknąć
się na kable słabej jakości. Biorąc pod uwagę
ten fakt oraz to, że spawarki pozycjonujące
do płaszcza są niezwykle atrakcyjne cenowo, warto rozważyć zakup tego typu urządzenia.
Reasumując, spawarki z pozycjonowaniem
do płaszcza mogą być stosowane z powodzeniem w instalacjach FTTH, w których zgodnie z normami tłumienie toru budynkowego
nie może przekroczyć 1,2 dB, jak również we
wszystkich sieciach światłowodowych, w których na trasie urządzenie – urządzenie wykonuje się nie więcej niż kilka spawów. Mogą to
być sieci LAN, sieci CCTV czy kilkukilometrowe połączenia punkt-punkt.
Zdjęcie
powłoki 250 μm
1
Docięcie włókna
3
W przypadku, gdy instalator będzie wykonywał setki lub tysiące spawów miesięcznie, zaleca się zainwestowanie w najdroższy sprzęt,
bazujący na centrowaniu do rdzenia rzeczywistego i oferujący wiele innych udogodnień,
takich jak liczba cykli spawania na jednym ładowaniu akumulatora itp.
Trochę praktyki
Niezależnie od wyboru spawarki proces łączenia włókien przebiega podobnie. Składa się na
niego szereg czynności. Pierwszą jest zdjęcie
powłok włókien: 250 μm oraz, jeśli występuje,
900 μm; zawsze operujemy na powłoce płaszcza o średnicy 125 μm, niezależnie od rodzaju spawanych włókien. Następnie konieczne
jest wyczyszczenie włókien alkoholem izopropylowym (zwykle za pomocą chusteczek
bezpyłowych lub bawełnianych wacików higienicznych) oraz docięcie włókien obcinarką
(gilotyną). Ostatnia czynność jest niezwykle
istotna – ważne jest zarówno zapewnienie
odpowiedniej długości docinanego włókna
(w większości przypadków instalator nie musi
nic odmierzać, ponieważ konstrukcja gilotyny
umożliwia automatyczny dobór odpowiedniej długości), jak i to, aby czoło włókna było
ucięte (łamane) pod idealnym kątem prostym.
W praktyce spawarki akceptują pewne odchyłki od kąta prostego (około 1°), niemniej jednak
lepiej docięte włókno zaowocuje lepszym
z punktu widzenia parametrów połączeniem.
Czyszczenie
włókna
Ścinki trafiają
do specjalnego
pojemnika
2
4
Odchyłki kątów przy docięciu włókna nie przekroczyły w tym przypadku 0,4°
Szacowane tłumienie spawu: 0,03 dB
Należy pamiętać, że rozregulowane obcinarki
są jedną z częstszych przyczyn gorzej wykonanych spawów.
Po umieszczeniu włókien w spawarce następuje proces weryfikacji poprawności wykonanych wcześniej czynności – w przypadku
zbyt dużego zabrudzenia czoła włókna lub
jego nieprawidłowego docięcia urządzenie
nakaże ponowne przygotowanie włókien.
Kiedy wszystko jest w porządku, następuje
proces łączenia włókien za pomocą łuku elektrycznego (zgrzewanie/spawanie), a tuż po
nim test wytrzymałości spawu i oszacowanie
wartości jego tłumienia. Należy wspomnieć,
że wyznaczone przez spawarki wartości tłumienia spawów należy traktować orientacyjnie, ponieważ są one wyznaczane wyłącznie
na podstawie analizy obrazu. Profesjonalne
podejście nakazuje każdorazowo wykonać
osobne testy i weryfikację tłumienia spawów
przy transmisji w obu kierunkach. Niezbędne
do tego będzie stabilne źródło światła oraz
miernik mocy optycznej. Oczywiście w przypadku mniejszych systemów lub tych, w których setne czy nawet dziesiąte części tłumienia nie są aż tak istotne, można uprościć
postępowanie, bez dodatkowych pomiarów.
Proces łączenia włókien trwa zwykle od kilku
do kilkunastu sekund. Po nim musi być wykonany ostatni krok – zgrzewanie osłony spawu
w osobnym lub zintegrowanym ze spawarką
piecyku. Świeżo wykonany spaw jest delikatny i zawsze wymaga dodatkowego zabezpieczenia. Termokurczliwe osłony spawów
spełniają tę funkcję, jak również pozwalają na
łatwe umieszczanie łączonych włókien w kasetach spawów. 
systemy alarmowe nr 3, maj – czerwiec 2015