Optikai passzv ptelemek HTE Kbeltelevzis Szakosztly a Vteltechnikai
Optikai passzív építőelemek HTE Kábeltelevíziós Szakosztály, a Vételtechnikai Szakosztály valamint a Média Klub Kaiser Ferenc - 2016. szeptember 27.
Bevezetés • • Optikai hálózatokról általánosságban Optikai fényvezető szálak Optikai kábelek Optikai csatlakozók Optikai teljesítményosztók Szűrők, multiplexerek, demultiplexerek Optikai rendezők (ODF) Optikai kötéslezáró szerelvények
Optikai hálózatokról általánosságban Pont – pont és pont – multipont technológia P-P • Közvetlen kapcsolat a központ és a végpont (előfizető) között • Dedikált sávszélesség minden végpontnak (szükség esetén könnyen növelhető) • Sok optikai szál szükséges • Minden végponthoz tartozik a központi oldalon egy aktív port P-MP • Több (felhasználói)végpont osztozik egy optikai szálon • Több (felhasználói)végpont osztozik egy adott sávszélességen • Kevesebb aktív eszköz a központi oldalon, ezáltal alacsonyabb energiafogyasztás • Kevesebb optikai szálat kell kifejteni, ezáltal kisebb a helyigény • Olcsóbb lehet, mint a pont – pont hálózat
Optikai hálózatokról általánosságban A P-MP összeköttetés egyik fajtája az FFTX. De mit is takar az FTTX kifejezés? • FTTB (Fibre to the Building) – fényvezető szállal az épületig, • FTTC (Fibre to the Curb) – fényvezető szállal a járdáig, • FTTCab (Fibre to the Cabinet) – fényvezető szállal a nagyelosztóig, • FTTH (Fibre to the Home) – fényvezető szállal a lakásig, • FTTP (Fibre to the Premises) – fényvezető szállal a helyiségig • …. . • …… • FTTX a fentiek közül bármelyik
Optikai fényvezető szálak Az optika kábelek talán a legfontosabb építőelemei a passzív optikai hálózatoknak; és az optikai kábelek elemi szálból illetve szálakból készülnek. Elsőként nézzük meg, hogy milyen optikai szálak a legelterjedtebbek.
Optikai fényvezető szálak A szál felépítése: A szál áll egy magból, héjból (bevonatból) és egy védőrétegből. A mag és a héj gondoskodik a fény vezetéséről, amely a teljes belső visszaverődés jelenségén alapszik. Hogy az optikai szálból ne tudjon a fény kilépni, a mag és a héj törésmutatója eltérő, mégpedig úgy, hogy a héj törésmutatója alacsonyabb. A mag germánium dioxiddal adalékolt kvarcüveg. A héj tiszta (adalékmentes) kvarcüveg. Így valósul meg a teljes belső visszaverődés jelensége. A szálon található még egy külső mechanikai védelmet biztosító réteg is.
Optikai fényvezető szálak Multi-modusú (MM) és egyszeres modusú (SM) fényvezető szálak közötti különbség: Az alapvető különbség a magban zajló fénytovábbítás a módjából fakad. Mivel az MM szál magjának átmérője viszonylag nagy, ezért többféle módon képes a fény továbbítására. A legjobban az alábbi ábra tudja szemléltetni:
Optikai fényvezető szálak Az MM szál magja 50 -100 um között szokott lenni, de tipikus érték az 50 um és 62, 5 um. A viszonylag nagy magátmérő lehetővé teszi, hogy 850 nm vagy 1310 nm-es nyalábok továbbítását is. Az SM szál magátmérője 8, 3 és 10 um között található, de a legelterjedtebb magátmérő a 9 um. A szálak tervezésekor általában az 1310 és 1550 nm-es hullámhossz kerül preferálásra. Az SM szállal áthidalható távolság (az MM szálhoz képest) akár 50 szeres is lehet. Az SM szálak diszperziós minimuma 1300 és 1320 nm közé esik.
Optikai fényvezető szálak A távközlésben döntően az SM szálakat használjuk, ezért a továbbiakban ezt a típust részletezem. Több szabványosítással foglalkozó testület is igyekezett a paramétereket egyfajta szabványba, ajánlásba foglalni (IEC-SMF, ITU és TIA), az ITU-T leírás legelterjedtebb és legnépszerűbb, azon belül is a G. 652 és a G 657. A G. 652 D jelű szálak a legelterjedtebbek és egy–két alapvetőbb jellemzői (a teljesség igénye nélkül) • Csillapítás: <= 0. 4 d. B @1310 - 1625 nm, <= 0. 3 d. B @ 1550 nm • Cable cut-off wavelength: 1260 nm • Macrobend loss : <=0, 1 d. B @ radius: 30 mm @ turn: 100
Optikai fényvezető szálak A G. 652 D jelű szál nem alkalmas a kis hajlítási sugarú szerelésekre, ezért kifejlesztésre kerültek G. 657 jelű szálak, amelyeknek időközben négy alfaját is tartalmazza az ITU-T leírás. A minimális hajlítási sugár jellemzőt a legjobban az alábbi ábra mutatja:
Optikai kábelek Az optikai kábeleknek szinte végtelen fajtája létezik, éppen ezért a teljesség igénye nélkül említeném meg a legelterjedtebbeket. Pigtail kábelek, amelyeknek az egyik vége csatlakozóval szerelt, a szál lehet G. 652 D vagy valamelyik G 657. A szál védelmét sok esetben egy 0, 9 mm kis csövecske is szolgálja (loose tube). Patchcord kábelek, amelyeknek mindkét végén csatlakozók találhatók, a szál itt is lehet G. 652 D vagy valamelyik G 657. A szál védelméről legtöbb esetben aramid erősítés is gondoskodik, a kábel külső átmérője általában 2 vagy 3 mm.
Optikai kábelek – pigtail és patchcord kábelek
Optikai kábelek – kültéri kábelek – föld alatti kábelek Kültéri kábelek. Ezek kialakítása szinte végtelen. Az MLT (Multi Loose Tube Cables), azt jelenti, hogy optikai szálak pászmacsövekben találhatók, míg az UT (Uni Tube) szerkezetű kábelek esetében a szálak nem pászmacsövekben helyezkednek el. A kábeleket még rendeltetési helyük szerint is osztályozhatjuk, úgy mint behúzó kábelek (amelyeket béléscsőbe húzunk be), ezt angolul duct kábelnek hívjuk, a földalatti kábeleknek van egy másik válfaja is, a páncélkábel (Armored), amelyben van a köpeny alatt egy mechanikai védelmet szolgáló erősítés is.
Optikai kábelek – földalatti kábelek
Optikai kábelek - légkábelek A légkábeleknek is két alapvető típusa van, az ún. Fig 8 -as kábel, ahol a kábel öntartásáról egy feszítőszál gondoskodik és az alakjáról kapta a nevét, a keresztmetszete egy 8 -as formát mintáz. A másik legelterjedtebb típus az ADSS (All-Dielectric Self. Supporting), itt általában a szálak tehermenetesítéséről egy aramid köteg gondoskodik, amely a köpeny alatt körkörösen található. A Fig 8 -as kábel esetében egy nokia lakat, béka vagy csipesz gondoskodik a felfüggesztésről, míg az ADSS kábel esetében pedig egy spirál formájú függesztő illetve feszítő szerelvény.
Optikai kábelek - légkábelek
Optikai kábelek – FTTX kábelek A kábeleket osztályozhatjuk még felhasználási mód szerint is, így lehet dropkábel vagy FTTX kábel is. Az optikai dropkábel esetében lehet öntartós változat is. Ez esetben a feszítőszál általában acélszál, amely leválasztható, a szál védelméről általában két erősítő szál gondoskodik. Ezen kábeleket (szintén a keresztmetszetük miatt), szokták butterfly kábelnek is nevezni. Az FTTX kábelek esetében a kábel keresztmetszete nem kör, hanem lapos vagy elliptikus. A kábel közepén található az egy, esetleg két pászmacső, amelyben találhatóak a szálak és a keresztmetszet elvékonyuló vége felé a teherhordó szál. A teherhordó szálak (FRP Fibre-reinforced plastic) is számtalan fajtája létezik, például, GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer), KFRP (Kevlar™ (Aramid) Fiber-epoxy Reinforced Plastic).
Optikai kábelek – FTTX kábelek
Optikai csatlakozók Az optikai csatlakozók illetve csatlakozások szintén kiemelt építőelemei a hálózatnak. Különböző elvárásoknak való megfelelés miatt igen sok féle csatlakozó terjedt el. Az idő rövidségére való tekintettel csak a legismertebbeket szeretném bemutatni. A csatlakozás lényege, hogy optikai elemi szálak fizikai kontaktusban vannak egymással, ellentétben a hegesztéses (fúziós) kötéssel. A csatlakozó végén - ahol fizikai kontaktus keletkezik - található egy befogadó eszköz, amit ferrule-nek neveznek, ebben található az optikai elemi szál. Ha azt a szál tengelyére merőlegesen polírozzák, akkor beszélünk PC „csiszolásról”. Ha az nem merőleges, akkor APC „csiszolásról” beszélünk.
Optikai csatlakozók Számtalan esetben szükséges lehet az APC csiszolás, mert a PC csiszolású kontaktusnak kicsi a reflexiós csillapítása (-30 d. B tipikusan), míg az APC csiszolásnál a jellemző érték -60 d. B. A PC csiszolás alacsonyabb reflexiós értéke abból adódik, hogy fizikai kontaktusnál visszaverődés keletkezik és annak iránya – a merőleges becsapódás okán - a fő iránnyal ellentétes (180°). Az APC esetében a nem merőleges becsapódás miatt a visszavert nyaláb nem a szálba verődik vissza. Például a televíziós jelátvitelre minden esetben APC-t kell alkalmazni! A hagyományos merőleges csiszolást is fejlesztették és alakult ki a „Super Physical Contact” SPC illetve „Ultra Physical Contact” UPC-ra itt a reflexiós csillapítás -40/-50 d. B. Ez SM (single/mono modus) esetén igaz. MM (multi modus) esetében csak derékszögű csiszolást alkalmaznak.
Optikai csatlakozók Ha egy ferrulét megnézünk, akkor akár szabad szemmel is betudjuk azonosítani. APC (Angled Physical Contact) PC (Physical Contact)
Optikai kábelek – Optikai csatlakozók Az optikai csatlakozók másik jellemzője a típus, a legelterjedtebb típusok: SC Euro 2000 FC ST LC
Optikai csatlakozók A csatlakozók továbbá lehetnek simplex (SX) vagy duplex (DX) kialakításúak is. A DX típust általában ott használjuk, ahol kisebb a helyigény illetve nagyon fontos, hogy a két szál még véletlenül se cserélődjön fel (pl. TX/RX). A csatlakozások esetében, mivel fizikai kontaktusról beszélünk, itt mindig tökéletesen tiszta felület szükséges. Nagy optikai teljesítmények esetében egy szennyezett felület a csatlakozó beégését okozhatja.
Optikai teljesítményosztók Kétségkívül az optikai hálózat szintén kiemelkedő fontosságú passzív építőeleme az optikai teljesítményosztó. Most az osztók közötti eligazodásban szeretnék segíteni. Az FBT (Fused Biconical Taper) az egyik legelső technológiák közé sorolható. Termikus kötés biztosítja az optikai kontaktust a két optikai elemi szál között. A termikus kötés jellemzőivel lehet a kötés paramétereit beállítani, ami arányos az optikai tulajdonságokkal.
Optikai teljesítményosztók Ezzel a technológiával lehet legkönnyebben megvalósítani pl. az aszimmetrikus osztásokat vagy a nem kettő hatványaira visszavezethető osztásokat elkészíteni. A teljesítmények arányát a termikus kötés jellemzői határozzák meg (L és d távolság). A pontosabb és reprodukálhatóbb gyártás során a kötés közvetlen közelében a hő közlésekor az elemei szálakat kissé egymásba is tekerik és a pontos csillapítási érték beállításakor a szálakat meghúzzák.
Optikai teljesítményosztók A sík struktúrájú optikai áramkörök leginkább a nyomtatott huzalozási lemezekre (NYÁK) vagy a szilícium alapú monolit integrált áramkörökre hasonlítanak. Ezeket Planar Lightwave Circuit (PLC) osztóknak nevezzük
Optikai teljesítményosztók Egy szilícium dioxid (kvarcüveg) hordozóra litográfia segítségével alakítják ki a fényvezető csatornákat és kontaktusokat.
Optikai teljesítményosztók Ezzel a technológiával egy optikai chipben több osztót is el tudunk helyezni, azok sorba kapcsolásával, így könnyen, kis helyen és nem utolsó sorban költséghatékonyan lehet megvalósítani a nagy osztásszámú optikai osztókat is.
Optikai szűrők, multi- demulti- plexerek Az optikai átvitelen alapuló hálózatokon viszonylag hamar kiderült, hogy az átvinni kívánt információ mennyiség véges és a kapacitás lényegesen hamarabb elfogy, mint ahogy azt gondolták. Ennek áthidalására került kidolgozásra a hullámhossz-multiplexelés, közismertebb nevén a WDM. § Wavelength Division Multiplex (WDM) § Coarse Wavelenght Division Multiplex (CWDM) § Dense Wavelenght Division Multiplex (DWDM) Egy fényvezető szálban (és a többi építőelemben is) több hullámhosszon történik az átvitel. Ezzel a megoldással megsokszozható az átvitt információ mennyisége, további szálak felhasználása illetve telepítése nélkül.
Optikai szűrők, multi- demulti- plexerek Az x. WDM átvitel lényegét a szűrőt, a multi- és demultiplexert jól szemlélteti az alábbi ábra. Az előadás kerete meghaladja az eszközök részletes felépítését és technológiájának bemutatását.
Optikai rendezők, kötéslezárók Az optikai kötésrendezők és lezárók nem tartoznak a klasszikus passzív építőelemek közé ugyanis közvetlen szerepet nem töltenek be az optikai jel továbbításában. Ennek ellenére használatuk fontos és elengedhetetlen része a hálózatépítő elemeknek. A klasszikus optikai hálózatokhoz képest az új rendszerekben a számos optikai végpont sok kifejtendő szálat jelent a központokban is, különösen P-P technológia esetében. Így az eddig megszokott, néhány száz helyett akár több (tíz)ezer szálat is végződtetni kell illetve csatlakoztatni szükséges az eszközökhöz.
Optikai rendezők A kulturált és áttekinthető állapot elérése érdekében a rendezők és a kifejtők alkalmazása elkerülhetetlen. Egyes esetekben kültéri rendezőkre is szükség lehet.
Optikai rendezők
Optikai kötéslezárók Természetesen a kötéslezárók területén is jelentkeztek az új igények az újfajta hálózatokhoz, amelyhez a gyártók megpróbálnak igazodni. § § Nagy szálszámú kábelbemenet Csatlakozó, osztó elhelyezése a dobozon belül Előreszerelt illetve helyszínen szerelt csatlakozók fogadása Utólagos csatlakoztatás lehetősége – mechanikus kábeltömítések § Egyszerű, kisméretű végződtető, elosztó dobozok beltérre § Mikrocsövek fogadása a kábelportokon § Szétosztó és elosztódobozoknál a lékelhetőség
Optikai kötéslezárók Az optikai kötéslezáró az optikai kábelkötések (egyenes, leágazó, elágazó stb) elhelyezését és védelmét biztosítják. Az optikai kötéslezárók elhelyezhetők a föld alatt kábelaknákban (szekrényben) esetleg közvetlenül földbe helyezve, vezetékoszlopra, falra esetleg kültéri szekrénybe (bálványba) szerelve. Az optikai kötéslezárók lehetnek dóm vagy búra, egyenes és kád és az új hálózati struktúrához igazodóan FTTX típusúak. § Dóm vagy búra típusú optikai kötéslezáró: a kötéslezáró henger alakú, a kábelek ki- és bemeneti nyílása(i) a kötéslezáró alaplapján helyezkednek el. Talán ez a legelterjedtebb típus és célszerű függőlegesen elhelyezni.
Optikai kötéslezárók § Egyenes vagy soros típusú optikai kötéslezáró: téglatest alakú (régebbi típusúak lehettek henger alakúak is), a kábelek ki és bemeneti nyílása(i) a téglatest szemben lévő oldalain helyezkednek el. § Kád típusú optikai kötéslezáró: téglatest alakú, a kábelek ki és bemeneti nyílása(i) a téglatest egyik oldalán helyezkednek el. § FTTX elosztó, leágazó, szétosztó és előfizetői dobozok. Talán ebben a témakörben a legnagyobb a kínálat. Az egyre jobban szaporodó hálózatok különböző igényeihez igazodva a gyártók különféle megoldásokat alkalmaznak. Több esetben a funkciókat kombinálják.
Optikai kötéslezárók
FTTX elosztó, leágazó és előfizetői dobozok
FTTX elosztó, leágazó és előfizetői dobozok
Köszönöm a figyelmet ! Kaiser Ferenc KT-Electronic Kft. H-2040 Budaörs, Gyár u. 2 Tel: +36 (23) 503 -867 e-mail: k. ferenc@kte. hu
- Slides: 40