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.

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU POLITEHNIČKI SPECIJALISTIČKI DIPLOMSKI STRUČNI STUDIJ

Specijalizacija elektrotehnika

Krešo Miljan

JMBAG: 0035107509

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.

1

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.

2

SADRŽAJ

SAŽETAK ................................................................................................................... 1

SADRŽAJ ................................................................................................................... 2

POPIS KRATICA ....................................................................................................... 3

POPIS TABLICA ........................................................................................................ 4

POPIS SLIKA ............................................................................................................. 5

1. UVOD ..................................................................................................................6

2. PON I TEHNOLOŠKE IZVEDBE PON-a .............................................................. 8

2.1. PTPF (Point To Point Fiber) optičke mreže ................................................... 8 2.2. Tehnološke izvedbe PON-a ........................................................................ 10 2.3. Primjena WDM tehnologija u pasivnim optičkim mrežama .......................... 13

2.3.1. CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) ............................... 14 2.3.2. DWDM (Dence Wavelength Division Multiplexing) ................................ 15

2.4. Proračun PON-a .......................................................................................... 16 2.4.1. Proračun gušenja (gubitak snage) ......................................................... 16 2.4.2. Proračun prijenosne širine ..................................................................... 18

3. ELEMENTI PASIVNE OPTIČKE MREŽE ........................................................... 20

3.1. Svjetlovodni kabeli ...................................................................................... 20 3.1.1. Podjela sjetlovodnih kabela prema modu rada i indeksu loma ............. 20 3.1.2. Podjela sjetlovodnih kabela prema broju svjetlovodnih niti i vrsti vanjskog

omotača ................................................................................................. 23 3.1.3. "Color code" kabela ............................................................................... 25 3.1.4. Mehaničke karakteristike kabela ............................................................ 26 3.1.5. ITU-T standardi - preporuke .................................................................. 27

3.2. Optičke spojnice .......................................................................................... 28 3.2.1. Vrste svjetlovodnih nastavaka ............................................................... 30

3.3. Svjetlovodni konektori ................................................................................. 31 3.3.1. Vrste svjetlovodnih konektora ................................................................ 32

3.4. Pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupler/Splitteri) ............................... 34 3.5. Distributivna kabelska kanalizacija .............................................................. 35

3.5.1. Rov kabelske kanalizacije ...................................................................... 35 3.5.2. Kanalizacijske cijevi ............................................................................... 37 3.5.3. Kabelski zdenci ...................................................................................... 38 3.5.4. Uvlačenje svjetlovodnog kabela ............................................................ 40

4. MJERENJE SVJETLOVODNIH KABELA .......................................................... 42

5. SCENARIJ OTKLANJANJA SMETNJI I ODRŽAVANJE PON MREŽE ............ 44

6. DOKUMENTIRANJE OPTIČKOG SUSTAVA .................................................... 49

7. ZAKLJUČAK ...................................................................................................... 52

LITERATURA ........................................................................................................... 53

SUMMARY ............................................................................................................... 54

PRILOZI ................................................................................................................... 55

3

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

4

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] .................... 12

Tablica 3. Standardi za označavanje niti u SV kabelu .............................................. 25

Tablica 4. Mehaničke karakteristike kabela [12] ....................................................... 26

5

POPIS SLIKA

Slika 1. PTPF "Point To Point Fiber" pasivna optička mreža [1] ................................. 8

Slika 2. PON pasivna optička širokopojasna mreža [1] ............................................ 10

Slika 3. Raspored valnih duljina za CWDM [4] ......................................................... 14

Slika 4. Raspored valnih duljina za DWDM [4] ......................................................... 15

Slika 5. Prikaz optičke veze (duljine cca. 10km) za proračun gubitka snage ............ 16

Slika 6. Višemodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma [5] ............................ 20

Slika 7. Višemodni svjetlovod sa stalno promjenljivim indeksom loma [5] ................ 21

Slika 8. Jednomodni svjetlovod sa stepenastim indeksom loma [5] ......................... 22

Slika 9. Presjek 96 niti svjetlovodnog kabela [12] ..................................................... 23

Slika 10. Svjetlovodna spojnica ................................................................................ 29

Slika 11. Vrste svjetlovodnih nastavaka ................................................................... 31

Slika 12. Spoj dva svjetlovodna konektora [5] .......................................................... 32

Slika 13. FC konektor [5] .......................................................................................... 32

Slika 14. SC konektor [5] .......................................................................................... 32

Slika 15. ST konektor [5]........................................................................................... 33

Slika 16. LC konektor [5] .......................................................................................... 33

Slika 17. PON mreža sa Splitterom u pasivnom čvoru [4] ........................................ 34

Slika 18. Pasivni optički sprežnici/rasprežnici (Coupleri/Splitteri) ............................. 35

Slika 19. Presjek rova kabelske kanalizacije ............................................................ 36

Slika 20. Cijevi i spojnice za kabelsku kanalizaciju [10] ............................................ 37

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

Slika 22. Shematski prikaz upuhivanja kabela [11] ................................................... 40

Slika 23. Uređaj za mjerenje svjetlovodnih kabela (OTDR) ...................................... 43

Slika 24. Zamjena cijele kabelske dužine ................................................................. 45

Slika 25. Korištenje rezevne petlje za sanaciju ......................................................... 46

Slika 26. Novi nastavak u novom zdencu ................................................................. 47

Slika 27. Novi nastavak u postojećem zdencu .......................................................... 48

6

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

7

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.

8

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

9

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.

10

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.

11

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 - - 2-3 dB 12 dB 30 km 40 km

-28 dB - 19 dB - 2-3 dB 9 dB 20 km 30 km

-28 dB - - 22 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]

12

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.

13

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

14

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.

2.3.1. CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

Ovaj način multipleksa omogućava nam multipleks sa rijetkim rasporedom valnih

duljina. Prema preporuci ITU-T G 694.2 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

15

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.

2.3.2. 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.694.1 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.

16

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.

2.4.1. 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

17

dBPILILnILnLP SMSPSSKKFSVuk 3061905,0*43,0*610*3,0*** =++++=++++= α

SVukP - ukupni gubici [dB]

Fα - slabljenje svjetlovodne niti [dB/km]

L - duljina svjetlovodne niti [km]

Kn - broj konektora

KIL - gubici konektora [dB]

Sn - broj zavarnih spojeva

SIL - gubici zavarnih spojeva [dB]

SPIL - gubici sprežnika [dB]

SMP - 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.

dBdBmdBmPPP RXTXA 35)40(5minminmin =−−−=−=

minAP - raspoloživa snaga

minTXP - snaga na izlazu predajnika [dBm]

minRXP - osjetljivost prijemnika [dBm]

Glavni uvjet za ostvarenje prijenosa signala je da su ukupni gubici ( SVukP ) manji od

raspoložive snage ( minAP ).

minASVuk PP <

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.

18

2.4.2. 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:

2560Mbit/s1280 40)Mbit/s(20 x kanala 64 ÷=÷

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.

19

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.

20

3. ELEMENTI PASIVNE OPTIČKE MREŽE

3.1. Svjetlovodni kabeli

3.1.1. 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

21

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.

22

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.

23

3.1.2. 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

24

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)

25

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

3.1.3. "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.

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.

r.br. DIN/VDE 0888-3 ISO IEC 60794-21 red blue blue2 green orange yellow3 blue green red4 yellow red natural/white5 natural/white grey green6 grey yellow violet7 brown brown orange8 violet violet grey9 turquoise natural/white turquoise

10 black black black11 orange pink brown12 pink turquoise pink

26

3.1.4. Mehaničke karakteristike kabela

Zbog potreba za upuhivanjem velikih dužina kabela, mehaničke karakteristike

trebaju odgovarati standardima:

− IEC 60793-1

− IEC 60794-1-2

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.

27

Projektirane pozicije spajanja tvorničkih dužina rade se sa početnom pretpostavkom

da su tvorničke dužine nominalno 2000 ili 4000m.

3.1.5. 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 - 1600nm. 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

28

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 1990. 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).

3.2. 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

29

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. 5 - 25 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

30

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.

3.2.1. 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

31

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

32

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]

3.3.1. 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]

33

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.

34

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.

3.4. 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.

35

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.

3.5. 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.

3.5.1. 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

36

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

37

3.5.2. 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]

38

Za izgradnju distributivne telekomunikacijske kanalizacije uz cijevi upotrebljava se i

slijedeći pribor:

spojnice

poklopci (čepovi)

ljepilo

gumene brtve

klizna sredstva

ostali građevinski materijali

3.5.3. 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.

39

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

40

3.5.4. 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]

41

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.

42

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

43

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)

44

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.

45

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.

Slika 24. Zamjena cijele kabelske dužine

Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela

46

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.

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.

Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela

47

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.

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.

Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela

48

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)

Legenda: ZD3-TK zdenac, N1-svjetlovodni nastavak, R-rezervna dužina svjetlovodnog kabela

49

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

50

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)

51

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 60794-1-1:2001-07 Optical fibre cables

11. ITU-T G.694.1 Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid

12. ITU-T G.694.2 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.

52

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.

53

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 2004.

[6] http://www.netiks.hr/

[7] http://www.corning.com/

[8] http://www.ericsson.com/hr/

[9] http://www.adc.com/

[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 1997.

54

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.

55

PRILOZI

1. Blok shema svjetlovodnog kabela

2. Situacijski prikaz svjetlovodnog kabela (M1:1000)

3. Shema niti svjetlovodnog kabela