ABC pracy ze światłowodami dla początkujących.

Dla wielu instalatorów przejście z technologii miedzianej na szkło oznacza wyposażenie warsztatu w nowe, nieużywane dotąd narzędzia. Wraz z nowym sprzętem instalatorzy muszą podnieść swoje umiejętności manualne, ponieważ praca na światłowodach niewątpliwie wymaga innego, bardziej starannego podejścia.

Podobnie, jak w przypadku innego rodzaju instalacji, wykonywanie systemów światłowodowych podzielić można na trzy grupy prac:

Kwestia układania przewodów ma kluczowe znaczenie dla tłumienności sygnałów, które będą w nich transmitowane. Każdy ze światłowodów zbudowany jest z jednego lub kilku włókien. Standard włókna decyduje o jego maksymalnym promieniu gięcia. Nie należy mylić promienia gięcia pojedynczego włókna z promieniem gięcia całego kabla.

Promień gięcia całego przewodu, to zwykle 20-to krotność jego średnicy. Jak wspomniano wcześniej, promień gięcia pojedynczego włókna zależy od jego standardu. Na przykład:

Do instalacji FTTH, czyli tych, w których włókno doprowadzane jest bezpośrednio do mieszkania lub gniazda w mieszkaniu zaleca się stosowanie włókien G.657A2 o najmniejszym promieniu gięcia. Ułatwia to znacznie pracę oraz pozwala na unikanie problemów związanych ze wzrostem tłumienia sygnału w miejscach większych zgięć (kąty proste na ścianach itp.).

Podczas instalacji kabla należy uważać, aby nie przekroczyć maksymalnej dopuszczalnej siły, z jaką kabel może być przeciągany. W przeciwieństwie do kabli koncentrycznych czy skrętki, uszkodzenie włókna światłowodowego nie jest proste do wykrycia, jeśli instalator nie dysponuje drogim reflektometrem.

Sama konfiguracja i podłączenie sprzętu pracującego na światłowodowych linkach nie powinna sprawiać problemu. Procedura jest niemal analogiczna jak w wypadku sieci opartych na skrętce UTP. Przy łączeniu urządzeń należy jednak pamiętać o dwóch sprawach:
1. Światło laserowe w światłowodzie jest niewidoczne dla ludzkiego oka, jednak jest szkodliwe, dlatego podłączenia należy realizować na wyłączonych urządzeniach.
2. Światłowody wymagają czystości. Tłumienie toru optycznego zależy m.in. od czystości czoła ferruli.

Zarabianie złącz i łączenie włókien (spawanie) sprawia najwięcej problemów początkującym instalatorom. Bez względu na to jaką technikę łączenia światłowodów wybiorą (spawanie termiczne, spawy mechaniczne, złącza mechaniczne, wklejanie i polerowanie złącza), pewne początkowe etapy pracy są wspólne dla wszystkich metod. Poniżej zaprezentowano kilka uniwersalnych porad ułatwiających rozpoczęcie praktycznej przygody z techniką światłowodową.

Kupując przewód dla danej aplikacji należy zawsze myśleć perspektywicznie – kup więcej włókien niż potrzebujesz i większą długość kabla, niż wynika to z obliczeń.
Do stworzenia połączenia punkt-punkt w sieci aktywnej potrzeba dwóch włókien lub jeśli wykorzystamy technikę WDM - jednego włókna. Jeśli z założeń wynika, że potrzebne będą np. 4 włókna, warto zastanowić się nad zakupem kabla o większej ich ilości. Zwykle będzie to 8, gdyż jest to popularna wersja. Powszechnie dostępne i produkowane są kable 2, 4, 8, 16 oraz 24-włóknowe. Kable światłowodowe są tanie, natomiast ich układanie, przeciąganie i podwieszanie kosztuje, dlatego często warto zainwestować w przyszłość, nawet jeśli w chwili obecnej nie mamy powodów do wykorzystania wszystkich włókien.

Kable zawsze należy kłaść z rezerwą. Wprowadzając kabel do budynku, zawsze powinno się zostawić kilka, nawet kilkanaście metrów na specjalnym stelażu. Jedna złączka lub spaw może wprowadzić tyle samo tłumienia, co kilkaset metrów kabla. W przyszłości spotkać nas może wiele nieoczekiwanych sytuacji (przeniesienie serwerowni, konieczność zmiany ścieżki prowadzenia kabla). Posiadanie zapasu kabla uchroni nas przed dodatkowymi kosztami lub nawet koniecznością kładzenia nowego przewodu.

Jak wspomniano wcześniej, kabel i włókna mają swoje odpowiednie promienie gięcia. Najprostszym i najszybszym rozwiązaniem jest stosowanie na zakończeniach kabli odpowiednich tacek, przełącznic lub puszek światłowodowych. Ich zastosowanie determinuje prawidłowe ułożenie kabla oraz zapobiega przypadkowym uszkodzeniom włókna na końcu linku.

W zależności od potrzeb stosować można:

Do ściągania izolacji używać można standardowych narzędzi – obcinaka, noża lub strippera do powłok. Oczywiście należy zwrócić szczególną uwagę na ochronę odsłoniętych włókien. Nie należy ciągnąć za kabel czy łamać powłoki. Powłoka, która w większości przypadków stanowi element wzmacniający kabla, powinna dochodzić do samej przełącznicy bądź puszki, gdzie zostaje przymocowana do jej elementu konstrukcyjnego – nie wolno przenosić obciążenia na gołe włókna.

Jeśli kabel jest kablem zewnętrznym, po odsłonięciu powłoki wypłynąć może z niego żel tłumiący drgania i chroniący przed wilgocią. Przed wprowadzeniem włókien do puszki należy zadbać o wyczyszczenie ich alkoholem.

W kablach wzmacnianych włóknem aramidowym (żółte "włosy") konieczne jest ich usunięcie. Wymaga to specjalnych nożyc do kevlaru. Narzędzia te mają specjalnie zbudowane ostrza i wykonane są z utwardzonego materiału, przez co nie tępią się. Stosowanie zwykłych noży, czy nożyczek w większości przypadków nie przyniesie żądanego efektu - włókna będą krzywo ucięte, a szarpanie i mocowanie się z kablem stwarza ryzyko jego uszkodzenia.

Ten etap pracy jest najbardziej wymagający. Należy zachować czystość stanowiska pracy oraz sprawnie i precyzyjnie posługiwać się narzędziami.

Włókno umieszczone w puszce zazwyczaj posiada średnicę 900µm lub 250µm. Przypominamy – włókno składa się z wielu powłok, wśród których wyróżniamy idąc od wewnątrz: rdzeń, płaszcz, bufor oraz kolejne powłoki ochronne.
Rdzeń w zależności od rodzaju światłowodu może mierzyć 62,5 lub 50µm (wielomody) lub 9µm (jednomody), płaszcz ma 125µm, natomiast bufor 250µm. W kablach żelowanych powłoka ta jest ostatnią dla każdego włókna i oznaczona kolorem zgodnie ze standardem GB13993.3-2001. Kolejna powłoka ochronna powinna również posiadać odpowiedni kolor, a jej średnica wynosi zwykle 900µm (0,9mm). Włókna tego typu stosowane są w kablach dystrybucyjnych lub w kablach łatwego dostępu o budowie tzw. luźnej tuby.

Bez względu na metodę łączenia, ostateczna grubość łączonych włókien powinna wynosić 125μm - zarówno dla włókien jedno- jak i wielomodowych. Skorzystać więc należy z uniwersalnego narzędzia, pozwalającego na zdjęcie z włókna wszystkich powłok o większej średnicy.

Do ściągania powłok światłowodu używamy strippera. Jest to precyzyjne, skalibrowane fabrycznie narzędzie. 3 otwory służą do ściągania powłok kolejno do 900µm, 250µm i 125µm. Światłowód o średnicy 125µm musi mieć odpowiednią długość. Zależy ona od stosowanej obcinarki i metody łączenia wybranej w dalszym etapie.

Po przygotowaniu włókna, konieczne jest oczyszczenie go z zabrudzeń, żelu oraz z resztek po usuniętych powłokach. Zaleca się stosowanie do tego alkoholu izopropylowego. Tradycyjny spirytus po odparowaniu pozostawia smugi na włóknie, nie może być więc stosowany. Przy czyszczeniu, niezbędnym elementem są również chusteczki bezpyłowe (nie należy stosować zwykłych chusteczek).

Alkohol IPA i chusteczki bezpyłowe są także używane do czyszczenia czoła ferruli po polerowaniu.

Odpowiednio przygotowane i oczyszczone włókno można uciąć. Do tego celu wykorzystuje się specjalną, precyzyjnie wykonaną obcinarkę. Jest to najbardziej newralgiczny moment, od którego mocno zależy jakość połączenia i tłumienie spawu.

Obcinarka do włókien światłowodowych w zasadzie nie obcina, a zaznacza miejsce złamania włókna. Proces przypomina cięcie szkła – nożem tworzy się rysę, która ma być krawędzią łamania, a następnie wywiera się siłę gnącą na włókno i przełamuje je pod wpływem powstających naprężeń wewnętrznych. Częstym błędem popełnianym przez użytkowników obcinarki F1-6000 jest nadmierne dociskanie noża do włókna. Dochodzi wówczas do mikropęknięć i mętnienia czoła włókna. Uciętego włókna nie czyścimy ponownie.

Odpowiednio przygotowane włókna mogą być łączone różnymi metodami. Można do tego wykorzystać spawarkę, spawy lub złącza mechaniczne lub technikę wklejania i polerowania złącz.
W przypadku spawania metodą termiczną wykorzystywane są specjalne urządzenia wytwarzające łuk elektryczny, który nadtapiając światłowody łączy je ze sobą. Jest to najpewniejsza metoda łączenia włókien światłowodowych, jednak ceny spawarek nadal mogą stanowić problem dla wykonujących swoje pierwsze światłowodowe instalacje.
Spawy mechaniczne wykorzystują specjalne obudowy z tworzywa sztucznego, które po wprowadzeniu włókna pozycjonują je względem drugiego, kompensując ewentualne niedoskonałości żelem optycznym.

Dla każdej z metod istotna jest długość uciętego włókna – każda spawarka oraz spaw mechaniczny posiada odpowiednią specyfikację, do której należy się stosować. W przeciwnym wypadku łączenie wprowadzać może znaczne tłumienie, które ograniczy lub uniemożliwi transmisję danych.

Miejsca łączenia światłowodów są delikatne, dlatego ich ochrona jest konieczna. Spawy najlepiej umieścić w odpowiednio przystosowanych do tego puszkach. Większość standardowych puszek nie posiada miejsc przystosowanych do spawów mechanicznych. Jednak ich cena, jakość i wygoda stosowania przemawia za ich wykorzystywaniem, dlatego dostępne są zwykle specjalne uchwyty, które można umieścić w puszkach dostosowując je do tego typu łączenia włókien.

Stosując spawy mechaniczne dobrą praktyką jest sprawdzanie złącz pod kątem tzw. wycieków światła. Wykorzystać do tego należy wizualny lokalizator uszkodzeń. Urządzenie to przystosowane jest do pracy z ferrulą 2,5 mm i emituje światło widzialne o długości fali 650 nm. Pozwala to instalatorowi na bezpośrednią ocenę tłumienia spawu lub ocenę, czy instalowany kabel nie posiada wewnętrznych uszkodzeń powstałych przy pracy z kablem lub w procesie spawania.

Ostatnim zadaniem instalatora przed oddaniem instalacji powinno być przeprowadzenie pomiaru tłumienia toru optycznego. W tym celu wykorzystać należy miernik oraz obowiązkowo źródło światła o stałej mocy. Nieprawidłowym jest wykorzystanie do tego jakiegokolwiek urządzenia, typu media konwerter czy switch optyczny. Moc światła na wyjściu urządzeń tego typu nie jest stabilna – wartość oscyluje nawet w granicy 1dB, co uniemożliwia wykonanie wiarygodnego pomiaru.

Na rysunku powyżej pokazano typowy schemat pomiarowy z wykorzystaniem miernika oraz źródła światła GRANDWAY. Pomiar należy przeprowadzić dla okna transmisyjnego, w którym pracować będą instalowane urządzenia.

Wykonanie pomiarów tłumienia toru optycznego pozwala przede wszystkim na weryfikację poprawności jego budowy. Choć podstawowy, nie jest to jednak jedyny powód wykonywania pomiarów. Z praktycznego punktu widzenia znajomość tłumienia wykonanego toru pozwala na przykład na weryfikację konieczności stosowania tłumików optycznych.

Światłowodowe urządzenia aktywne cechują 2 podstawowe parametry - moc nadajnika (w przypadku urządzeń nadawczych) i czułość odbiornika (w przypadku urządzeń odbiorczych), bądź oba z nich (w przypadku urządzeń nadawczo-odbiorczych WDM).

W przypadku stosowania urządzeń wyższej mocy w mniejszych instalacjach (np. budynkach), istnieje ryzyko przekroczenia dopuszczalnej mocy na urządzeniu odbiorczym. Dokładny pomiar tłumienia całego toru optycznego pozwala przewidzieć, czy i jakie tłumiki zastosować należy w konkretnych przypadkach.

Informacje n/t wykonywania bilansu mocy toru optycznego znaleźć można w bibliotece.

(MC)