Światłowody w instalacjach TV

Zgodnie z przepisami unijnymi każdy mieszkaniec Wspólnoty do 2020 roku ma mieć techniczną możliwość uzyskania dostępu do Internetu o prędkości nie mniejszej niż 20 Mbit/s. Z tego tytułu w wybranych krajach Unii wprowadzono regulacje mające na celu przyspieszenie tego stanu rzeczy. W niektórych z nich każdy nowo wybudowany budynek mieszkalny powinien być wyposażony w infrastrukturę światłowodową. Okablowanie takie może znaleźć zastosowanie nie tylko przy realizacji usług dostępu do szybkich połączeń z Internetem, ale również okazuje się być doskonałym medium przy wykonywaniu innych instalacji – w tym instalacji RTV/SAT.
Instalacje multiswitchowe odpowiedzialne za dosyłanie sygnału naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T oraz telewizji satelitarnej do mieszkań, stanowią doskonałe uzupełnienie, jak również alternatywę dla instalacji sieci kablowych w budynkach zamieszkania zbiorowego. Wykorzystanie w nich światłowodów może wiązać się z wieloma zaletami – zarówno pod względem technicznym, jak i finansowym.
Zalety okablowania światłowodowego w zbiorczych instalacjach RTV/SAT
  • możliwość przesyłania sygnałów TV na znaczne odległości bez konieczności regenerowania sygnału – w zależności od topologii sieci oraz zastosowanych w niej urządzeń. W przypadku magistrali światłowodowej, bez znaczenia pozostaje wielkość obiektu, w jakim realizowana jest instalacja. Sygnał przesyłać można na setki metrów lub nawet dziesiątki kilometrów bez konieczności jego regenerowania. W przypadku rozległych budynków znacznie uprości to szkielet instalacji. Tradycyjna instalacja, bazująca na przewodach miedzianych pozwala na przesył sygnału w torze magistralnym na kilkadziesiąt metrów. Dystans ten zwiększać można poprzez zastosowanie wzmacniaczy – choć i to niesie za sobą pewne ograniczenia (oraz koszty wdrożeniowe i eksploatacyjne).
Tłumienie typowego przewodu koncentrycznego: 10 - 30 dB / 100 m

Tłumienie światłowodu jednomodowego: 0,25 - 0,4 dB / km
  • 100% odporność na przepięcia – ten często pomijany fakt w wielu sytuacjach może okazać się najważniejszym. Instalacje RTV/SAT mające swój początek na dachach budynków są szczególnie narażone na przepięcia powstałe z wyładowań atmosferycznych. Pomimo prawidłowego uziemienia wszystkich elementów instalacji, cześć urządzeń ulega nieodwracalnym uszkodzeniom. Co warte podkreślenia, na przepięcia narażone są nie tylko urządzenia wchodzące w skład samej instalacji, ale również w skrajnych przypadkach – urządzenia konsumenckie, tj. odbiorniki satelitarne, czy telewizory. Kabel światłowodowy stanowi doskonałą izolację od przepięć. Oznacza to, że wszelkie wyindukowane w okolicy anten przepięcia zatrzymają się na zainstalowanym zaraz za nimi nadajniku optycznym – wszystkie pozostałe elementy instalacji są w 100% chronione.
Skutki przepięć w instalacjach RTV/SAT mogą być bardzo kosztowne.
Zastosowanie światłowodów eliminuje ten problem.
  • 100% odporność na zakłócenia elektromagnetyczne – światłowody bez obaw układać możemy razem z okablowaniem miedzianym przeznaczonym do transmisji innych sygnałów, czy zasilania.
  • mniej miejsca w szachtach instalacyjnych – typowa magistrala multiswitchowa liczy 9 przewodów koncentrycznych o średnicy około 7 mm każdy. Decydując się na magistralę bazującą na kablu światłowodowym uzyskujemy możliwość przesyłu pakietu sygnału w jednym kablu o średnicy nawet 2 – 3 mm.
  • niższy koszt okablowania magistralnego – w przypadku wyboru typowych kabli światłowodowych, koszt wybudowania magistrali multiswitchowej może być kilka- lub kilkanaście razy niższy w stosunku do magistrali miedzianej. Wynika to zarówno z faktu, iż cena jednostkowa kabla światłowodowego może być niższa, niż cena przewodu koncentrycznego dobrej klasy, jak również z faktu konieczności ułożenia mniejszej liczby kabli.
Zalety światłowodowego systemu transmisji sygnałów RTV/SAT Terra
Idea instalacji zakłada przesył sygnału magistralą światłowodową od nadajnika optycznego do odbiornika lub grupy odbiorników (podział sygnału za pomocą splitterów optycznych), a następnie po jego konwersji - dystrybucję sygnału za pomocą multiswitchy oraz przewodów koncentrycznych do gniazd końcowych RTV/SAT.
  • doskonała jakość sygnału dzięki zastosowaniu w nadajniku osobnych laserów dla transmisji telewizji satelitarnej (długość fali 1310 nm) i naziemnej (1550 nm). Konkurencyjne systemy, bazujące na transmisji optycznej w obrębie jednej długości fali, cechuje wyraźne pogorszenie parametrów jakościowych sygnału przy konwersji miedź – światłowód – miedź. W przypadku, gdy sygnał wejściowy (z anten) jest nienajlepszej jakości – np. w związku z kiepską lokalizacją punktu odbioru, konwersja taka powodować może duże problemy z uzyskaniem stabilnej transmisji.
  • wykorzystanie złącz FC/APC – złącza typu APC (ang. Angled Physical Contact) gwarantują zmniejszenie wpływu niekorzystnego zjawiska reflektancji na wszystkich połączeniach. Zjawisko to polegające na powrocie sygnału odbitego na złączu do nadajnika i zakłócającego transmisję może być szczególnie odczuwalne w tego typu systemach ze względu na niewielkie jak na instalacje światłowodowe odległości dzielące nadajnik od odbiorników.
  • zastosowanie tradycyjnych konwerterów typu quatro – z punktu widzenia instalatora jest to jedna z największych zalet systemu Terra. Oznacza to bowiem, że antenę satelitarną ustawić można wykorzystując tradycyjny miernik satelitarny. Konkurencyjne systemy wykorzystują konwertery LNB z wyjściem optycznym lub 50 Omowym złączem typu N. W obu przypadkach praktyka instalatorska polega na ustawianiu anteny na zwykłym konwerterze typu single, a następnie zamianie konwertera na dedykowany. Pomijając większy nakład pracy, zmiany tego typu zawsze wiążą się z ryzykiem przesunięcia czaszy lub innego ustawienia dedykowanego konwertera. Zastosowanie konwertera quatro może okazać się zbawienne również w przypadku wystąpienia awarii w sieci. W tej sytuacji instalator ma możliwość zweryfikowania problemów już przy samej czaszy. W przypadku innych systemów możliwość pomiaru standardowym miernikiem pojawia się dopiero na wyjściu odbiornika optycznego. Oznacza to, że sygnał mierzony jest za czaszą, konwerterem (50 Ohm), nadajnikiem optycznym, kablem światłowodowym oraz wspomnianym odbiornikiem. Fakt braku sygnału w tym miejscu oznaczać może problem z każdym z tych elementów.
  • stabilność systemu dzięki funkcji AGC w nadajniku optycznym oraz funkcji OLC w odbiorniku optycznym.
  • odlewana obudowa urządzeń gwarantująca wysoką skuteczność ekranowania i eliminująca wpływ zakłóceń elektromagnetycznych.
  • 21 dB budżetu mocy optycznej – oznacza to, że sygnał z nadajnika optycznego może zostać podzielony za pomocą splitterów na kilkadziesiąt torów, co z kolei przekłada się na kilkadziesiąt odbiorników optycznych i podłączanych do nich multswitchy lub grup multiswitchy. W oparciu o system Terra budowąć więc można bardzo rozległe instalacje (obejmujące nawet kilkadziesiąt budynków) oraz realizować połączenia punkt – punkt sięgające nawet kilkudziesięciu kilometrów.
Elementy wchodzące w skład systemu Terra
Nadajnik optyczny OT501W
Nadajnik optyczny OT501W 1x6 dBm SAT/DVB-T TERRA
Umożliwia wprowadzenie do instalacji światłowodowej sygnału satelitarnego (z konwertera quatro) oraz sygnałów naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T, radia DAB oraz radia FM (wcześniej zastosować należy zwrotnicę antenową sumującą te sygnały). Wbudowany multiplekser WDM, pozwala na realizację transmisji na dwóch długościach fali: 1310 nm oraz 1550 nm. Dzięki temu transmitowany sygnał jest bardzo dobrej jakości. Każde z wejść wyposażone zostało w układ automatycznej kontroli wzmocnienia (AGC) zapewniający stabilność sygnału (kompensacja wahań poziomu sygnału związana ze zmianą warunków atmosferycznych - deszcz, duże zachmurzenie, itp.) na wejściu oraz w konsekwencji na wyjściu optycznym (stała głębokość modulacji).
Odbiornik optyczny OR501W
Odbiornik optyczny OR501W QUATRO z DVB-T TERRA
Umożliwia zamianę sygnału optycznego pochodzącego z nadajnika OT501W na sygnał elektryczny. Na wyjściu dostępne są zsumowane sygnały radia i telewizji (wyjście Terr TV) oraz sygnał satelitarny - 4 pary polaryzacja pasmo - tak, jak dla konwertera quatro. Stąd odbiorniki takie nazywane są często "wirtualnymi konwerterami". Sygnały te wprowadzić należy na multiswitch o odpowiedniej liczbie wyjść, a następnie już za pomocą przewodu koncentrycznego doprowadzić do gniazd abonenckich. Oczywiście, za odbiornikiem możliwe jest budowanie bardziej złożonych, wielomultiswitchowych systemów.
Okablowanie światłowodowe
Wymienione wyżej urządzenia systemu Terra wykorzystują do transmisji światłowód jednomodowy. To, który konkretnie model kabla zostanie wybrany zależy od projektanta lub wykonawcy instalacji. Warto nadmienić, że pomimo tego, iż do transmisji wykorzystywane jest tylko jedno włókno, warto rozważyć ułożenie na wszystkich trasach kablowych kabli co najmniej 2 - 4 włóknowych. Zapas taki może zostać wykorzystany w przyszłości do transmisji innych sygnałów. W przypadku ulokowania nadajnika optycznego na zewnątrz budynku (w hermetycznej szafie, w okolicy anten), do jego podłączenia wykorzystać należy kabel uniwersalny, odporny na promieniowanie UV i wypełniony żelem. Pomimo tego, iż kabel taki pokrywa powłoka LS0H, dzięki czemu może być on instalowany wewnątrz budynków, zamiana kabla na tradycyjny kabel wewnętrzny zaraz po wejściu do budynku może okazać się dobrym pomysłem ze względu na brak żelu i łatwiejszą eksploatację sieci.
Przejście z kabla uniwersalnego L76004 (obecnie kolor czarny) na kabel wewnętrzny L7102 z wykorzystaniem puszki L5408.
Połączenia i spawanie
Urządzenia optyczne Terra wyposażono w porty typu FC/APC. Do zakończeń kabli użyć więc należy pigtaili tego typu. Oczywiście wpinanie bezpośrednio do urządzenia kabla instalacyjnego nie jest dobrą praktyką. Zakończenie torów optycznych wykonywać należy tak, aby późniejsze odłączanie i podłączenie urządzeń (np. w razie serwisu) odbywało się bez ingerencji w okablowanie szkieletowe. Przewód transmisyjny zakończyć więc należy pigtailem w dowolnej, nawet najmniejszej puszce i wpiąć na adapter. Następnie do podłączenia urządzeń wykorzystać należy odpowiedni patchcord, który od strony urządzenia zakończony być musi wtykiem FC/APC, natomiast od drugiej, dowolnym wtykiem pasującym do adaptera.
Nadajnik optyczny A9872 połączony jest patchcordem FC/APC - FC/ APC L3244 z umieszczonym w puszcze Ultimode L5302 adapterem FC - SC. Kabel instalacyjny Ultimode L7102 zakończony pigtailem SC/APC L35522. Takie podejście zapewnia bezpieczeństwo okablowania strukturalnego w momencie odłączania / podłączania nadajnika lub innych urządzeń.
Spawanie za pomocą spawarki światłowodowej jest najlepszą metodą łączenia włókien światłowodowych. W prezentowanych przypadkach wykorzystano spawarkę EasySplicer L5810. W tego typu instalacjach, ze względu na duży budżet mocy optycznej dopuszczalne jest również stosowanie spawów mechanicznych, takich jak Ultimode L5550. Zaleca się to jednak robić wyłącznie w sytuacji, gdy wykonany podział sygnału zapewnia jeszcze pewien margines bezpieczeństwa w odniesieniu do poziomu sygnału na odbiornikach. W sytuacji, gdy instalacja zawierać ma duża liczbę splitterów, a budżet mocy realizowany jest "na styk" zdecydowanie pewniejszym rozwiązaniem będzie zastosowanie spawarki światłowodowej.
Splittery i tłumiki optyczne - budżet mocy
W sytuacji, w której sygnał z nadajnika ma zostać podzielony na kilka torów optycznych - na przykład w celu doprowadzenia go do kilku klatek w budynku, konieczne jest zastosowanie splitterów optycznych. Wówczas każdy z torów zakończyć można odbiornikiem optycznym, a następnie realizować typową instalację multiswitchową.
Ilość i rodzaj splitterów możliwych do wykorzystania determinuje budżet mocy optycznej. W przypadku systemu Terra wynosi on 21 dB i wynika z mocy nadajnika wynoszącej 6 dBm oraz minimalnej czułości odbiornika wynoszącej -15 dBm. W instalacji stosować można dowolne, jednomodowe splittery optyczne. Poniższa tabela zawiera informację na temat tłumienia poszczególnych splitterów Ultimode.
 
Kod L36041 L36081 L36161 L36321
Nazwa SO-4-7A SO-8-7A SO-16-7A SO-32-7A
Liczba wyjść 4 8 16 32
Tłumienie  6,7 dB 10,2 dB 13,0 dB 16,4 dB
Oczywiście dopuszczalne jest kaskadowanie splitterów.
Przykład montażu splittera optycznego 1/4 L36041 w puszce abonenckiej ULTIMODE TB-08B L5408. Ze względu na możliwość kaskadowego ułożenia adapterów, puszka ta sprawdzi się również w przypadku zastosowania większych splitterów sygnału.
Dokonując analizy budżetu mocy optycznej, poza splitterami wziąć należy pod uwagę inne źródła tłumienia:
  • kabel światłowodowy - 0,4 dB/km
  • spoina - 0,1 dB
  • spaw mechaniczny - 1 dB
  • złącze (pigtail zakończony na gnieździe lub adapterze) - 0,15 dB
  • patchcord - 0,25 dB
Dodatkowo, uwzględnić należy margines bezpieczeństwa wynoszący co najmniej 1,5 dB.
Odbiornik optyczny OR501W QUATRO z DVB-T TERRAOdbiornik optyczny OR501W QUATRO z DVB-T TERRAOdbiornik optyczny OR501W QUATRO z DVB-T TERRAOdbiornik optyczny OR501W QUATRO z DVB-T TERRANadajnik optyczny OT501W 1x6 dBm SAT/DVB-T TERRA

W powyższym przypadku suma tłumienia w pojedynczym torze optycznym wyniesie: 2 x 0,25 dB (patchcordy) + 4 x 0,15 dB (pigtaile) + 4 x 0,1 dB (spawy) + 6,7 dB (splitter) + 0,4 x 0,4 dB (400 m przewodu) = 8,36 dB.
Uwzględniając 1,5 dB marginesu otrzymujemy minimalny budżet mocy, jaki oferować musza urządzenia aktywne i wynoszący 9,86 dB. Światłowodowe elementy systemu Terra zapewniają budżet wynoszący 21 dB. Z powodzeniem spełnią więc swoje zadanie w tym przypadku.
Niezwykle istotną kwestią jest, aby przy planowaniu tego typu instalacji wziąć również pod uwagę, czy moc sygnału optycznego na odbiorniku nie będzie przekraczała jego możliwości. Czułość odbiornika A9877 wynosi 0...-15 dB i oznacza, że minimalna moc sygnału wykrywana przez odbiornik wynieść może -15 dBm, natomiast maksymalna, akceptowalna moc to 0 dBm. Podanie na złącze sygnału większej mocy spowoduje problemy w działaniu instalacji.
Rozważając powyższy przykład, w którym tłumienie toru optycznego wyniesie w sumie około 8,36 dB i biorąc pod uwagę, że moc sygnału generowanego przez nadajnik A9872 wynosi 6 dBm, poziom sygnału na odbiorniku wyniesie -2,36 dB. Ponieważ wartość ta znacznie odbiega od dopuszczalnego 0 dBm, instalacja działać będzie poprawnie. W przypadku, gdy tłumienie toru optycznego wynosi mniej niż 6 dB, konieczne jest zastosowanie tłumików optycznych, tak aby oczekiwana na odbiorniku moc sygnału zawierała się w zakresie -15...0 dBm. Tłumik instalować należy przy odbiorniku.
Dobór sprzętu dla konkretnego przypadku
Poniższy przykład zakłada realizację instalacji multiswitchowej z magistralą światłowodową w budynku wielorodzinnym składającym się z 3 klatek. 2 piony liczą po 13 kondygnacji, pion ostatni liczy 4 kondygnacje. Na każdym z pięter znajdują się 4 mieszkania, do których doprowadzić należy po jednym kablu sygnałowym RTV/SAT.
Schemat budynku, dla którego dobrać należy sprzęt
Konwerter satelitarny QUATRO Inverto BLACK Ultra 0.2dBNadajnik optyczny OT501W 1x6 dBm SAT/DVB-T TERRAAntena telewizyjna Dipol 44/21-48 Tri Digit DVB-T/T2 UHFKabel światłowodowy wewnętrzny płaski z ograniczonym promieniem gięcia (2 włókna G.657A1)Patchcord jednomodowy ULTIMODE PC-522S2 SC/APC-SC/APC, simplex G.657.A2 1,5mMultiswitch MV-532 Terra klasa A, 5-wejściowy 32-wyjścia z regulacją wzmocnienia IFOdbiornik optyczny OR501W QUATRO z DVB-T TERRARozgałęźnik TV/SAT SD-504 Terra klasa AMultiswitch MV-524 Terra klasa A, 5-wejściowy 24-wyjściowy z regulacją wzmocnienia IFMultiswitch MV-516 Terra klasa A, 5-wejściowy 16-wyjściowy z regulacją wzmocnienia IFSplitter optyczny ULTIMODE SO-4-7A 1:4, G.657A, SC/APCPuszka abonencka ULTIMODE TB-02H (wewnętrzna, 2 adaptery typu SC simplex, uchwyt na osłonę kabla)Puszka abonencka ULTIMODE TB-02H (wewnętrzna, 2 adaptery typu SC simplex, uchwyt na osłonę kabla)Antena satelitarna 120 TT Standard TELMOR [biała]
Schemat instalacji z uwzględnieniem wszystkich elementów

Zaplanowano montaż zestawu antenowego nad pierwszym, wysokim pionem, poprowadzenie światłowodu od nadajnika optycznego zlokalizowanego w pobliżu anten do pomieszczenia teletechnicznego na poziomie garażu podziemnego. W pomieszczeniu tym przewidziano montaż puszki światłowodowej wyposażonej w splitter optyczny odpowiedzialny za podział toru optycznego na 3 klatki.
Z pomieszczenia teletechnicznego do skrzynek RTV w poszczególnych klatkach przewidziano ułożenie 2-włóknowego kabla światłowodowego Ultimode L7102. Wszystkie trzy tory zakończono odbiornikami optycznymi Terra A9877. Zakończenia wszystkich kabli światłowodowych realizowane są w puszkach abonenckich zabezpieczających spaw oraz pigtail. Urządzenia aktywne podłączane są do adaptera w puszcze, a nie bezpośrednio do kabla sygnałowego. Gwarantuje to brak ryzyka uszkodzenia kabla w trakcie eksploatacji sieci. Zastosowanie splittera eliminuje konieczność stosowania tłumików optycznych przy odbiornikach.
Za odbiornikami optycznymi przewidziano montaż zestawów multiswitchy o odpowiedniej dla danej klatki liczbie wyjść. Dla klatek numer 1 oraz 2 będą to multiswitche MV-524 R70724 oraz MV-532 R70732, natomiast w klatce 3 będzie to jeden multiswitch MV-516 R70716. Dodatkowo w klatkach w miejscu montażu dwóch multswitchy zainstalować należy rozgałęźniki SD-504 R70515. Od multiswitchy go gniazd końcowych poprowadzić należy przewód koncentryczny, np. Triset-113 E1015.
Zestawienie sprzętowe dla opisywanej instalacji:
Nazwa Kod Ilość Uwagi
Antena satelitarna IDLB-STCF 120 cm INVERTO A9648 1 Wprowadzenie sygnału SAT do instalacji
Antena telewizyjna UHF Dipol 44/21-60 Tri Digit A2670 1 Wprowadzenie sygnału DVB-T do instalacji
Konwerter satelitarny Quatro Inverto Black Ultra A98266 1 Wprowadzenie sygnału SAT do instalacji
Przewód koncentryczny TRISET-113 PE żelowany E1017 - Do podłączenia anten do nadajnika optycznego
Kabel światłowodowy ULTIMODE ILB-2SM-A L7102 - Do połączeń światłowodowych
Pigtail jednomodowy PG-52S2 1xSC/APC L35522 8 Do zakończeń włókien w kablu światłowodowym
Puszka abonencka ULTIMODE TB-02H L5302 8 Do zabezpieczenia spawów oraz pigtaili
Patchcord jednomodowy ULTIMODE PC-544S FC/APC - FC/APC L3244 4 Do podłączenia urządzeń aktywnych do toru optycznego
Nadajnik optyczny OT501W Terra A9872 1 Konwersja sygnału miedź - światłowód
Odbiornik optyczny OR501W Terra A9877 3 Konwersja sygnału światłowód - miedź
Splitter optyczny ULTIMODE SO-4-7A L36041 1 Podział toru optycznego na
3 klatki
Puszka abonencka ULTIMODE TB-08B L5408 1 Puszka naścienna do montażu splittera optycznego
Rozgałęźnik SD-504 Terra R70515 2 Podział magistrali multiswitchowej
Multiswitch MV-532 Terra R70732 2 Doprowadzenie sygnału RTV/SAT do gniazd końcowych
Multiswitch MV-524 Terra R70724 2 Doprowadzenie sygnału RTV/SAT do gniazd końcowych
Multiswitch MV-516 Terra R70716 1 Doprowadzenie sygnału RTV/SAT do gniazd końcowych
Przewód koncentryczny TRISET-113 PVC E1015 - Do podłączenia gniazd końcowych do multiswitchy
Złącze kompresyjne F 113 MASTER E80342 129 Do realizacji zakończeń kabli na multiswitchach oraz nadajniku optycznym
Gniazdo końcowe RTV/SAT Signal R694100 120 Zakończenie toru TV w mieszkaniu