Bra att veta om nätverk (fiber)

 

Lite historia

Redan på 1800-talet gjordes experiment med ljus som kunde följa en böjd vattenstråle. Men det är i slutet av 60-talet som forskare påvisade att man kunde använda en tunn fiber för att skicka signaler i. Men man uppnådde en dämpning på ca 1000 db/km vilket kan jämföras med dagens singelmode fiber som har en dämpning på mindre än 0,2 db/km. På 70-talet gjordes det första provinstallationerna och det kommersiella genombrottet kom på 80-talet.

 

Fördelar gentemot koppar

Av tradition och av praktiska skäl har koppartråd alltid använts inom telekommunikation, men nu konkurreras den mer och mer ut av de optiska fibrerna. De optiska fibrernas viktigaste fördelar gentemot koppartråd är att:

  • Okänsligt för elektrisk störning då ljus inte påverkas av det. Det innebär att man inte behöver ta hänsyn till närliggande kraftkablar
  • Elektrisk isolering, med fiber skapas en galvanisk avskiljare mellan sändare och mottagare och man slipper ta hänsyn till potential skillnader, framför allt jordpotentitaler.
  • Lägre dämpning än kopparkabel vilket gör att man kan skicka signaler betydligt längre.
  • Stor kapacitet, genom ljusets stora bandbredd kan man sända mycket signaler samtidigt. En fiber kan idag sända över 20 000 telefonsamtal samtidigt!
  • De är tunnare än koppartråd. Därför blir det möjligt att bunta ihop fler fibrer i en kabel med en given diameter jämfört med koppartråd.
  • En annan fördel med optiska ledare är att de är svåra att avlyssna eftersom de inte avger elektromagnetiska fält på samma sätt som elektriska ledare gör.

 

Hur fungerar det

I kopparnät skickas information som elektrisk ström men i fiber så omvandlar man elektriska signaler till ljus som skickas i olika våglängder. Fibers kärna är gjord av mycket rent glas som omsluts av en mantel och ett skyddande hölje. Ljusstrålen som skickas in i fibern reflekteras mot gränsytan mot manteln (optiskt hölje, Cladding) och därför kan ljuset färdas i mycket långa sträckor givetvis beroende på glasets renhet, ojämnheter där ljuset reflekteras samt vilken typ av fiber och ljusstråle som används.

 

 

Ett fiberoptiskt överföringssystem består av en sändare som skickar iväg och kodar ljussignaler genom de optiska fibrerna, samt av en mottagare som tar emot och avkodar dem. Om fibersystemet sträcker sig över långa avstånd, finns det ofta behov av signalförstärkare, som är utplacerade mellan sändaren och mottagaren.

Sändaren skickar ut ljus antingen med hjälp av laser eller med hjälp av lysdioder. Fördelen med lasersändare är de kan överföra mer energi till den optiska fibern. Mottagaren översätter ljussignalerna till elektriska impulser som skickas till dator, TV eller telefon via en konverter. De vanligaste ljusvåglängdern är 850, 1310 och 1550 nanometer, det vill säga infrarött ljus. Förlusterna är minst när våglängden är 1550 nanometer.

Det blir allt mer vanligt att man skickar ljussignaler i båda riktningarna på en enda fibertråd. Man använder sig av olika våglängder åt olika håll. T.ex. sänder på 1310nm och tar emot på 1550nm och vice versa i andra änden. Denna teknik kallas WDM. Sändningsriktningen på de olika våglängderna anges som A eller B. T.ex. en konverter märkt WDM-A kan bara kommunicera med en konverter märkt WDM-B.

 

Singel- och multimode

De vanligaste typerna av optiska fibrer är singelmode och multimode. Skillnaden är tjockleken på kärnan (glaset) där singelmode fiber har en betydligt mindre diameter vilket gör dämpningen mindre och därför kan man sända signaler betydligt längre och med större hastighet. I multimodefiber är kärnan 50 eller 62,5 µm och manteln 125 µm, i singelmode är kärnan 9 eller 10 µm och manteln 125 µm.

 

 

Användningsområden

För några år sedan användes singelmode främst vid långa sträckor t.ex i stadsnät och mellan städer och multimode i områdes- och stamnät i fastigheter. Men marknaden har svängt och idag installeras singelmode fiber överallt även i områdes- och stamnät. Anledningen är främst att priserna på aktiva komponenter för singelmode har sjunkit. Hastigheten är en annan faktor som spelar in, singelmode fiber har lägre dämpning och mindre förluster vilket gör att man kan skicka mer trafik i nätet.

 

Olika fiber

Fiber delas in i ett antal olika klasser beroende på vilken bandbredd det klarar. När det gäller multimode finns klasserna OM1, OM2, OM3 och OM4 och lite enkelt uttryckt ju högre klass desto ”finare” fiber vilket medger högre bandbredd och prestanda. När det gäller singelmodefiber så finns också olika klasser, det vanligaste är OS1 och OS2. Samma sak här OS2 har mindre dämpning än OS1 och därmed bättre prestanda. Man delar också in olika singelmodefiber i benämningar beroende på hur fibertråden är konstruerad och inte hela kabeln. En vanlig klass är G652 som fungerar bäst vid 1310 och 1550 nm våglängd. Numera blir G657 fiber vanligare både i fiberkabel och fiberpatchkabel. Fördelen är att den är mer böjtålig än G652 utan dämpningsförluster vilket underlättar vid kabelrangering och exempelvis kabelförläggning i bostäder. Men man skall inte tro att den går och böja hur som helst, iakttag alltid tillverkarnas rekommendationer. Det finns några olika typer av G657 fiber, men de vanligast förkommande typerna går utmärkt att svetsa till G652 fiber. All GGM kabel går att svetsa mot G652.

 

 

 Uppbyggnad av fiberkabel

Fiberkablar byggs upp på olika sätt beroende hur det skall förläggas och användas. Själva kärnan måste skyddas från för skarpa böjar, dragkrafter, tryckkrafter, fukt, vatten och aggressiva kemikalier. Här följer några varianter:

  • Inomhuskabel
  • Inom- och utomhuskabel där utomhusinstallationen skall förläggas i kanalisation
  • Utomhuskabel för direktförläggning i mark
  • Kabel för förläggning i sjöar och hav
  • Luftkabel för hängande installation

Man skiljer också på fiber med fast sekundärskydd (tight buffer) där man lägger ett lager av polyamid direkt på primärskyddet och lösa fiber i rör (loose tube) där fibern ligger i ett rör av t.ex. nylon. Ribbon eller fiberband är en annan typ där fibern ligger bredvid varandra och kan vara upp till 12 fiber per ribbon. Det finns också en mängd olika kabelmantlar beroende var man skall förlägga kabeln, i vissa fall används vattenblockerade fett vilket är vanligt vid nedgrävning eller plöjning av kabel.

 

Mikrokanalistation, mikrokablar och blåsfiber

Ett alternativ till att installera fiberkabel är att installera mikrokanalisation (tunna rör) för att sedan blåsa in fiber i dessa. Vi kallar mikrokanalisationen för duct (engelska för kanal, rör) eller microduct. Ducter finns både för inom- och utomhusinstallation och kan vara så små som 5 mm, och det är mycket känsligt att få in damm, smuts eller fukt och därför måste ducterna tätas noga och skarvning måste göras med rätt verktyg för att inte få problem när man sedan blåser fiber. Detta förläggningssätt är mycket vanligt i bredbandprojekt där då installationen är mycket smidig och man kan arbeta med färdigkontakterade fiber i ena änden för att sedan svetsa i den andra.

 

Slipning och fiberkontakter

Kontaktdon för fiber är mekaniska styrdon som gör att kärnan centreras exakt mot sändare, mottagare eller mot annan fiber vid skarvning och i kopplingar. Eftersom fibern är mycket tunn, måste kontaktdonen vara tillverkade med hög precision. Om man inte kan centrera fibern kan dämpningen bli för hög och därmed uppnås sämre funktionalitet. ”Stiftet” som styr fibern kallas för ferul och tillverkas i keramik eller komposit och i centrum av ferulen finns ett högprecisionshål där fibertråden skall ligga. Det finns olika slipningar på ändytan och vanligast är PC slipning där ytan är lätt rundad och fibern kan mötas glas mot glas. Ultra PC eller UPC har extra fin slipyta där man slipar en extra gång med diamant slip.

Andra typer av kontaktytor är APC som är slipad lätt konvex och något vinklad för att få minskad reflektionsdämpning, detta är viktigt då man överför telesignaler.

Det finns en mängd olika kontakttyper och här är några:

  • ST (straight tip) är en kontakt i metall som har bajonettfattning, används ibland inom industrin och är inte så vanlig i dagens installationer
  • SC (subscriber connector) som är en ”snäpp in konakt” och är mycket vanlig i alla typer av installationer. Det finns som duplex (dubbel) och simplex (enkel). Den är tillverkad i plast med ferul av keramic. Skall användas som arbetsplatsuttag enligt SS-EN 50 173-1.
  • LC (Lucent (Little) connector) fungerar och ser ut som en SC kontakt men är betydligt mindre vilket ger många fördelar. På SFP:er (small form factor) har man nästan alltid LC som kontakt. En SFP är en konverter som ansluts i switchen via en ”slot-port”.
  • MPO kontakter är en sk mångfiberkontakt med upp till 24 fiber. MTP är ett tillverkarnamn på samma produkt och är helt kompatibel med MPO.

Det finns givetvis fler typer av kontakter och samt också olika kontakttyper från olika tillverkare som inte är standardiserade.

Man kopplar ihop fiberkontakter via skarvmellanstycken och dessa styr in fiber mot varandra och monteras i olika typer av ODF:er (optisk distributionsfält i fibernoder) som kan vara t.ex. en fiberpatchpanel. Mellanstycken finns för alla typer av kontakter och fibertyper och det är viktigt att man väljer rätt. Mellanstycken finns i olika kvalitéer och är tillverkade av fosforbrons, komposit eller keramik (singelmode).

Färgkodning av mellanstycken är också en standard där multimode är beige, singelmode (UPC) blå och singelmode vinkelslipad (APC) är grön. När det gäller patchkabel för fiber så finns en mängd sorter beroende på vilken kontakt och typ av fiber som skall anslutas, vanligast är att man också färgkodar anslutningskontakten på samma sätt som mellanstyckena för att undvika förväxlingar.

 

 

 

Kontakteringmetoder

Det finns många olika metoder att ansluta kontaktdonen på fibern. Vanligast är att man använder såkallade pigtails eller fibersvansar där fiberkabel redan på fabrik är kontakterad med olika kontakt typer. Fiberänden svetsas då till fiberkabel. Metoden med svetsning används också för att skarva fiber. Den går ut på att man smälter samman fibern med hjälp av en ljusbåge under mycket kontrollerade former. Andra kontakteringssätt är att man i fiberändan själv sätter kontakter, det finns olika metoder för det bl.a. limning med epoxy eller Hot Melt, Light Crimp mm. Många leverantörer har speciella kit för detta och denna typ av kontaktering passar bra om man inte skall göra så många kontakter då fibersvetsar är ganska kostsamma.

 

 

 

Hantering av fiber

Inspektion och rengöring av fiberkontakten och mellanstycken är avgörande för hur bra prestanda en fiberlänk kommer att ha. En smutsig eller skadad fiberkontakt kan förstöra kommunikationen hel och hållet. Det är omöjligt att med ögat avgöra om det finns smuts på fibern, använd ett fibermikroskåp med 400 gångers förstoring. Om fibern eller mellanstycket är smutsigt skall det mycket varsamt göras rent. Det finns många typer av rengöring både torra och fuktiga rengöringsmetoder. Generellt skall man undvika rengörning med isopropanol (sprit) direkt på kontaktytorna förutom om inget annat hjälper och om det finns limrester från tidigare patchkablar. Det är också viktigt att inte inspektera fiberkontakter i fibernät som är i drift då detta kan ge ögonskador . Allt fiberspill skall också tas om hand och hanteras varsamt.

 

Inmätning av fiber

För att verifiera funktion och att man ligger under gränsvärdena skall fibern mätas in. Man kontrollerar dämpningen (fiber optic loss) och för hög dämpning innebär att man måste se över kontakter och eventuellt rengöra dessa. Det kan också bero på felaktig kontaktering. Det finns fibermoduler som ansluts till instrument för mätning av koppar, t.ex Fluke DTX eller Lantek II. Det finns också rena fiberinstrument bestående av en ljuskälla och en dB-mätare.

En annan form av inmätning av fiber är med ODTR instrument som ger en grafisk presentation av fibervägen och eventuellt felaktiga kontakteringar samt förgreningar och kabelbrott. OTDR kan mäta dämpningsvärden ned till 0,01 db i kabelsträckor upp till 100 kilometer. Det finns också mini OTDR instrument som klarar mätning ned till 0,2 db på sträckor upp till 10 km, vilket ofta räcker för mätning i lokala nätverk (LAN).

 

 

Vad betyder FTTx?

Ett begrepp som ofta hör talas om är FTTx där man beskriver hur långt man går med fibern till olika ställen. FTT betyder Fiber To The (fiber till) och med ett tillägg (x) efter sista T så beskriver man var man ”lämnar över” fibern, några exempel:

 

FTTH = Fiber to the Home (fiber till hemmet)

FTTB = Fiber to the Building (fiber till byggnaden)

FTTC = Fiber to the Curb/Cabinet (fiber till trottoar eller skåpet)

FTTN = Fiber to the Node (fiber till noden eller området)

FTTD = Fiber to the Desk (fiber till användarens dator vi en media converter)

Drift & Produktion:
Wikinggruppen
start