Η οπτική ίνα αποτελεί σήμερα την τεχνολογία αιχμής που χρησιμοποιούν τα τοπικά ή ευρείας περιοχής δίκτυα για τη μετάδοση δεδομένων. Τα καλώδια οπτικής ίνας μπορούν να εγκατασταθούν στην κατασκευή ενός νέου ή στην αναβάθμιση ενός υπάρχοντος δικτύου, προσφέροντας τεράστια πλεονεκτήματα σε σχέση με τα καλώδια του χαλκού. Η σωστή τοποθέτησή τους προϋποθέτει την τήρηση ορισμένων κανόνων, ώστε να εξασφαλίζεται η μέγιστη απόδοση και η αντοχή της εγκατάστασης στο χρόνο.

Το FTTH (Fiber To The Home) είναι ένας όρος που συζητείται έντονα τα τελευταία χρόνια και θα μας απασχολήσει ακόμα περισσότερο στα επόμενα, αυξάνοντας τη ζήτηση καλωδίων οπτικής ίνας και σχετικών προϊόντων. Ωστόσο, επειδή το καλώδιο οπτικής ίνας είναι εύθραυστο και όχι τόσο απλό για να συνδεθεί, θα πρέπει να εξετάζεται προσεκτικά η τοποθέτησή του. Για να εξασφαλιστεί λοιπόν η σωστή χρήση των καλωδίων οπτικής ίνας, είναι αναγκαίο να οργανωθεί άρτια η εγκατάστασή τους σε ένα δίκτυο.

Τι είναι τα καλώδια οπτικής ίνας

Οι οπτικές ίνες χρησιμοποιούνται ευρέως σε δίκτυα επικοινωνιών και επιτρέπουν τη μετάδοση δεδομένων σε μεγαλύτερες αποστάσεις και σε υψηλότερο εύρος ζώνης (ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων) σε σχέση με άλλες μορφές (όπως ο χαλκός) μετάδοσης, ενώ η ταχύτητα μετάδοσης πλησιάζει αυτή με την οποία διαδίδεται το φως. Τα καλώδια οπτικής ίνας είναι καλώδια που χρησιμοποιούν πολύ λεπτά νήματα από πλαστικό (ίνες) ή γυαλί, με διάμετρο μικρότερη των 10μm (μικρόμετρα), όπου στο εσωτερικό τους μεταδίδονται ψηφιακά δεδομένα υπό μορφή δέσμης φωτός. Ένα καλώδιο οπτικών ινών μπορεί να περιέχει μέσα του δεκάδες, ή και εκατοντάδες πολύ λεπτές οπτικές ίνες, με διάμετρο μικρότερη και από μία τρίχα. Όμως, αν και το υλικό αυτό είναι φθηνό και ελαφρύ, δημιουργεί προβλήματα στην εγκατάσταση καλωδίων οπτικών ινών. Είναι μια μονάδα που λειτουργεί παρόμοια με ένα ηλεκτρικό καλώδιο, με τη διαφορά ότι αντί για ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρει δέσμες φωτός.

Τύποι καλωδίων οπτικών ινών

Τα καλώδια οπτικών ινών έρχονται σε δύο τύπους, Single mode και Multi mode. Τα καλώδια Single mode αποκαλούνται μονού τύπου, ή μονοτροπικά, ή μονής κατεύθυνσης και αποτελούνται από ίνες διαμέτρου 10μm. Με τον συγκεκριμένο τύπο καλωδίων τα κύματα φωτός ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή και μπορούν να μεταδοθούν δεδομένα σε μεγάλες αποστάσεις. Η μικρή αυτή διάμετρος του πυρήνα επιτρέπει τη διέλευση σε ένα περιορισμένο πλήθος ακτινών, οι οποίες προσπίπτουν κάθετα στην επιφάνεια της διατομής των οπτικών ινών.

Τα καλώδια Multi mode αποκαλούνται πολλαπλού τύπου, ή πολυτροπικά, ή πολλαπλής κατεύθυνσης και αποτελούνται από ίνες μεγαλύτερου πάχους, διαμέτρου 50−100μm. Μπορούν να μεταδίδουν ταυτόχρονα σε ξεχωριστές κατευθύνσεις πολλά κύματα φωτός και χρησιμοποιούνται για μικρότερες αποστάσεις, όπως σε συνδέσεις δικτύου υπολογιστών. Το κάθε κύμα φωτός, εισέρχεται στην οπτική ίνα υπό ελαφρώς διαφορετική γωνία σε σχέση με τα άλλα, και ακολουθεί το δικό του μονοπάτι μέσα της, μέσω των διαδοχικών ανακλάσεων στο περίβλημα. Αυτό συμβαίνει παράλληλα με πολλαπλά κύματα φωτός (όλα σε διαφορετική γωνία σε σχέση με τα άλλα) κι έτσι μπορούμε να στείλουμε ταυτόχρονα, τεράστιο όγκο δεδομένων.

Δομή του καλωδίου οπτικών ινών

Η δομή ενός καλωδίου οπτικών ινών είναι τέτοια που αποτρέπει τις εξωτερικές φθορές, αλλά και την απώλεια σήματος που μπορεί να προκύπτει κατά τη διαρροή της φωτεινής ακτινοβολίας στο εξωτερικό του. Τα τμήματα ενός καλωδίου οπτικών ινών από το κέντρο προς το εξωτερικό του, είναι τα εξής:

Πυρήνας: Βρίσκεται στο κέντρο του καλωδίου. Αποτελείται από μία δέσμη οπτικών ινών, οι οποίες αναλαμβάνουν τη μετάδοση των φωτεινών σημάτων.

Εσωτερική επένδυση: Είναι το υλικό που αντανακλά εσωτερικά το φως, εκμηδενίζοντας παράλληλα το ποσοστό διαφυγής του στο εξωτερικό του καλωδίου.

Εξωτερική επένδυση: Ανθεκτικό υλικό που αποτελείται από καουτσούκ για μικρά καλώδια οικιακής χρήσης, ή από ατσάλι για μεγαλύτερα που χρησιμοποιούνται σε εξωτερικό περιβάλλον. Προστατεύει το καλώδιο από ζημιές που μπορεί να προκύψουν από διάφορους εξωτερικούς παράγοντες.

Πλεονεκτήματα των καλωδίων οπτικών ινών

Τα καλώδια οπτικών ινών διαθέτουν πολλά και μεγάλα πλεονεκτήματα:

1. Η μεγάλη αντοχή στο χρόνο και η αξιοπιστία τους μειώνει το συνολικό κόστος της ιδιοκτησίας.
2. Η χρήση φωτεινής δέσμης απαιτεί πολύ μικρότερη κατανάλωση ενέργειας, σε σχέση με το ηλεκτρικό σήμα.
3. Παρέχουν αυξημένο εύρος ζώνης για τη μεταφορά μεγαλύτερου όγκου δεδομένων σε σύγκριση με τα καλώδια χαλκού της ίδιας διαμέτρου.
4. Μεταφέρουν σήματα σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις σε σύγκριση με τα χάλκινα καλώδια. Για παράδειγμα, ορισμένα 10Gbps Single mode τύπου καλώδια μπορούν να μεταφέρουν σήματα σε απόσταση σχεδόν 40 χιλιομέτρων!
5. Είναι λεπτότερα, ελαφρύτερα και ισχυρότερα από τα χάλκινα καλώδια. Απαιτούν πολύ μικρότερο χώρο για την υλοποίηση ενός δικτύου, μπορούν να αντέξουν μεγαλύτερη πίεση έλξης και είναι λιγότερο επιρρεπή σε βλάβες και θραύσεις.
6. Διαθέτοντας πυρήνα που μεταφέρει φως για τη μετάδοση δεδομένων, μεταδίδουν σήματα σε ταχύτητες που είναι μόλις 31% χαμηλότερες από την ταχύτητα του φωτός και ασύγκριτα μεγαλύτερες από αυτές των Cat5 ή Cat6 καλωδίων χαλκού.
7. Έχουν ανοσία στις έντονες μεταβολές της θερμοκρασίας και την υγρασία, είναι λιγότερο ευάλωτα σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και δεν διατρέχουν κίνδυνο πυρκαγιάς.
8. Μεταφέρουν αμιγώς ψηφιακό σήμα που εξασφαλίζει υψηλότερη ποιότητα επικοινωνίας και αποφυγή προβλημάτων σε σύγκριση με την αναλογική μετάδοση.
9. Διαθέτουν σχεδόν μηδενικές απώλειες δεδομένων.

Ποια είναι τα οφέλη της σωστής εγκατάστασης των καλωδίων οπτικής ίνας

Ανεξάρτητα από τον τύπο καλωδίων οπτικής ίνας που χρησιμοποιεί ένα δίκτυο, η σωστή εγκατάστασή τους εξασφαλίζει άριστη απόδοση και απαιτεί λιγότερη συντήρηση.

Μια σωστή εγκατάσταση καλωδίων οπτικής ίνας εξασφαλίζει την εξαιρετικά αποτελεσματική και ομαλή λειτουργία του δικτύου. Τα καλώδια οπτικών ινών δεν πραγματοποιούν απλά μετάδοση σήματος υψηλής ταχύτητας, αλλά μεταφέρουν ταυτόχρονα και μεγαλύτερο εύρος ζώνης. Έτσι, αν λειτουργούν εντός ενός μεγάλου κτιρίου, ή εντός ενός οικιακού δικτύου οπτικής καλωδίωσης, η ορθή τοποθέτησή τους εγγυάται ότι το σήμα θα έχει άριστη απόδοση και θα φτάνει πανίσχυρο παντού, καθώς τα καλώδια οπτικών ινών μπορούν να μεταφέρουν τεράστια ισχύ σήματος σε μεγάλες αποστάσεις.

Επίσης, θα πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη το πολύ ενοχλητικό φαινόμενο ενός καλωδίου που έχει διασπαστεί. Μια σωστή εγκατάσταση καλωδίων οπτικής ίνας μπορεί να εκμηδενίσει την πιθανότητα αυτή, γλυτώνοντας έτσι τον κόπο από μελλοντική συντήρηση και τυχόν επισκευές, αλλά και αποτρέποντας την πρόκληση νεύρων και απογοήτευσης.

Οδηγίες εγκατάστασης καλωδίων οπτικής ίνας

Αρχικά, θα πρέπει να πούμε ότι υπάρχουν διάφορες κατηγορίες εγκατάστασης καλωδίων οπτικών ινών, όπως η εναέρια εγκατάσταση, η απευθείας υπόγεια ταφή τους, η όδευσή τους μέσω υπόγειου αγωγού και η εγκατάσταση οικιακής χρήσης. Ανεξάρτητα από τον τύπο της, για την δημιουργία μιας σωστά δομημένης εγκατάστασης, θα πρέπει ο τεχνικός να λαμβάνει υπόψη του ορισμένα πράγματα.

Πρώτα απ’ όλα να ξεκινήσει με σωστό σχεδιασμό, ώστε να αποφύγει λάθη και προβλήματα. Ελέγχοντας τη διαδρομή πριν την εγκατάσταση των καλωδίων, ανιχνεύονται τα πιθανά προβλήματα για να δοθούν οι λύσεις τους. Θα πρέπει να αποφασίσει και να προγραμματίσει τον αριθμό των καλωδίων και των απαραίτητων συνδέσεων που θα χρειαστούν, λαμβάνοντας υπόψη του και την πιθανή εγκατάσταση πρόσθετων ντουλαπιών (cabinets), διακομιστών (servers) και εξαρτημάτων δικτύου.

Κάθε καλώδιο οπτικών ινών θα πρέπει να ελέγχεται πριν και μετά την εγκατάστασή του. Ο οπτικός έλεγχος βοηθάει στον εντοπισμό τυχόν κομμένων καλωδίων και η έγκαιρη αντικατάσταση ή επισκευή τους διασφαλίζει την συνέχεια της εγκατάστασης. Τα καλώδια οπτικών ινών πρέπει να μην στρίβουν, να μην σπρώχνονται και να μην τσακίζουν, ενώ κάθε τερματισμένος ακροδέκτης τους πρέπει να διατηρεί μια ελάχιστη ακτίνα καμπυλότητας. Κάθε κατασκευαστής καλωδίων οπτικής ίνας ορίζει μια ελάχιστη ακτίνα κάμψης, η οποία θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψιν κατά την τοποθέτησή τους. Η ίνα έχει μεγαλύτερη αντοχή από το χάλυβα όταν την τραβάμε σε ευθεία, όμως σπάει εύκολα όταν κάμπτεται σε μικρή γωνία. Έτσι λοιπόν, κατά την τοποθέτηση ενός καλωδίου οπτικής ίνας θα πρέπει να υπάρχει μέριμνα ώστε να μην σχηματίζει γωνίες μικρότερες των 90 μοιρών.

Θα πρέπει πάντα να υπάρχει μέριμνα ώστε να αποφεύγεται η ανάμιξη καλωδίων με διαφορετικά μεγέθη πυρήνα. Είναι σημαντική η χρήση δεματικών και ετικετών σήμανσης, καθώς βοηθάνε στην όμορφη τακτοποίησή τους και την εύκολη αναγνώρισή τους, ώστε να ξεχωρίζουν εύκολα και να αποκλείεται η περίπτωση της σύγχυσης.

Η χρήση κατάλληλων εργαλείων και υλικών εξασφαλίζει βέλτιστο αισθητικό αποτέλεσμα, μέγιστη αντοχή στο χρόνο και άριστη λειτουργία του δικτύου. Ένας πίνακας καλωδίων οπτικών ινών (Fiber Patch Panel) και ένας πίνακας διαχείρισης καλωδίων (Cable management panel) διατηρούν άρτια οργανωμένη την καλωδίωση. Τα κελύφη καλωδίων οπτικής ίνας (Fiber enclosures) προστατεύουν από εξωτερικούς τραυματισμούς και περιφράζουν την είσοδο της σκόνης. Επίσης, σε επαγγελματικές εγκαταστάσεις η τοποθέτηση διαδρόμων-αγωγών βοηθάει στη δρομολόγηση και υποστήριξη των καλωδίων οπτικών ινών.

Συμπέρασμα

Με την τεχνολογία αιχμής που διαθέτουν, τα καλώδια οπτικών ινών προσφέρουν σημαντικά οφέλη και αξίζουν να προτιμηθούν για την κατασκευή ενός νέου, ή την αναβάθμιση ενός υπάρχοντος δικτύου. Επειδή όμως έχουν τις δικές τους ιδιαιτερότητες, η μελέτη, ο σχεδιασμός και η εγκατάστασή τους θα πρέπει να εκτελούνται με προσοχή. Η κατανόηση των πλεονεκτημάτων, η τήρηση των κανόνων και η γνώση των πραγματικών αναγκών, αποτελούν τις προϋποθέσεις για ένα επιτυχημένο δίκτυο με καλώδια οπτικών ινών.

Γράφει ο Χάρης Ματθαίου