3. ΟΠΤΙΚΑ ΚΑΛΩΔΙΑ - ΣΥΝΑΦΗ ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ 1

3. ΟΠΤΙΚΑ ΚΑΛΩΔΙΑ - ΣΥΝΑΦΗ ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ 1 3.1. Γενικά Προκειμένου οι οπτικές ίνες να είναι σε θέση να χρησιμοποιηθούν αποδοτικά για την υλοποίηση τηλεπικοινωνιακών ζεύξεων είναι απαραίτητη η καλωδίωσή τους. Με τον τρόπο αυτόν, οι οπτικές ίνες αφενός ομαδοποιούνται και αφετέρου προστατεύονται από τις επιδράσεις του περιβάλλοντος. Από την άλλη πλευρά, μια τηλεπικοινωνιακή ζεύξη απαιτεί τη διασύνδεση οπτικών καλωδίων τόσο μεταξύ τους όσο και με τις διατάξεις των οπτικών πομπών και δεκτών. Για το σκοπό αυτόν, έχει αναπτυχθεί μια ολόκληρη σειρά παθητικών εξαρτημάτων και διατάξεων, όπως οι συνδετήρες, οι συνενώσεις, οι οργανωτήρες, οι κατανεμητές κλπ. Τέλος, για πιο ειδικές εφαρμογές μπορεί να χρησιμοποιηθούν παθητικές διατάξεις όπως οι συζεύκτες, οι διαχωριστές, οι συνδυαστές και άλλες. Ινοοπτικά καλώδια Χαλαρής δομής Σφιχτής δομής Άλλα Εξαρτήματα διασύνδεσης και τερματισμού Συνδετήρες Συνενώσεις Οργανωτήρες συνενώσεων Περιβλήματα σύνδεσης Οπτικοί κατανεμητές Κουτιά τερματισμού Κορδόνια διασύνδεσης Άλλα ινοοπτικά εξαρτήματα Συζεύκτες Διαχωριστές Συνδυαστές Εξασθενητές Άλλα Πίνακας 3.1: Ινοοπτικά καλώδια και παθητικά εξαρτήματα 3.2. Κατασκευή και καλωδίωση οπτικών ινών 3.2.1. Τεχνικές κατασκευής οπτικών ινών 1 Αναλυτική παρουσίαση των οπτικών καλωδίων και των συναφών παθητικών εξαρτημάτων υπάρχει στην αναφορά [2] (κεφάλαιο 1). Γερ,.Κ. Παγιατάκης: Ινοοπτικές Επικοινωνίες 3.1

Αν και κατά το διάστημα των τελευταίων 20-25 ετών έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι για την κατασκευή οπτικών ινών, η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη τεχνική είναι αυτή της τροποιημένης χημικής εναπόθεσης αερίου (Modified Chemical Vapour Deposition ή MCVD). Η μέθοδος αυτή πρωτοχρησιμοποιήθηκε το 1980, περιλαμβάνει δε τα εξής βασικά στάδια: Την κατασκευή πρωτοτύπου το οποίο, ουσιαστικά, αποτελεί μεγέθυνση της τελικής οπτικής ίνας και συνήθως κατασκευάζεται σε μορφή ράβδου διαμέτρου 2 cm και μήκους 1 m. Στα πρωτότυπα αυτά, το βασικό υλικό είναι το διοξείδιο του πυριτίου (SiO 2 δείκτης διάθλασης 1,46) η δε διαμόρφωση των δεικτών διάθλασης πυρήνα και περιβλήματος γίνεται, συνήθως, με χημική εναπόθεση κατάλληλων νοθευμάτων στο αρχικό υλικό. Τέτοια νοθεύματα είναι το GeO 2 για τον πυρήνα και τα και P 2 O 5, Β 2 Ο 3 και F για το περίβλημα. Τον ελεγχόμενο εφελκυσμό του πρωτοτύπου μέσα από μια θερμή ζώνη θερμοκρασίας περίπου 1500 C προκειμένου να διαμορφωθεί η οπτική ίνα στις τελικές της διαστάσεις. Την προσθήκη πλαστικής προστατευτικής επένδυσης και την τύλιξη της ίνας σε κατάλληλα στροφεία για μετακίνηση και αποθήκευση. Πρωταρχικός στόχος των κατασκευαστικών τεχνικών είναι η διατήρηση του συντελεστή εξασθένησης σε όσο το δυνατόν χαμηλότερα επίπεδα και συγκεκριμένα περίπου 0,7 db/km (1310 nm) για πολύτροπες ίνες και 0,35 db/km (1310 nm) και 0,2 db/km (1550 nm) για μονότροπες ίνες 2. 3.2.2. Καλωδίωση οπτικών ινών Γενικά Ως καλώδιο οπτικών ινών (ή οπτικό ή ινοοπτικό καλώδιο) νοείται μια καλωδιακή δομή η οποία περιέχει έναν αριθμό ινών (π.χ. 12, 60, 96 κλπ.) καθώς και άλλα στοιχεία (μονωτικά περιβλήματα, μεταλλικά στοιχεία κλπ.). Μέσω των οπτικών 2 Η επινόηση αξιόπιστων τεχνικών κατασκευής οπτικών ινών που διατηρούν την απόσβεση σε χαμηλά επίπεδα και ελαχιστοποιούν τις ατέλειες και τις αστοχίες είχε, από την αρχή, τεθεί ως προϋπόθεση για την καθιέρωση της χρήσης οπτικών ινών ως μέσων μετάδοσης. Πράγματι, η εφαρμογή των οπτικών ινών σε τηλεπικοινωνιακές ζεύξεις κατέστη δυνατή, κατά τη δεκαετία του 1970, όταν (αρχικά από την Corning) αναπτύχθηκαν τεχνικές που επέτρεψαν την κατασκευή ινών με συντελεστή εξασθένησης κάτω από 20 db/km. Γερ,.Κ. Παγιατάκης: Ινοοπτικές Επικοινωνίες 3.2

καλωδίων επιτυγχάνεται αφενός η ομαδοποίηση των οπτικών ινών και αφετέρου η προστασία τους από τις περιβαλλοντικές επιδράσεις (π.χ. υγρασία). Τα ινοοπτικά καλώδια εμφανίζονται σε δύο βασικούς τύπους, τα καλώδια χαλαρής δομής (loose-tube cables) που είναι και τα περισσότερο χρησιμοποιούμενα και τα καλώδια σφιχτής δομής (tight-tube cables). Άλλοι τύποι καλωδίων είναι τα ταινιοκαλώδια και τα μικροκαλώδια. Σε κάθε περίπτωση, οι ίνες μέσα στο καλώδιο ομαδοποιούνται και περιέχονται είτε σε κατάλληλους σωληνίσκους είτε σε εγκοπές. Ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία προορίζονται τα οπτικά καλώδια μπορεί να είναι επίγεια (ουσιαστικά υπόγεια), υποβρύχια ή εναέρια. Τέλος, υπάρχουν οπτικά καλώδια κορμού (που διατρέχουν ολόκληρες περιοχές) καθώς και συνδρομητικά τα οποία καταλήγουν σε κτήρια συνδρομητών (π.χ. γραφεία, πολυκατοικίες κλπ.). Καλώδια χαλαρής δομής Τα καλώδια χαλαρής δομής διατίθενται σε διάφορους τύπους που διαφέρουν ως προς τη διάταξη των ινών στο καλώδιο (σε κεντρικό σωλήνα, σε περισσότερους σωληνίσκους ή σε κατάλληλες εγκοπές), τη θέση των στοιχείων μηχανικής ενίσχυσης κλπ. Κοινό στοιχείο όλων των καλωδίων χαλαρής δομής, είναι η πρόβλεψη για περίσσεια μήκους των οπτικών ινών σε σχέση με το μήκος του καλωδίου, ιδιότητα που προστατεύει τις ίνες από τις μηχανικές καταπονήσεις που υφίστανται κατά τις εργασίες εγκατάστασης των καλωδίων. 2-3 mm Οπτικές ίνες Σωληνίσκος (περιέχει jell) Σχήμα 3.1: Διαδρομή ινών σε σωληνίσκο καλωδίου χαλαρής δομής (σε ένα καλώδιο χαλαρής δομής μπορεί π.χ. να υπάρχουν 8 σωληνίσκοι των 12 ινών) Γερ,.Κ. Παγιατάκης: Ινοοπτικές Επικοινωνίες 3.3

Στα καλώδια χαλαρής δομής με κεντρικό σωλήνα, οι ίνες σπανίως ξεπερνούν τις 24 και ομαδοποιούνται ανά 12. Στα καλώδια με πυρήνα και σωληνίσκους (που στην Ελλάδα είναι και τα περισσότερο χρησιμοποιούμενα) κάθε σωληνίσκος περιέχει συνήθως 12 ίνες ενώ ο αριθμός των σωληνίσκων είναι, συνήθως, 5 ή 8 ενώ μπορεί να φθάσει και τους 10. Μέσα σε κάθε σωληνίσκο οι (συνήθως 12) ίνες εμφανίζονται με διαφορετικά χρώματα σύμφωνα με τον πίνακα 3.1 3. Πλαστικός μανδύας Στοιχείο μηχανικής ενίσχυσης Οπλισμός Σχήμα 3.2: Σωληνίσκος χαλαρής δομής (περιέχει 12 ίνες εμβαπτισμένες σε jell) Διατομή ινοοπτικού καλωδίου χαλαρής δομής με σωληνίσκους (8 σωληνίσκοι των 12 ινών). Η συνήθης διάμετρος για τέτοια καλώδια είναι μικρότερη από 2 cm. α/α ίνας Χρώμα α/α ίνας Χρώμα 1 Κόκκινο 7 Γκρί 2 Πράσινο 8 Τυρκουάζ 3 Κίτρινο 9 Άσπρο 4 Άχρωμο 10 Ροζ 5 Καφέ 11 Πορτοκαλί 6 Βιολετί 12 Μπλέ Πίνακας 3.2: Χρωματικός κώδικας ινών σε σωληνίσκο καλωδίου χαλαρής δομής 3 Τυπικές χωρητικότητες των καλωδίων χαλαρής δομής που χρησιμοποιύνται στη χώρα μας είναι 60 ή 96 ίνες για τα καλώδια κορμού και 12 ίνες για τα συνδρομητικά καλώδια. Γερ,.Κ. Παγιατάκης: Ινοοπτικές Επικοινωνίες 3.4

Τα καλώδια αυτά αναπτύσσονται μέσα σε κατάλληλες σωληνώσεις οι οποίες τοποθετούνται σε τάφρους βάθους 60 80 cm. Γενικά η εγκατάσταση οπτικών καλωδίων προβλέπει τα εξής βασικά στάδια: Την πραγματοποίηση των χωματουργικών εργασιών, δηλαδή την εκσκαφή των κατάλληλων τάφρων σε όλο το μήκος της διαδρομής του καλωδίου. Οι τάφροι αυτές προβλέπουν την ύπαρξη κατάλληλων «φρεατίων» εντός των οποίων είναι δυνατή η πραγματοποίηση εργασιών μετά την εγκατάσταση του καλωδίου. Την εγκατάσταση των σωληνώσεων. Π.χ. για ένα καλώδιο χαλαρής δομής 96 ινών χρησιμοποιείται σωλήνας διαμέτρου 32 cm. Σε περίπτωση που κριθεί αναγκαία η ανάπτυξη περισσοτέρων του ενός οπτικών καλωδίων, οι παραπάνω σωλήνες μπορεί να τοποθετηθούν σε ενιαίο σωλήνα μεγαλύτερης διαμέτρου (π.χ. ένας σωλήνας διαμέτρου 110 cm μπορεί να περιέχει 4 σωλήνες διαμέτρου 32 cm). Την ανάπτυξη του οπτικού καλωδίου στις παραπάνω σωληνώσεις. Καλώδια σφιχτής δομής Στα καλώδια αυτά, κάθε ίνα είναι τοποθετημένη σε χωριστό σωληνίσκο που περιβάλλει σφιχτά την ίνα (χωρίς πρόβλεψη για περίσσεια μήκους). Τα καλώδια αυτά περιέχουν μέχρι 24 ίνες και χρησιμοποιούνται κυρίως σε ενδοκτιριακές εφαρμογές. Άλλοι τύποι καλωδίων Προκειμένου να καλυφθούν οι ποικίλες ανάγκες σε οπτική καλωδίωση έχουν αναπτυχθεί αρκετοί τύποι ινοοπτικών καλωδίων πέραν αυτών που αναφέρθηκαν παραπάνω. Αναφέρονται ενδεικτικά, τα ταινιοκαλώδια (καλώδια με ίνες σε ορθογωνική διάταξη) και τα μικροκαλώδια (καλώδια με ειδική θωράκιση και περιεκτικότητα μέχρι και 60 ίνες που παρέχουν δυνατότητα γρήγορης εγκατάστασης σε κατάλληλη σχισμή της επιφάνειας του οδοστρώματος - βάθος 4 έως 8 cm). Γερ,.Κ. Παγιατάκης: Ινοοπτικές Επικοινωνίες 3.5