Daniele Dellabella - Informatica, Telecomunicazioni - Rimini
Daniele Dellabella - Informatica, Telecomunicazioni - Rimini

Fibra Ottica

Che cos'è la Fibra ottica?

 

Si tratta di un cavetto non conduttore di elettricità, insensibile ai campi elettromagnetici, con un nucleo in materiale vetroso di piccolissimo diametro. Può tranquillamente essere inserito nei canali dell'energia elettrica perché è completamente isolante.

A differenza del rame, ha la caratteristica di poter trasportare, per grandi distanze e  senza perdite di qualità, un'enorme quantità di dati.

Un solo piccolissimo cavetto, è in grado di portare ovunque e simultaneamente, dati, internet, televisione, satellite e immagini di telecamere per la videosorveglianza.

 Come funziona?

 

Un normale segnale elettrico viene trasformato da speciali dispositivi chiamati "trasmettitori ottici", in una serie di impulsi luminosi grazie a particolari emettitori Led o, più recentemente, Laser

La caratteristica principale di questi segnali "luminosi", è quella di subire attenuazioni trascurabili, rispetto ai segnali elettrici veicolati dai normali conduttori in rame. 

Sarà così possibile l'invio dei dati anche a decine di chilometri di distanza.

Il nostro sistema avrà quindi un trasmettitore ottico da un lato e da un "ricevitore ottico" al capo opposto del cavo in fibra. 

Il ricevitore ottico, opera la funzione inversa, cioè ritrasforma gli impulsi luminosi in segnali elettrici, compatibili con le normali apparecchiature che impieghiamo tutti i giorni: televisori, computer, ricevitori satellitari ecc.



Tipi di Fibra ottica

 

Esistono due famiglie principali di cavi in fibra: multimodale e monomodale.

Fino a poco tempo fa, era largamente impiegato e diffuso il tipo "multimodale" perché più economico, anche se con caratteristiche nettamente inferiori al tipo monomodale. Non starò qui a spiegare le differenze fisiche tra queste fibre, ma mi limiterò a dire che cambia la modalità di propagazione del segnale ottico al loro interno; semplificando, possiamo dire che avviene per riflessione multipla nelle fibre multimodali  e per via diretta, nelle più sottili e performanti fibre monomodali.

Oggi non ha più molto senso, (salvo particolari casi e brevi tragitti) impiegare il tipo multimodale, anche perchè, con la diffusione della tecnologia ottica, grazie alle economie di scala, attualmente i prezzi di fibra monomodale e multimodale, sono molto simili.

 

Perché usare la Fibra ottica?

 

Ogni progettista o impiantista, sa bene che il cavo tradizionale ha caratteristiche piuttosto limitate.

Le linee TV, Sat o dati in rame, non possono eccedere il centinaio di metri di lunghezza e un ridotto numero di derivazioni, pena forti degradi, particolarmente alle frequenze più alte.

E' quindi indispensabile tentare di compensare questi degradi con opportune apparecchiature, come ad esempio sottostazioni di rigenerazione, "amplificatori di lancio", ed equalizzatori per la compensazione del tilt. Purtroppo, queste compensazioni, oltre a essere estremamente costose, potranno essere solo parziali.

Anche i dispositivi attivi o passivi per la distribuzione, avendo un comportamento non lineare alle varie frequenze, aggiungono degrado e "rumore".

Con la Fibra Ottica questi problemi non esistono più ed è possibile realizzare reti di distribuzione di qualsiasi lunghezza, complessità e numero di prese, garantendo all'utente più vicino, così come a quello più distante, esattamente lo stesso grado di qualità.

 

Ci sono svantaggi, nell'impiego della Fibra ottica?

 

Fino a poco tempo fa, tutti avrebbero risposto "il costo"; oggi non è più così.

Ho recentemente realizzato alcune reti integrate, con dispositivi di ultima generazione a basso costo (prima realizzavo reti ottiche solo nel comparto professionale) e il prezzo è risultato addirittura inferiore (20% circa) rispetto ad analoghe soluzioni "tradizionali".

Allora? Possibile che non ci siano svantaggi? Sì, uno (marginale) c'è: la difficoltà nel montare i connettori sul cavo, perchè sono richieste attrezzature speciali, ma a questo problema si può ovviare facilmente: basta acquistare cavi in fibra ottica con i connettori già assemblati in fabbrica. Sono reperibili in qualsiasi misura, anche a richiesta, e la dimensione dei connettori montati è tale da permettere l'agevole infilaggio nelle normali canaline televisive e/o per reti dati.

Allora, perché non usarla?

 

La Fibra Ottica è una tecnologia ben nota a chi si occupa di telecomunicazioni, ma nuova  e scarsamente diffusa in ambito consumer, perché manca una sufficiente conoscenza da parte di progettisti ed impiantisti. Si è ancora abituati ad associarla alle grandi reti geografiche con caratteristiche marcatamente professionali, inoltre si tende a considerarla costosa. Invece è semplice da usare, affidabilissima, performante, ed oggi ha costi perfettamente assimilabili alle tecnologie tradizionali. Può tranquillamente essere impiegata in impianti televisivi condominiali anche di piccole dimensioni e non pone limiti al numero di prese installabili, soprattutto in ambito satellitare, perchè tutte e quattro le polarità dell'LNB transitano su di un unico cavo e non su quattro come nei sistemi classici.

Negli Hotel e nelle Strutture Turistiche, permette di veicolare su un unico piccolo cavetto, tutto ciò che può servire, oggi e nel futuro: automazione camere, climatizzazione, Internet, televisione, canali informativi interni,  videosorveglianza, dati...

 

Le finestre ottiche

 

Nei dispositivi e nelle fibre monomodali di attuale impiego negli impianti Televisivi e LAN, si utilizzano prevalentemente due diverse lunghezze d'onda (le cosiddette "finestre ottiche") che appartengono alla gamma degli infrarossi ("luce" non visibile).

Si tratta delle lunghezze d'onda dei 1310 nanometri (seconda finestra) e dei 1550 nm (terza finestra).

Negli impianti televisivi e satellitari, alcune aziende produttrici lavorano prevalentemente in seconda finestra, mentre altre preferiscono utilizzare la terza finestra a 1550 nm. La fibra monomodale naturalmente, funziona perfettamente su entrambe le lunghezze d'onda, ma i dispositivi codificatori, convertitori, divisori ecc. sono progettati per una precisa finestra. Occorre quindi fare attenzione alla compatibilità, prima di "mescolare" componenti prodotti da aziende diverse.

Negli impianti televisivi comunque, la tendenza (ma non la regola!) è quella di usare i 1310 nm per il satellite e i 1550 nm per la TV Digitale terrestre su un'unica fibra.

Nelle reti dati più recenti, invece, (le cosiddette WDM, Wavelength Division Multiplexing) la tendenza è quella di usare le due diverse lunghezze d'onda per ottenere la bidirezionalità su un'unica fibra: in pratica una finestra è impiegata per la trasmissione, l'altra per la ricezione. Precedentemente invece, si usavano due fibre separate, una per ricevere, l'altra per trasmettere.

Esempio di cavo monomodale multiplo, (4 conduttori ottici) con intestati i classici connettori di tipo FC/PC in uso nell'impiantistica televisiva e satellitare. Il diametro complessivo del cavo è simile a quello di un normale cavetto d'antenna in rame, circa 7 millimetri, ma esistono cavetti in fibra di soli 2 millimetri di diametro. Questo tipo di cavo, con quattro conduttori ottici all'interno, lo utilizziamo per interconnettere con servizi televisivi, telecontrollo e dati i vari edifici di villaggi turistici e le dipendenze degli alberghi. Clicca sull'immagine, per ingrandire.

Occorre prestare molta attenzione ai connettori e agli adattatori ottici, perchè ne esistono una moltitudine di tipi differenti ed è facile commettere errori.

I più usati, nel settore televisivo e satellitare sono gli FC/PC (rotondi, con ghiera metallica) e gli SC/APC, (rettangolari, in plastica di colore verde) mentre nelle reti dati si usano gli SC/PC o SC/UPC in plastica di colore azzurro. Gli SC/PC e gli SP/UPC  corrispondono, perciò possono essere usati indifferentemente, ma gli SC/APC  pur essendo meccanicamente identici ai precedenti, non possono essere scambiati  perchè il taglio della fibra nel punto di contatto è differente (obliquo in un caso, piano nell'altro). Esistono poi, gli SC/PC di colore beige, ma servono per la fibra multimodale, quindi nel nostro caso, non sono adatti.

Ecco un connettore di tipo SC/PC, standard  usato per collegare dispositivi di rete LAN ottici, confrontato con una sigaretta, per meglio rendersi conto delle dimensioni reali. (Clicca sull'immagine per ingrandire.) 

Si può anche notare il cavetto in fibra monomodale con diametro di circa 2,5 millimetri. Il connettore, pur essendo meccanicamente identico al SC/APC verde usato in campo televisivo, non è compatibile con quest'ultimo a causa del diverso taglio della fibra nel punto di contatto.  Da notare che i connettori SC/APC hanno caratteristiche meccaniche ed ottiche superiori ai corrispondenti SC/PC. Ricordarsi però, di usare sempre il connettore giusto: se la presa è verde, usare lo spinotto verde, se la presa è azzurra (o nera) usare il connettore azzurro! Nota: non usare connettori o adattatori beige con la fibra monomodale.

Ed ecco un praticissimo cavetto monomodale  già connettorizzato, di diametro estremamente contenuto (max 4,7 mm). Lo abbiamo scelto per i cablaggi interni nelle nostre reti ottiche. Le sue ridotte dimensioni, consentono di inserirlo agevolmente in qualsiasi tubazione incassata. IL cavetto ottico connettorizzato è di dimensione molto inferiore a quello di un normale cavo d'antenna e il costo per metro è più basso di un buon cavo coassiale in rame. Si tratta di un prodotto di ottima qualità della Huber+Suhner, denominato "Click". Una serie di adattatori ed accessori, ne permette poi il collegamento a qualsiasi dispositivo ottico.

Nella foto a lato, un piccolo strumento portatile che utilizziamo per controllare il perfetto funzionamento di una rete ottica. E' infatti di fondamentale importanza, dopo la realizzazione di un impianto, verificare tutti i parametri di lavoro del sistema. E' molto difficile che vi siano inconvenienti in questo tipo di impianti, la cui affidabilità è pressochè totale, tuttavia la strumentazione è necessaria per accertarsi che i parametri di funzionamento reali, corrispondano a quanto pianificato in sede di progetto. Eventuali inconvenienti infatti, potrebbero derivare da uno scorretto montaggio dei connettori oppure da piccoli residui di polvere o sporcizia che si intrufolassero nelle giunzioni ottiche, durante la fase di cablaggio e connettorizzazione. In sostanza, dopo aver installato  la rete, con questi strumenti si verificano tutte le attenuazioni e la potenza ottica che, in ogni punto dell'impianto deve corrispondere a quanto calcolato in sede di progetto.

Ecco la verifica a banco di un convertitore LNB ottico prodotto da Global Invacom e commercializzato da Televes. Come si può notare, (clicca sull'immagine per ingrandire) la potenza ottica di questo componente rispecchia fedelmente le caratteristiche dichiarate dal costruttore: 7 dBm. Si tratta di un componente "32 PON" ovvero, utilizzabile per realizzare, senza alcun degrado, fino a 32 suddivisioni ottiche.

In una distribuzione mista, con  colonne montanti ottiche e nodi di zona realizzati con multiswitch tradizionali oppure "SCR", si possono servire facilmente fino a 160 decoder satellitari. Questa è la soluzione consigliata anche dall'operatore "Sky Television" per i nuovi impianti comunitari e/o condominiali.

Collaudo dispositivi ottici per trasmissione dati con moduli SFP monomodali bidirezionali 1000BASE-BX10-D. La trasmissione avviene a 1550 nanometri e la ricezione a 1310 nanometri sullo stesso cavo ottico.

Come nostra abitudine, tutte le apparecchiature vengono accuratamente collaudate, programmate e tarate a banco, prima dell'installazione definitiva.

Con questi componenti, si possono realizzare reti gigalan fino a 10 chilometri, con un solo economicissimo cavetto ottico. Notare la differenza di diametro tra i consueti cavi ethernet cat. 5E e i piccoli cavetti in fibra, visibili sulla destra degli switch. (Click sulla foto per ingrandire)

Qui invece, il collaudo a banco di un sistema trasmettitore + ricevitore ottico per distribuzione televisiva.

In questo caso si tratta di un Televes TOX-FO impiegato per trasferire tramite fibra, i canali della TV dalla sede principale alla "dependance" di un hotel. Il trasmettitore raccoglie il segnale radioelettrico in uscita dal gruppo di antenne e lo converte in un segnale ottico che trasporterà i canali televisivi nell'altro edificio, distante alcune centinaia di metri. Nella dipendenza, avviene il processo opposto, gli impulsi ottici vengono riconvertiti in segnali radioelettrici compatibili con i comuni televisori. (Click sulla foto per ingrandire)

 

Ecco una parabola dotata di convertitore LNB ottico in grado di servire svariate centinaia di utenze.

Perfetta per distribuire tramite un solo minuscolo cavetto ottico, il segnale degli operatori satellitari come ad  esempio "Tivùsat" o "Sky Television" in grandi complessi residenziali, villaggi o quartieri.

(Click sulla foto per ingrandire)

 


 

Banco di lavoro con alcuni dispositivi per taglio, saldatura e giunzione sul campo di cavi in fibra ottica. Ben visibile sulla sinistra della foto, il monitor della giuntatrice a fusione e, al centro, la taglierina. Si tratta di strumenti  professionali di grande precisione.

(Click sulla foto per ingrandire)

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