Distribuce vysokorychlostního internetu v bytových domech
Provedení vnitřních instalací sítí elektronických komunikací optickými vlákny vytváří základ pro dlouhodobě udržitelné řešení distribuce vysokorychlostního internetu v bytových domech. Takto provedené rozvody umožňují přímé napojení na optickou přístupovou síť a společně vytvářejí sítě typu FTTH (Fibre to the Home) neboli optickou přístupovou síť s optickým vláknem terminovaným v bytě účastníka.
Tento článek si dává za cíl popsat vnitřní optickou infrastrukturu pro tzv. MDUs (Multi-Dwelling Units) neboli řešení pro bytové domy, a to od „bytovek“ až po vícepatrové bytové domy. Použitá terminologie vychází primárně ze standardů ITU-T a dále ze zavedených pojmů běžně požívaných výrobci komponentů optické infrastruktury vnitřních rozvodů. Požité zkratky vycházejí z anglických názvů a mají přiřazený českým význam.
Architektura vnitřní optické infrastruktury
Vlastní topologie vnitřních optických rozvodů sítí elektronických komunikací je dána velikostí bytového domu, počtem bytových jednotek a jejich rozložením v budově, počtem bytů na patro, požadovanými standardy pro provozní dostupnost poskytovaných služeb a servisními požadavky poskytovatelů služeb elektronických komunikací (dále operátor).
Základními komponentami vnitřního optického rozvodu sítí elektronických komunikací jsou:
■ CO (Customer Outlet) – účastnická zásuvka;
■ CCP (Customer Connection Point) – účastnický připojovací rozvaděč;
■ FD (Floor Distributor) – patrový rozvaděč;
■ OTB (Optical Termination Box) – domovní rozvaděč;
■ RCa (Riser Cable) – vertikální vícevláknový kabel (12–144 vláken);
■ DCa (Drop Cable) – účastnický kabel (1–4 vlákna).
Pokud není vnitřní rozvod budován konkrétním provozovatelem služeb elektronických komunikací (operátorem), je vhodné návrh rozvodu koncipovat jako sdílenou infrastrukturu, tedy umožnit sdílení vnitřní optické infrastruktury na úrovni domovního rozvaděče OTB, který je rozhraním optických přístupových sítí různých operátorů a vnitřní optické infrastruktury budovy.
Minimálním požadavkem na vnitřní optickou infrastrukturu je instalace jednoho optického vlákna mezi účastnickou zásuvkou CO a domovním rozvaděčem OTB. Toto provedení vytváří jednovláknovou architekturu vnitřních rozvodů SFA (Single Fibre Architecture).
Vícevláknová architektura rozvodů MFA (Multi Fibre Architecture), tedy instalace více vláken mezi účastnickou zásuvkou CO a domovním rozvaděčem OTB, je druhou možností, často mandatorně požadovanou, pokud jsou tyto rozvody realizovány s podporou veřejných financí. Takovým příkladem je Španělsko, kde je běžné ukončit čtyři vlákna v bytové jednotce.
Další nezanedbatelnou výhodou vícevláknové architektury MFA je příprava rezervní kapacity vláken pro ostatní typy služeb, které lze okamžitě nebo v blízké budoucnosti připojit na vnitřní optickou infrastrukturu (např. připojení základnové stanice mobilních operátorů 4G a 5G, řízení systémů inteligentní budovy, on-line dálkové odečty energií, zabezpečovací a kamerové systémy atd.).
Je důležité, aby projektant vždy upozornil investora budovy, případně operátora na tyto budoucí požadavky, které ve variantě jednovláknové architektury SFA znamenají vždy vyšší náklady při budoucím využívání vnitřní optické infrastruktury, většinou spojené se zásahy do stavební části budovy.
Varianty architektury vnitřní optické infrastruktury
Direct Drop (přímé propojení domovního rozvaděče a účastnické zásuvky)
Tento způsob provedení vnitřní optické infrastruktury (někdy také nazývaný Home Run Architecture) je vhodný zejména pro malé bytové domy do 4.NP. Způsob provedení je patrný ze schematického obr. 1, kde jsou všechny účastnické kabely svedeny do domovního rozvaděče. Toto provedení znamená relativně nízké investiční náklady; limitem bývá zejména omezený prostor v rámci vertikálních tras, kde například pro čtyřpatrový dům se čtyřmi byty na patře potřebuji v přízemí instalovat minimálně šestnáct účastnických kabelů DCa.
Riser (využití vertikálního vícevláknového kabelu pro propojení domovního rozvaděče a účastnické zásuvky)
Tento způsob provedení vnitřní optické infrastruktury je vhodný pro střední a větší bytové domy, tedy pro většinu panelové bytové zástavby v České republice. Způsob provedení je patrný ze schematického obr. 2, kde je z domovního rozvaděče veden jeden vertikální vícevláknový kabel RCa a v každém patře je umístěn patrový rozvaděč FD, ve kterém se propojují vlákna vertikálního kabelu na vlákna účastnických kabelů pro všechny byty na patře. Obvykle se ještě ve společných prostorách domu před vstupem do bytu umístí účastnický připojovací rozvaděč CCP, který zjednodušuje vyhledávání poruch bez nutnosti vstupovat do bytu účastníka. Propojení účastnického připojovacího rozvaděče CCP a účastnické zásuvky CO je pak provedeno optickou připojovací šňůrou, tzv. patchcordem.
Multi-Riser (využití několika vertikálních vícevláknových kabelů pro propojení domovního rozvaděče a účastnické zásuvky)
Tento způsob provedení vnitřní optické infrastruktury je navržen pro výškové bytové domy s velkým počtem bytů. Způsob provedení je patrný ze schematického obr. 3 a je kombinací obou předchozích řešení, kde je z domovního rozvaděče OTB vedeno několik vertikálních vícevláknových kabelů RCa, které jsou ukončeny v příslušném patrovém rozvaděči FD sdružujícím byty z dvou a více podlaží. Připojení bytů je shodné jako v Riser architektuře. Výškovým limitem jedné délky vícevláknového vertikálního kabelu je cca 100 m. Tento parametr potvrzuje výrobce kabelu.
Umístění a provedení domovního rozvaděče OTB
Domovní rozvaděč OTB je uzlem budovy, kde jsou ukončena všechna vlákna terminovaná v jednotlivých bytech. Typicky se jedná o rozvaděč umístěný v prostoru přízemí nebo suterénu objektu na chodbě nebo v samostatné technologické místnosti. Prostor umístění domovního rozvaděče OTB je zároveň propojen vnějším kabelem, nebo ochrannou trubkou na vnější kabelové trasy elektronických komunikací.
Je to také rozhraní, kde jsou definovány odpovědnosti jednotlivých subjektů – vlastníka vnitřních rozvodů i dalších operátorů a jeho konstrukce vytváří flexibilní uzel, kde lze efektivně propojovat vlákna od zákazníků s vlákny jednotlivých provozovatelů.
Jednotlivé části domovního rozvaděče OTB mohou být integrovány do modulárního řešení rozvaděče MODB (Multi-Operator Distribution Box), nebo dojde k dohodě poskytovatelů služeb elektronických komunikací a přívodní optické kabely více operátorů jsou umístěny v jednom dostatečně kapacitním domovním rozvaděči OTB. Úroveň integrace domovního rozvaděče závisí na rozhodnutí majitele budovy, jakým způsobem umožnit přístup do budovy jednotlivým operátorům, a dále na technických a provozních požadavcích jednotlivých poskytovatelů služeb elektronických komunikací.
OTB v provedení MODB (určené pro sdílení vnitřní optické infrastruktury)
Příkladem tohoto řešení je rozvaděč od firmy CommScope MOBI, který lze modulárně rozšiřovat podle počtu poskytovatelů služeb elektronických komunikací v domě. Na obr. 4 je řešení pro dva operátory, kde v prvním rozvaděči jsou ukončena všechna vlákna od jednotlivých bytů na konektorech na pravé straně rozvaděče a v druhém a třetím rozvaděči jsou přívodní kabely prvního a druhého operátora. Do prvního rozvaděče má přístup servisní technik vlastníka budovy (může smluvně zajišťovat operátor č. 1) a do spodního rozvaděče příslušný operátor. Zřízení služby pro jednotlivé zákazníky je provedeno jednoduchým propojením optickou propojovací šňůrou patchcordu definované délky v domovním rozvaděči OTB (obr. 4). Další variantou je řada rozvaděčů BUDI Box od stejného výrobce, vyráběných v různých provedeních podle požadavků investora vnitřní optické infrastruktury. Tyto boxy jsou oblíbené pro svou jednoduchost, modularitu a možnosti vybavení podle požadavků zákazníka.
OTB v provedení Splice/Splice (základní řešení)
Toto vybavení domovního rozvaděče je navrženo pro propojení vnitřní optické infrastruktury na přívodní optický kabel pomocí svařování optických vláken v kazetách (Splice/Splice). Všechna vlákna od jednotlivých bytů jsou navedena na systém listovacích provařovacích kazet a jsou přímo provařena na přívodní kabel operátora. Tato varianta je základním řešením a ze servisního pohledu znemožňuje sdílení vnitřní optické infrastruktury. Dále zvyšuje nutné provozní náklady a požadavky na kvalifikaci servisních techniků, kdy každý neodborný zásah do rozvaděče ohrožuje provoz aktivních zákazníků.
OTB v provedení Splice/Patch (standardní řešení)
Toto provedení kombinuje provádění svárů a propojování konektorů. Vlákna přívodního optického kabelu jsou svařováním optických vláken v kazetách ukončena na konektorové pole (Splice/Patch) a vnitřní optickou infrastrukturu tvoří již samostatné účastnické kabely DCa připojené v rozvaděči konektorem. Tato varianta je vhodná pro provedení Direct Drop vnitřní optické infrastruktury. Stejně jako předchozí řešení komplikuje sdílení vnitřní optické infrastruktury.
OTB v provedení Patch/Patch (tzv. hardened řešení)
Třetí varianta je navržena pro propojování konektorů (Patch/Patch) a je přímo určena pro pasivní optické sítě PON (Passive Optical Network), kde součástí vybavení domovního rozvaděče jsou pasivní optické děliče výkonu (splittery). Vlákno přívodního optického kabelu je konektorem propojeno na vstup splitteru a výstupy splitteru jsou propojeny na konektorové pole stoupačkového kabelu RCa (Patch/ Patch). Tato varianta je vhodná pro Riser a Multi-Riser architekturu (obr. 7). Toto řešení již umožní sdílení vnitřní optické infrastruktury, nicméně je nezbytná dohoda vlastníka optické infrastruktury a operátorů o přístupu do domovního rozvaděče OTB a musí být domluveny provozní postupy při připojování jednotlivých bytů a při identifikaci možných závad.
Umístění a provedení vertikálních RCa a účastnických DCa optických kabelů
Vlastní způsob provedení vnitřní kabeláže může být vzhledem k typům, velikosti, provedení bytových domů a požadavkům na požární bezpečnost budov velmi různorodý. Je nezbytné, aby projektant posoudil všechny tyto ovlivňující faktory a navrhl funkční i dlouhodobě udržitelné řešení. Jednoduchý diagram na obr. 8 doporučuje způsob provedení podle zvolené architektury vnitřní optické infrastruktury.
Direct Drop (přímé propojení domovního rozvaděče a účastnické zásuvky)
Pro instalaci tzv. Drop kabelů přímo do stoupačky nebo lišty je vhodné použít zodolněné verze těchto kabelů, kdy pod kabelovým pláštěm je vrstva aramidové příze, která chrání vlastní optické vlákno před mechanickým namáháním. Kritickým parametrem všech optických kabelů je poloměr ohybu, jenž nesmí přesáhnout povolenou hodnotu podle typu vlákna specifikace ITU-T. Pro vnitřní optickou infrastrukturu se používají optická vlákna specifikace G.657, a to od G.657.A1 (poloměr ohybu 10 mm) až po G.657.B3 (poloměr ohybu 5 mm), který je určen právě pro tento typ instalace. Na obr. 9 je účastnický kabel výrobce ACOME s pláštěm LSOH-FR, mechanickou ochranou z aramidové příze a optickým vláknem v 900μm sekundární ochraně s počtem vláken podle požadavku zákazníka 1, 2 a 4 vlákna. Vnější průměr tohoto konkrétního kabelu je 4 mm a typicky u ostatních výrobců nepřesahuje 5 mm.
Další možnou variantou je instalace ochranných mikrotrubiček a následné zatažení vláknových svazků. Mikrotrubičky jsou vhodnou variantou při „green field“ instalacích a zajišťují dostatečnou ochranu vláknových svazků nebo u vertikálních tras s dostatečným profilem a vybavením. Omezením jsou mechanické vlastnosti těchto mikrotrubiček, kdy je nezbytné respektovat minimální poloměry ohybu tak, aby nedošlo k prolomení pláště a následnému zneprůchodnění vnitřního profilu trubičky. Na obr. 10 je v řezu konstrukce mikrotrubičky Emtelle pro vnitřní použití LFH (Low Fire Hazard) o rozměrech 5/3,5 mm s protahovacím lankem a tloušťkou stěny 0,65 mm. Minimální poloměry mikrotrubiček jsou závislé na vnějším průměru – typicky jde o desetinásobek této hodnoty. V tomto případě výrobce uvádí v souladu s tímto pravidlem 50 mm. Do instalovaných mikrotrubiček se následně zatahují/zafukují samo- statná vlákna nebo vláknové svazky (Fibre Units). Inovativní řešení nabízí opět firma Emtelle se svým svazkem FibreFlow Microcable Fibre Unit (FU), jenž má speciálně navržený polymerový plášť, který je optimalizován pro zatahování/zafukování do mikrotrubiček. V uvedeném případě lze opět volit požadovaný počet vláken a na obr. 11 je vidět v řezu řešení pro dvě a čtyři vlákna s vnějším průměrem 1,1 mm.
Riser (využití vertikálního vícevláknového kabelu pro propojení domovního a patrového rozvaděče)
Současná řešení jsou stále častěji navrhována a budována za použití tzv. Riser kabelů, což je kabel moderní konstrukce, který umožňuje jednoduše vyjmout optická vlákna nebo svazky optických vláken v příslušném patře budovy a přes patrový rozvaděč FD (Floor Distributor) odbočit k jednotlivým bytům (přípojným místům). Výhodou řešení Riser kabely je minimalizace zásahů do konstrukce stavby a času provádění stavebních činností, které souvisejí se sub- tilní konstrukcí tohoto typu kabelů, kdy vnější průměr kabelového pláště je typicky okolo 10 mm a v provedení kabelových svazků není problém z jednoho kabelu připojit 144 přípojných míst. Konstrukce Riser kabelu je popsána na obr. 12.
Multi-Riser (využití více vertikálních multivláknových kabelů pro propojení domovního rozvaděče a účastnické zásuvky)
Konstrukce vertikálních kabelů RCa je shodná jako u Riser architektury, ale vzhledem k vyššímu počtu jak vertikálních, tak účastnických kabelů v budově není zcela vhodné umístění do lišt, případně do ochranných trubek pod omítku. Optimálním řešením je instalace do „stoupaček“, pokud to jejich konstrukce a kapacita umožňuje.
Umístění a provedení patrového rozvaděče FD
Patrový rozvaděč FD je podružným rozvaděčem budovy, kde jsou vybočeny, propojeny svárem nebo konektorem vlákna účastnického kabelu DCa ukončená v jednotlivých bytech na vlákna kabelu vertikálního vedení RCa. Stejně jako u domovního rozvaděče je možno zvolit řadu provedení tohoto rozvaděče. Vhodnost jejich nasazení přímo souvisí se způsobem připojování účastnického připojovacího rozvaděče CCP (účastnické zásuvky CO). Pokud je vnitřní optická infrastruktura budována do úrovně „Home Connected“, tedy minimálně po úroveň připojovacího rozvaděče, může investor zvolit základní variantu patrového rozvaděče FD, aniž by v budoucnu čelil vyšším provozním nákladům. Takovým rozvaděčem je například rozvaděč BY-BOX 6 od firmy ACOME (obr. 13), jenž se bez další fixace upevní na plášť vertikálního kabelu RCa, v kabelovém plášti se vyřízne speciálním nástrojem „okno“ a z vertikálního kabelu se vyjme požadovaný počet vláken, která se zatáhnou k bytům na příslušném patře. Tento patrový rozvaděč je vidět právě na obr. 13 – účastnické vedení DCa je tvořeno mikrotrubičkou a vybočeným vláknem vertikálního kabelu RCa. V odbočovacím provedení patrového rozvaděče se neprovádějí sváry vláken (vlákno je z vertikálního kabelu extrahováno v potřebné délce). Další variantou je jednoduchý provařovací rozvaděč, který je obdobou výše uvedeného rozvaděče s tím rozdílem, že účastnický kabel DCa je provařen na vlákna vertikálního kabelu RCa. Směrem k bytům je instalován zodolněný kabel s aramidovou přízí, jak je popsáno v kapitole Direct Drop. Typickým představitelem je Compact Floor Splicing Box (CFSB) výrobce ACOME (obr. 14).
Pro varianty optické infrastruktury budované do úrovně „Home Pass“, tedy minimálně po úroveň patrového rozvaděče, je vhodné zvolit takové patrového rozvaděče FD, aby se minimalizovaly pro postupné připojování bytů pracnost a riziko ohrožení provozu aktivních zákazníků při zásahu do vertikálního kabelu. Řešení „Home Pass“ často využívají operátoři při „brown field“ budování vnitřní optické infrastruktury, kdy tímto přístupem snižují investiční náročnost a kdy se připojují pouze ti zákazníci, kteří službu od operátora požadují. Tato provedení jsou také vhodná pro Multi-Riser architekturu, protože jsou robustnější a umožňují připojení většího počtu bytů, typicky s kapacitou dvanácti bytů.
Pro variantu provařování je tokovým rozvaděčem BY-BOX 12, opět od výrobce ACOME (obr. 15). Umožňuje připojení až dvanácti účastnických kabelů a disponuje prostorem pro uložení rezervních délek vláken vertikálního kabelu. Typicky jsou tyto rozvaděče umístěné v prostoru chodby objektu, který sdružuje DCa kabely z jednoho nebo více podlaží. Proti neoprávněnému vniknutí je rozvaděč chráněn primárně polohou, tedy umístěním pod strop chodby nebo do vymezeného prostoru pro stoupací vedení.
Další možnou variantou je patrový rozvaděč, kde jsou vlákna vertikálního kabelu RCa zakončena na konektorech. Příkladem takového řešení je rozvaděč IFDB-M-T pro osm účastnických kabelů od firmy CommScope (obr. 16). Byt je připojen okonektorovaným účastnickým kabelem (patchcordem) a technik pouze připojí kabel do příslušného portu bez zásahu do vnitřního provedení patrového rozvaděče. Jednoduchost připojení a ochrana aktivních zákazníků je zřejmá.
Umístění a provedení účastnického připojovacího rozvaděče CCP a účastnické zásuvky CO
Předávacím bodem služeb elektronických komunikací je účastnická zásuvka. Pro zjednodušení provozních a servisních zásahů je vhodné (nikoli nezbytné) ve společných prostorech chodby před prostupem do bytu umístit účastnický připojovací rozvaděč CPP (obr. 17). Na uvedeném místě se ukončí účastnický kabel DCa a účastnická zásuvka CO je pak připojena okonektorovanou propojovací šňůrou (patchcordem). V případě výpadku služby lze prověřit hlavní část vnitřní optické infrastruktury bez obtěžování zákazníka, pokud tedy nedošlo k přerušení patchcordu v bytě. Dále existuje možnost ponechat rezervní vlákna ve variantě vícevláknové architektury MFA. Umístění účastnického připojovacího rozvaděče CCP od jeho výrobce, firmy Corning, pod stropem nad vchodovými dveřmi bytu je na obr. 17. Účastnická zásuvka se umisťuje uvnitř bytové jednotky s ohledem na její půdorys a požadavky zákazníka. Příklady variant pro jednovláknové a vícevláknové provedení jsou na obr. 18 a 19. Zásuvky se liší svým funkčním a estetickým provedením a záleží na konkrétních požadavcích operátora/zákazníka. Na obr. 18 a 19 je vidět standardní provedení a tzv. slim provedení účastnické zásuvky CO.
Očekávané trendy pro vnitřní optickou infrastrukturu
Světoví lídři v oblasti komponent pro vnitřní optickou infrastrukturu navrhují taková řešení, kde se minimalizují požadavky na náročnost montáže zařízení a většina komponent je již připravena a osazena ve výrobě. Výhodou je rychlost montáže, kdy se jednotlivé prvky od domovního rozvaděče – přes patrové rozvaděče až po účastnickou zásuvku – pouze propojí kabely s předinstalovanými konektory o kapacitě až 1–24 vláken na konektor. Součástí práce projektanta je pak přesný návrh kapacit i délek těchto kabelů do výroby a zhotovitel poté zkompletuje celé řešení z komponent vyrobených na zakázku.
