W lutym 2013 r. wejdzie w życie nowelizacja rozporządzenia Ministra Infrastruktury dotyczącego warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, wprowadzając obowiązek montażu m.in. światłowodowej instalacji telekomunikacyjnej.
Telefon, telewizja, internet – od luksusu do standardu
Jeszcze dwie dekady temu czas oczekiwania na przyłączenie telefonu do mieszkania liczony był w latach, trudno się więc dziwić, że szczęśliwi nowi abonenci nie zważali na takie niedogodności, jak wiercenie i kucie ścian, prowadzenie instalacji po fasadach, klatkach schodowych czy ścianach mieszkania. Dziś, mimo iż przyłącze telekomunikacyjne wydawałoby się czymś oczywistym, okazuje się, że od strony instalacyjnej nadal nie jest to zagadnienie rozwiązane systemowo.
W budynkach już istniejących (określanych często terminem „brownfield”) mamy do czynienia z przyłączami budowanymi na zasadzie wolnej amerykanki – czyli konkurencji między kolejnymi operatorami instalującymi swoje okablowanie. Mamy więc operatora telefonicznego, operatora telewizji kablowej, a często dodatkowo operatora internetu – każdego ze swoimi przewodami. Jak wygląda plątanina kabli i mnogość skrzynek rozdzielczych na klatkach schodowych – widział chyba każdy. Gdyby zsumować koszty tych często nakładających się instalacji, okazałoby się, że de facto przekraczają one łącznie koszt jednego profesjonalnego okablowania budynkowego.
Fot. 1 Bałagan kablowy na klatce schodowej typowego bloku mieszkalnego (źródło: Ekspertyza Stowarzyszenia Teletechników Polskich XXI dot. instalacji kablowych – www.teletechnika.org.pl)
Lawinowy przyrost danych w Internecie, telewizja HD/3D i inne usługi multimedialne sprawiają, że koniecznością staje się posiadanie szybkiego – najlepiej optycznego – przyłącza w każdym mieszkaniu.
Trochę lepiej ma się sprawa w budynkach nowo powstających (tzw. greenfield). Od kilkunastu lat architekci przewidują już w projektach specjalne piony teletechniczne, które pozwalają na poprowadzenie w zamkniętej przestrzeni okablowania telekomunikacyjnego.
Po nowelizacji rozporządzenia określającego warunki techniczne1 dla nowych budynków pojawiły się w 2009 r. zapisy zobowiązujące inwestora do wyposażenia obiektu zamieszkania zbiorowego w instalację, którą powinny stanowić: (…) elementy infrastruktury telekomunikacyjnej, w szczególności kable i przewody wraz z osprzętem, instalacyjnymi urządzeniami telekomunikacyjnymi, począwszy od punktu połączenia z publiczną siecią telekomunikacyjną (…) do gniazda abonenckiego. Zazwyczaj więc w nowych mieszkaniach znajdujemy już gniazdko telefoniczne czy też telewizji kablowej. Jednak instalacje te nie przewidują wymagań przepływności, jakie już dziś, a z pewnością za kilka lat będą podstawą szybkich sieci teletransmisyjnych.
Rys. 1 Segmenty sieci telekomunikacyjnej – od sieci szkieletowej po dostęp abonencki
Społeczeństwo informacyjne i „głód” megabitów
Tymczasem okazuje się, że nasze czasy to era informacji. Internet i inne media cyfrowe służą nam codziennie w pracy, wspomagają prowadzenie gospodarstwa domowego czy też służą rozrywce. Stały się już tak nieodzownym elementem naszego życia, że np. w wypadku braku dostępu do Internetu czujemy się wręcz zagubieni i pozbawieni kontaktu ze światem.
A informatyzacja społeczeństwa i cywilizacji postępuje nieubłaganie. Niebawem nawet pralka automatyczna czy ekspres do kawy będą mieć swój adres IP w sieci. Będziemy mieć np. zdalne odczytywanie liczników, a w dalszej przyszłości, gdy wyposażymy się w mikroinstalację energetyczną (np. solarną), nasza przydomowa elektrownia będzie zarządzana przez operatora energetycznego. Gdy my nie będziemy korzystać, odbierze on od nas wyprodukowaną energię (tzw. sieci smart grid) i skieruje do innego odbiorcy.
Rys. 2 FTTx – światłowodowy dostęp do abonenta. W technice hybrydowej (FTTCab, FTTC, FTTB) oraz w pełni optycznej (FTTH). O ile okablowanie miedziane limituje zasięg szybkiego internetu do dystansu ok. kilkuset metrów, o tyle łącze optyczne może mieć długość kilkunastu lub kilkudziesięciu kilometrów, w dalszym ciągu dając możliwość oferowania łącza o przepływności 100 Mb/s–1 Gb/s.
Już nawet dzisiejsze zapotrzebowanie klienta indywidualnego (np. telewizja HDTV to co najmniej zapotrzebowanie na przepływność rzędu 7–10 Mbit/s dla pojedynczego strumienia, a wiadomo, że dziś w gospodarstwie domowym mamy więcej niż jeden odbiornik TV) czy też instytucjonalnego (np. transmisja z pojedynczej kamery monitoringu miejskiego w rozdzielczości HD1280x1024, czyli 1,3 megapiksela, generuje transfer na poziomie 9 Mbit/s) wskazują, że „konsumpcja pasma” spowodowana różnego rodzaju potrzebami wymaga wzrostu przepływności w każdym segmencie sieci telekomunikacyjnych.
Opublikowana w 2010 r. tzw. Europejska Agenda Cyfrowa (ang. Digital Agenda for Europe), postulując realizację programu „Społeczeństwa Informacyjnego”, zaproponowała wytyczne dla administracji państw członkowskich na najbliższą dekadę. Zaleceniem Agendy jest dążenie zapewnienia wszystkim europejskim gospodarstwom domowym dostępu tzw. szerokopasmowego internetu o przepustowości przekraczającej 30 Mbit/s, przy czym przynajmniej połowa europejskich gospodarstw domowych powinna mieć w 2020 r. dostęp do połączeń o przepustowości przekraczającej 100 Mbit/s.
Rys. 3 Dotychczasowa praktyka – nakładające się systemy okablowania kilku operatorów w jednym budynku
Rys. 4 Przyszły model otwartej instalacji budynkowej (open access) – od przełącznicy budynkowej umożliwiającej przyłączenie się wielu operatorów poprzez współdzielone okablowanie wewnątrzbudynkowe do skrzynki mieszkaniowej
Sieci telekomunikacyjne
Sieć telekomunikacyjną możemy podzielić na kilka segmentów różniących się ze względu na rozległość, architekturę i funkcjonalność.
Sieć szkieletowa (w terminologii angielskiej możemy spotkać określenia: Backbone lub Core Network) jest strukturą najbardziej rozległą. Budowana jest w zasięgu regionalnym, krajowym lub nawet międzynarodowym. Agreguje ona ruch z wszystkich niższych segmentów, stąd przepływności wymagane w pojedynczym kanale sięgają kilkudziesięciu gigabitów na sekundę (Gb/s). Ogromne znaczenie ma niezawodność sieci szkieletowej – dlatego jest ona zawsze budowana w architekturze pierścienia, aby w wypadku awarii zapewnić alternatywną ścieżkę transmisji.
Kolejnym segmentem jest sieć metropolitalna (nazywana siecią Metro). Jest ona niejako szkieletem w obrębie miasta, aglomeracji lub subregionu i jest także budowana w architekturze pierścienia, by zapewnić protekcję transmisji. Sieć Metro obsługuje z kolei sieci dostępowe (ang. Access Network). Są to struktury sieciowe obsługujące obszary zamieszkania.
Fot. 2 Przykład modułowej przełącznicy światłowodowej. Pierwszy moduł stanowi zakończenie włókien abonenckich (z każdego lokalu). Kolejne moduły to moduły operatorskie – dostawców usług. Przez kanał z prawej strony dokonywane jest tzw. krosowanie abonenta z wybranym przez niego operatorem (źródło: www.fca.com.pl)
Sieci szkieletowe i metropolitalne od kilkunastu lat budowane są wyłącznie w oparciu o światłowody. Sieć dostępowa, czasem zwana siecią „ostatniej mili”, budowana była dotychczas na medium miedzianym (np. kabel telefoniczny, kabel koncentryczny) czy też bezprzewodowym.
Obecnie światłowód sięga coraz bliżej abonenta. Na świecie przyłącza optyczne są już dość powszechne, np. w krajach skandynawskich stanowią blisko 10–15%, w Japonii i Korei Płd. ponad 20–25%2 wszystkich użytkowników. Także w Polsce powoli pojawiają się sieci w standardzie światłowód do domu (FTTH – ang. Fiber To The Home).
Fot. 3 Mikrorurki wewnątrzbudynkowe o średnicach zewnętrznych od 5 do 12 mm
Dlaczego światłowód?
Dziś najczęściej spotykaną (choć niejedyną) techniką dostępową opartą na łączach miedzianych są systemy xDSL (ang. Digital Subscriber Line, symbol x oznacza różne warianty techniki DSL, np. ADSL, VDSL). Bazując na architekturze punkt?punkt są teoretycznie w stanie zapewnić pasmo 50 Mbit/s każdemu użytkownikowi. Teoretycznie. Niestety xDSL jest technologią ograniczoną szumowo, a co za tym idzie ma ograniczoną długość łącza. Chcąc zapewnić abonentowi wspomniane wyżej 30 Mbit/s, dysponujemy maksymalną odległością ok. 900 metrów. To niewiele, nawet w zabudowie miejskiej – bo wymaga od operatora bardzo gęstego umieszczania urządzeń aktywnych (tzw. DSLAM) w pobliżu obszaru abonenckiego. Tak więc mimo iż nowoczesne usługi szerokopasmowe przesyłane po kablu miedzianym techniką xDSL pozwalają na zapewnienie abonentowi potrójnej usługi: telewizji, internetu i telefonii (ang. triple-play), to ograniczenia związane z odległością i limitowaną szerokością pasma sprawiły, że techniki xDSL możemy uznać tylko za tymczasowe rozwiązanie na drodze do prawdziwej ery informacji.
Fot. 4 Schemat instalacji kabla łatwego dostępu. Odmierzoną odległość x do lokalu w punkcie B odmierzamy w pionie kablowym (między punktami C i D). W punkcie D otwieramy powłokę kabla i odcinamy wybrane włókna, a następnie w punkcie C wyciągamy uzyskany zapas włókna i doprowadzamy (np. w mikrorurce) do lokalu B. Dla lokali na najwyższych kondygnacjach potrzebujemy pozostawić zapas długości włókien (w punkcie A)
Rozwiązaniem problemu braku pasma w sieci dostępowej jest budowa sieci w technice FTTx (ang. Fiber To The x – gdzie x oznacza punkt zakończeniowy włókna światłowodowego w bezpośredniej bliskości odbiorcy końcowego). Techniki FTTC/FTTCab to rozwiązania hybrydowe, gdzie światłowód dochodzi do osiedla i tam, np. w szafie ulicznej (Cab – skrót od cabinet), sygnał optyczny w urządzeniu DSLAM jest zamieniany na sygnał elektryczny transmitowany z użyciem kabli miedzianych w technice xDSL (np. ADSL, VDSL).
Optymalnym rozwiązaniem jest FTTH (ang. Fiber To The Home – światłowód do domu) technologia zapewniająca nie tylko odpowiednio szerokie pasmo dla dostarczenia usług oferowanych dzisiaj, lecz również w przyszłości. Pojedyncze włókno światłowodowe przy wykorzystaniu obecnie dostępnych systemów teletransmisyjnych pozwala na wobodną przepływność powyżej 100 Mbit/s dla indywidualnego abonenta – a więc zgodną z zaleceniami Agendy Cyfrowej. Co ważne – takie pasywne i „czysto” optyczne systemy między centralą a abonentem pozwalają na osiągnięcie zasięgu transmisji rzędu kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu kilometrów.
Fot. 5 Przykład wyciągania włókien z kabla łatwego dostępu. Po prawej rozdzielacz włókien – element do montażu w pionie budynkowym
Instalacja budynkowa – nowe rozporządzenie
Dostrzegając konieczność przystosowania instalacji wewnątrzbudynkowych do wymagań współczesnych sieci telekomunikacyjnych i spodziewanego wzrostu ruchu, pojawiła się propozycja dokonania nowelizacji warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki. W dniu 22 listopada 2012 r. opublikowane zostało nowe rozporządzenie, w którym znajdujemy m.in. zapis o obowiązku wyposażenia nowych budynków wielorodzinnych (oraz budynków użyteczności publicznej służących celom związanym z oświatą i wychowaniem) w telekomunikacyjną instalację światłowodową.
Nowe przepisy zaczną obowiazywać od lutego 2013 i dotyczyć będą pozwoleń na budowę dla nowych budynków. W treści rozporządzenia3 (§ 192d ust. 3 pkt 1) czytamy, że w skład instalacji telekomunikacyjnej powinna wchodzić: światłowodowa infrastruktura telekomunikacyjna budynku, w tym kable światłowodowe, wraz z osprzętem instalacyjnym i urządzeniami telekomunikacyjnymi, począwszy od przełącznicy światłowodowej (…) w punkcie połączenia z publiczną siecią telekomunikacyjną do zakończeń kabli w teletechnicznej skrzynce mieszkaniowej. Wymogiem jest doprowadzenie do każdego lokalu dwóch jednomodowych włókien optycznych zakończonych złączkami standardu SC/APC.
Oczywiście rozprowadzeniu okablowania światłowodowego (a także pozostałego wymienionego w rozporządzeniu – czyli np. kabli koncentrycznych, kabli wieloparowych) ma służyć (§ 192d ust. 1 pkt 1): kanalizacja teletechniczna budynku, rozumiana jako ciąg elementów osłonowych umożliwiających wprowadzenie kabli do budynku oraz ich rozprowadzenie w budynku, w tym m.in. przepustów kablowych, rur instalacyjnych, szybów instalacyjnych, koryt, duktów i kanałów.
W mieszkaniu zaś powinny być zainstalowane (§ 192d ust. 2 pkt 1): teletechniczne skrzynki mieszkaniowe, wpuszczone w ścianę zlokalizowaną w pobliżu wejścia do mieszkania, służące w szczególności umieszczeniu zakończeń kabli (…), doprowadzonych do mieszkania, umieszczeniu urządzeń aktywnych lub pasywnych oraz umożliwiająca dystrybucję sygnału w mieszkaniu.
Fot. 6 Gniazdko światłowodowe służące do przyłączania urządzenia aktywnego, tzw. ONT. W gnieździe można zakończyć jedno lub dwa włókna złączami standardu SC/APC. Na zdjęciu widoczna wersja z jednym włóknem światłowodowym, ale proponowane warunki techniczne przewidują obowiązek instalacji dwóch włókien do abonenta, dla zwiększenia neutralności technologicznej (np. możliwość uruchomienia zarówno sieci GPON, jak i Active Ethernet) i spełnienia wymogu dostępu otwartego (np. dla dwóch różnych dostawców usług)
Jak to się przekłada na praktykę instalacyjną?
Po pierwsze wyraźnie zmieni się model budowy okablowania – nie będzie już kilkukrotnego, nakładającego się kablowania przez wielu dostawców usług. Inwestor na etapie starania się o pozwolenie na budowę wykona projekt wewnątrzbudynkowej, współdzielonej instalacji telekomunikacyjnej, a następnie ją zainstaluje. Po zbudowaniu budynku zarządca nieruchomości będzie udostępniać infrastrukturę kolejnym przyłączającym się operatorom usług na zasadzie równego dostępu (w terminologii angielskiej spotykamy się często z pojęciem open access – otwartego dostępu).
Wejście do budynku powinno być możliwe przez odpowiedni przepust (np. w fundamencie), a dalej poprzez ciąg elementów osłonowych powinno umożliwiać zaciągnięcie kabla operatora aż do przełącznicy budynkowej.
Przełącznica budynkowa dla wielu operatorów
Wspomniana w nowym rozporządzeniu przełącznica światłowodowa jest nazywana punktem połączenia z publiczną siecią telekomunikacyjną, co oznacza sensu stricto punkt rozgraniczający sieć operatorów telekomunikacyjnych od sieci będącej własnością zarządcy nieruchomości.
Okablowanie pionowe i poziome
Obok tradycyjnych instalacji teletechnicznych (począwszy od przewodów domofonowych, skończywszy na telewizyjnych kablach koncentrycznych), biegnących w szybach instalacyjnych, nowością dla niektórych projektantów będzie z pewnością konieczność zaprojektowania kabli z włóknami optycznymi. Na podstawie dotychczasowych doświadczeń okazuje się to relatywnie proste, a samo projektowanie nie różni się bardzo od innych mediów. Trzeba jednak zaznaczyć, że już na etapie wykonawstwa praca ze światłowodami wymaga od instalatorów wyższej dbałości, np. w kwestii zachowania promieni gięcia (choć i tu postęp technologiczny w dziedzinie produkcji włókien światłowodowych pozwolił na opracowanie włókien typu G.657, które mogą być prowadzone po łukach o promieniu ok. 8 mm, zamiast dotychczasowych minimum 30 mm).
Istnieje kilka technik rozprowadzenia światłowodów w budynkach wielorodzinnych. Teoretycznie najprostszą z nich jest zastosowanie zwykłego wielowłóknowego kabla wewnętrznego, prowadzenie go w pionach, rozszywanie na poszczególnych kondygnacjach i wydzielanie włókien do lokali. Niedogodnością jest pracochłonność takiej metody (częste spawanie włókien w trudno dostępnych miejscach, jakimi są szyby teletechniczne) oraz konieczność instalowania skrzynek rozdzielczych w pionach. Dlatego też przy masowym stosowaniu technologii FTTH lepszym wyjściem jest użycie mikrokanalizacji wewnątrzbudynkowej lub też wykorzystanie kabli tzw. łatwego dostępu.
Mikrokanalizacja wewnątrzbudynkowa ma tą zaletę, że umożliwia dla instalowanych później mikrokabli światłowodowych zbudowanie trasy, biegnącej bezpośrednio z przełącznicy budynkowej (ulokowanej np. w piwnicy) prosto do gniazdka optycznego w lokalu abonenta. Nie mamy tym sposobem żadnych pośrednich punktów rozdzielczych w szybach instalacyjnych, a prace instalatora światłowodowego odbywają się tylko na końcach trasy.
Drugą równie ciekawą metodą jest zastosowanie specjalnego kabla pozwalającego na łatwe otworzenie jego powłoki i wyciągnięcie z niego pojedynczych włókien lub mikrotub z włóknami. Kabel taki potocznie nazywany jest kablem łatwego dostępu. Zasadą jego zastosowania jest wykorzystanie nadmiarów włókien, którymi dysponujemy w pionie dla poprowadzenia okablowania poziomego między pionem a gniazdem abonenckim. W tym wypadku także nie musimy spawać włókien w szybie teletechnicznym, wystarczy miniaturowy rozdzielacz włókien.
W mieszkaniu
Nowe przepisy przewidują obowiązek instalacji w lokalu u abonenta podtynkowej skrzynki nazwanej teletechniczną skrzynką mieszkaniową. Ideą jest uporządkowanie różnych systemów okablowania i skoncentrowanie ich w jednym mieszkaniowym punkcie, z którego abonent już wedle własnego uznania rozprowadzi media do poszczególnych terminali. Skrzynka taka nie psuje estetyki lokalu dzięki eliminacji montażu naściennego zarówno gniazda optycznego, jak i innych obudów dla różnego rodzaju urządzeń (np. abonenckiego aktywnego urządzenia światłowodowego ONT, przełącznika ethernetowego lub urządzenia bezprzewodowego dla mieszkaniowej sieci Wi-fi).
Podsumowanie – nie taki światłowód straszny
Warto zauważyć, że planowanie i instalacja sieci optycznej w standardzie FTTH nie różni się diametralnie od stosowanych dotychczas technik kablowania, nie odbiega też znacząco kosztami zarówno materiałowymi, jak i kosztami robocizny. Dlatego już dziś rozsądnym rozwiązaniem jest instalowanie sieci optycznej w nowo powstających budynkach.
Można się też spodziewać, że w pewnym momencie także stare istniejące instalacje oparte na mediach miedzianych będą masowo zastępowane instalacjami światłowodowymi.
Obecnie wskaźnik udziału łączy FTTH w Polsce wynosi on ok. 0,1%4, co wypada blado na tle wspomnianych krajów europejskich czy zwłaszcza azjatyckich liderów. Dlatego wprowadzenie obowiązku montażu światłowodowej instalacji do nowo budowanych budynków wydaje się także zasadne pod kątem stymulowania rozwoju nowoczesnych technologii, które przecież przekładają się w skali mikro na jakość życia, a w skali makro na rozwój ekonomiczny kraju.
Prosper Biernacki
Akademia Światłowodowa FCA
1 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75 poz. 690 z późn. zmian.); nowelizacja – patrz str. 39
2Ranking Fiber to The Home Council Europe, Monachium 2012.
3Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 6 listopada 2012 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z dn. 22 listopada 2012 r. poz. 1289).
4Urząd Komunikacji Elektronicznej – Liczba łączy w podziale na technologie dostępowe, według stanu na koniec I półrocza 2011 r.
