Optinen liitin on kuituyhteyden pieni mutta ratkaiseva osa, jonka valinta, asennus, puhtaus ja suorituskyky määräävät pitkälti sen, miten luotettavasti valo kulkee verkossa.
Kuituverkossa optinen liitin on usein se kohta, jossa hyvin suunnitellun järjestelmän laatu joko varmistuu tai alkaa murentua. Liittimen tehtävä näyttää yksinkertaiselta: sen on tuotava kahden kuidun päät täsmällisesti vastakkain ja pidettävä ne paikoillaan niin, että valoteho siirtyy kuidusta toiseen mahdollisimman pienin häviöin.
Käytännössä onnistuminen riippuu useasta yhtä aikaa toteutuvasta tekijästä. Oikea liitintyyppi, laadukas ferrule, täsmällinen hionta, hyvä adapteri, huolellinen asennus ja ennen kaikkea puhtaus ratkaisevat liitoksen suorituskyvyn.
Optisia liittimiä tarvitaan kaikissa kohdissa, joissa yhteys pitää voida avata ja kytkeä uudelleen. Tällaisia ovat esimerkiksi suurten jakamoiden optiset liitinkentät, päätekotelot, päätepaneelit ja tietoliikennerasiat. Jokainen liitinliitos on kuitenkin myös mahdollinen epäjatkuvuuskohta. Hitsausjatkokseen verrattuna liitin ei yleensä yllä yhtä hyviin optisiin arvoihin, mutta oikein valittu ja oikein käsitelty liitin täyttää vaativankin verkon tarpeet.
”Optisia liittimiä tarvitaan kaikissa kohdissa, joissa yhteys pitää voida avata ja kytkeä uudelleen.
Yleisin optisen liittimen perusrakenne on holkkiliitin. Siinä kuidun pää liimataan pienen reiällisen holkin eli ferrulen sisään. Kun kaksi ferrulea kohdistetaan adapterin avulla vastakkain, syntyy kuitujen välinen optinen liitos. SC- ja LC-liittimet ovat tästä rakenteesta tuttuja esimerkkejä. Ferrulen rooli on keskeinen, sillä sen pään geometria ja kuidun sijainti ferrulessa vaikuttavat suoraan liitosvaimennukseen ja heijastuksiin.
Luotettavan liitoksen saavuttamiseksi ferrulen pää hiotaan hieman kuperaksi. Sillä varmistetaan kuitujen välinen fyysinen kosketus. Tämän PC-hionnan (physical contact) lisäksi käytetään UPC- (ultra physical contact) ja APC-hiontoja (angled physical contact). Erityisesti APC-hionta on tärkeä silloin, kun myös liittämättömältä liittimeltä vaaditaan pientä heijastusta. Vinosti hiottu ferrulen pää ohjaa heijastuvan valon pois paluusuunnasta ja parantaa heijastusvaimennusta merkittävästi.
”Ferrulen pään geometria ja kuidun sijainti ferrulessa vaikuttavat suoraan liitosvaimennukseen ja heijastuksiin.
Liitos syntyy kolmesta osasta
Optinen liitos muodostuu tavallisesti kahdesta liittimestä ja niiden väliin tulevasta adapterista. Liittimet tuovat kuitujen päät kohdakkain, ja adapterin sisällä oleva kohdistusputki ohjaa ferrulet oikeaan asentoon. Laatuun vaikuttavat siis molemmat liittimet sekä adapteri. Jos jokin näistä ei täytä vaatimuksia, koko liitoksen suorituskyky voi jäädä heikoksi, vaikka muut osat olisivat laadukkaita.
Liitinrungon on oltava riittävän kestävä, ja kuidun tai yksikuituisen kaapelin kiinnityksen on oltava luotettava. Myös vedonpoisto ja taivutussuojaus ovat tärkeitä, sillä liitos ei saa aueta, vaikka kaapeliin kohdistuisi kohtuullinen veto. Adapterin tehtävä puolestaan on pitää ferrulet tarkasti vastakkain. Keraamisia kohdistusputkia pidetään yleisesti metallisia suositeltavampina, sillä niiden mittatarkkuus ja kulutuskestävyys tukevat parempaa kohdistusta.
Liitosvaimennus (insertion loss, IL) kertoo sen, miten paljon valotehoa liitoskohdassa menetetään. Sen tulisi olla mahdollisimman pieni. Hyvän liittimen liitosvaimennus yksimuotokuidulla on tyypillisesti alle 0,3 desibeliä ja monimuotokuidulla alle 0,6 desibeliä. Arvoon vaikuttavat muun muassa ferrulen hionta, kuitujen kohdistus, kuitujen geometria ja liitinpään puhtaus.
Heijastusvaimennus (return loss, RL) kuvaa puolestaan sitä, miten hyvin valoteho kulkee liitoksen läpi heijastumatta takaisin paluusuuntaan. Mitä suurempi lukuarvo desibeleinä ilmoitetaan, sitä parempi liitos on. Yksimuotokuitujen väliselle liitokselle tyypillinen vähimmäistaso on 45 desibeliä. Liian suuri heijastus voi aiheuttaa siirtovirheitä, häiritä laserlähetintä tai synnyttää verkkoon haamusignaaleja.
Jos ferrulen hiontataso on kohtisuora ferrulen akseliin nähden, liittämätön liitin aiheuttaa suuren heijastuksen. APC-hionnalla saavutetaan yksimuotokuituliitoksessa liitettynä yli 60 desibelin ja liittämättömänäkin yli 55 desibelin heijastusvaimennus. Tästä syystä APC-hionnan merkitys on kasvanut erityisesti sovellusriippumattomissa verkoissa ja asuinkiinteistöjen optisissa kaapeloinneissa, joissa vaatimukset perustuvat Liikenne- ja viestintäviraston sisäverkkomääräykseen 65.
Standardisarjat IEC/EN 61753 ja 61755 luokittelevat optisten liittimien suorituskykyä. Liitosvaimennukselle määritellään luokat, joiden raja-arvot koskevat kahden satunnaisesti valitun saman luokan liittimen välistä liitosta. Kyse ei siis ole pelkästään referenssiliittimellä mitatusta parhaasta mahdollisesta arvosta, vaan käytännön yhteensopivuutta kuvaavasta vaatimuksesta. Määräys 65 edellyttää liitosvaimennukselta luokkaa B.
”Pelkän hinnan perusteella tehty liitinvalinta voi tulla kalliiksi.
Myös heijastusvaimennukselle on määritelty suorituskykyluokat. Määräyksen 65 mukainen luokka 1 edellyttää APC-hiontaa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että liittimen tekninen määrittely ei voi jäädä pelkän liitintyypin, kuten LC:n tai SC:n, tasolle. Tyyppi kertoo vain mekaanisen perusrakenteen, mutta ei vielä optista suorituskykyä.
Muuta huomioitavaa
Kun liitintä hankitaan tai suunnitellaan verkkoon, on määriteltävä liittimen ja adapterin rakenne, mitat, ferrulen ominaisuudet, kuidun sijainti ferrulessa sekä optisen rajapinnan vaatimukset. Lisäksi on huomioitava käyttöolosuhteet. Lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaihtelualue tulisi määritellä aina, ja teollisuusympäristöissä myös mekaaniset, kemialliset ja sähkömagneettiset rasitukset MICE-luokituksen mukaisesti. Pelkän hinnan perusteella tehty liitinvalinta voi tulla kalliiksi, jos suorituskyky jää määrittelemättä. Huonosti kohdistuva, likainen tai vaatimuksiin nähden väärin hiottu liitin voi aiheuttaa häiriöitä, jotka näkyvät vasta käyttöönotossa tai verkon laajentuessa. Siksi optinen liitin on syytä nähdä aktiivisena laadunhallinnan kohteena eikä vain pienenä tarvikkeena kaapeloinnin päässä.
FAKTA: Liittimen suorituskyky
Liitosvaimennus kertoo liitoksessa menetetyn valotehon ja heijastusvaimennus takaisin heijastuvan valon määrän. Hyvässä yksimuotokuituliitoksessa liitosvaimennus on tyypillisesti alle 0,3 dB. Määräys 65 edellyttää liitosvaimennukselta luokkaa B ja heijastusvaimennukselta luokkaa 1, mikä käytännössä tarkoittaa APC-hiontaa.
Uudet liitintyypit pyrkivät LC:n ja SC:n rinnalle
Optisten liittimien kenttää hallitsevat edelleen LC ja SC. SC-liitin on ollut käytössä jo yli 30 vuotta ja LC noin 25 vuotta.
LC:n etu on pieni koko: se vie noin puolet SC-liittimen tilasta ja mahdollistaa suuremman liitintiheyden esimerkiksi päätepaneeleissa. Molempia käytetään sekä yksi- että monimuotokuiduille ja eri hiontatyypeillä. Ne ovat yhden kuidun simplex-liittimiä, mutta kaksi liitintä voidaan yhdistää duplex-kokonaisuudeksi.
Datakeskuksissa käytetään lisäksi MPO-liittimiä, jotka voivat sisältää 12, 24, 16 tai 32 kuitua. MPO soveltuu suuriin kuitumääriin, mutta se ei ole aina paras ratkaisu neljän tai kahdeksan kuidun järjestelmiin. Tähän tarpeeseen on tullut uusia pienikokoisia liittimiä, kuten MDC ja SN, joilla voidaan toteuttaa kahden, neljän tai kahdeksan kuidun liitäntöjä adapterista riippuen.
MDC:n liitinrunko on noin 3 x 9 millimetriä ja SN:n noin 4 x 10 millimetriä. Molemmat mahdollistavat noin kolminkertaisen liitäntätiheyden LC-liittimeen verrattuna. Niitä käytetään sekä moni- että yksimuotokuiduilla, ja standardeissa on määritelty UPC- ja APC-hionnat. Nopeisiin verkkoihin on saatavana QSFP-DD-lähetinvastaanottimia sekä MDC- että SN-liitännöillä.
Kehitys ei pysähdy duplex-rakenteisiin. MDC- ja SN-liittimistä on kehitetty myös MT-ferruleen perustuvat versiot MMC ja SN-MT. Niillä voidaan toteuttaa neljän, kahdeksan tai 16 kuidun liitäntöjä pienemmässä rungossa kuin perinteisellä MPO-liittimellä. Vanhemmat liitintyypit, kuten MU, MT-RJ, FC, ST ja SMA, ovat monissa verkoissa jääneet jo harvinaisiksi.
Pekka Koivisto, teksti
