impianti Sat a fibra ottica

Tratte impossibili? Ecco la soluzione

Negli impianti SAT la fibra può risolvere problemi dovuti all'impiego di più cavi coassiali. Esistono oggi varie soluzioni con cui allestire impianti in fibra ottica ad un costo ragionevole e con procedure di connessione semplificate. SKY sta sperimentando il sistema di distribuzione con LNB ottico

Gennaio 2010. L'impiego della fibra ottica negli impianti Tv e Sat è conosciuto da tempo ma fino a oggi dedicato soltanto alla realizzazione di grandi sistemi nei quali l'esigenza principale è di trasferire i segnali seguendo percorsi di collegamento molto lunghi, dove i cavi coassiali tendono a introdurre perdite eccessive.

In contesti più ridotti, come quelli di un condominio o di un normale edificio, la fibra ottica ha avuto finora un impiego limitato per alcuni motivi, tra i quali il costo delle apparecchiature ottiche e della fibra stessa, ma anche l'estrema complessità delle procedure di montaggio dei connettori.

Nel frattempo nuove tecnologie costruttive hanno permesso di ottenere semplificazioni di cablaggio e una riduzione di costi tale da permettere, oggi, di realizzare anche impianti condominiali per la Tv terrestre e per quella satellitare.
Sul mercato è ormai facile trovare dispositivi e apparecchiature con cui allestire anche piccoli e medi impianti in fibra ottica, a costi ragionevoli e con procedure di connessione semplificate.

Negli impianti Sat la fibra può risolvere brillantemente problematiche dovute all'impiego di più cavi.
Sono, infatti, necessari almeno quattro cavi coassiali per distribuire i segnali ricevuti da un satellite. Se i satelliti sono due i cavi diventano 8 per arrivare a 16 con 4 satelliti.

Questa è la massima possibilità offerta dai sistemi di distribuzione multicavo oggi disponibili sul mercato.
Già la possibilità di sostituire quattro cavi coassiali con uno solo sarebbe un grande vantaggio per le installazioni satellitari, semplificando di molto il lavoro dell'antennista. Con i cavi coassiali tale riduzione non sarebbe possibile, con la fibra ottica sì.

SAT ottico, quali soluzioni?
Per distribuire segnali Sat su fibra ottica si possono adottare diversi sistemi: quelli più adatti ad edifici anche di non grandi dimensioni sono sostanzialmente due, pressoché uguali in termini di risultati ma molto diversi per il tipo di componenti utilizzati.

Il primo sistema è “aperto” ovvero usa, in antenna, un normale LNB a quattro uscite con bande e polarizzazioni separate (figura 1), il secondo sistema è invece totalmente ottico (figura 2) ed impiega uno speciale LNB con uscita ottica.

Quest'ultima soluzione è oggi considerata la più innovativa, ed è anche la prima ad impiegare un LNB che fornisce direttamente il segnale ottico.
Ciò permette di realizzare un sistema che già dall'antenna parte con un piccolo cavo a fibra ottica dal quale vengono ricavate diramazioni per collegare, sempre in modo ottico, fino a 32 prese Sat. A queste prese i segnali ritornano al loro formato originario, per essere trasferiti via cavo coassiale al decoder.

Il sistema aperto
I segnali RF Tv e Sat nella banda compresa tra 5 e 2150 MHz, ma anche i segnali Tv terrestri nella banda tra 40 a 862 MHz possono essere trasferiti su una rete ottica collegata direttamente ai singoli appartamenti.
Presso l'abitazione ogni utente disporrà di una connessione “ottica” necessariamente da trasformare in “elettrica” per collegare i normali decoder Tv e Sat.

Il sistema “aperto” funziona, quindi, secondo lo schema di figura 1, dove si ha un semplice link ottico tra l'antenna e il decoder impiegando tra l'antenna e la fibra un convertitore “elettro-ottico” e tra la fibra e il decoder un convertitore “ottico-elettrico”.

Il convertitore “elettro-ottico” riceve i segnali dall'uscita di un normale LNB SMATV con 4 uscite a bande e polarizzazioni separate e da un centralino Tv, il convertitore “ottico-elettrico” estrae dal segnale ottico i segnali Tv e Sat fornendo la stessa funzionalità di un multiswitch a cui interfacciare le prese demiscelate Tv-Sat, necessarie per il collegamento dei normali decoder Tv e Sat.

Il sistema ottico totale
La seconda soluzione prevede l'impiego di un LNB provvisto di uscita ottica ed in grado di eseguire, già in antenna, ben due operazioni: conversione di frequenza delle quattro polarità e bande per affiancarle generando un'unica banda di segnali Sat da distribuire; conversione elettro-ottica della banda Sat generata.

Nello schema di figura 2 sono evidenziati i valori di frequenza impiegati nella conversione. L'intera banda Sat viene allocata in una banda di distribuzione compresa tra 950 e 5450 MHz facilmente trasportabile via fibra ottica: operazione impossibile con un cavo coassiale. Il segnale ottico viene modulato da questa banda di frequenze e ramificato attraverso uno splitter ottico su più uscite come avviene con i normali partitori in un impianto coassiale.

La potenza fornita dall'LNB ottico consente di pilotare una rete ramificata fino a 32 diramazioni di utente, ognuna delle quali dedicata solamente ai segnali Sat. Per i segnali Tv si ricorre al cavo coassiale.

I convertitori di tipo “ottico-elettrico” compatibili con questo sistema, sono realizzati in tre versioni: quattro, twin, e quad. La versione Quattro permette, là dove arriva la fibra ottica, di dare origine ad un impianto coassiale con multiswitch collegabile a più di quattro decoder. 

Con questo LNB si possono perciò realizzare impianti Sat in palazzine o edifici lontani dall'antenna parabolica centralizzata, ai quali collegare anche decine di decoder Sat. Le versioni Twin e  Quad collegano direttamente fino a 2 o 4 decoder.

Perchè ricorrere alla fibra?
L'estensione e il funzionamento di una rete di distribuzione Tv tradizionale subisce i limiti dei cavi coassiali dove l'attenuazione assunta dal segnale in transito aumenta con la frequenza e con la lunghezza della tratta.

Negli impianti con lunghezza dei cavi molto estesa si può recuperare la perdita con amplificatori sistemati lungo la linea. Pertanto gli impianti per villaggi o grandi complessi dove i segnali raggiungono più edifici, il costo della distribuzione via cavo diventa elevato, tanto da essere sostituito più convenientemente con la fibra.

Ecco in estrema sintesi i vantaggi offerti dalla fibra ottica:
- Permette di distribuire segnali in lunghezze anche di chilometri.
- Presenta un diametro esterno più piccolo del cavo coassiale.
- È più leggera.
- Non subisce interferenze RF esterne né propaga RF verso l'esterno.
- Non subisce disturbi se posta vicina a linee elettriche o reti dati o altri cavi RF.
- Non presenta parti metalliche, pertanto esclude problematiche di equipotenzialità.

Distinzioni necessarie
Esistono due tipi di fibra: monomodale e multimodale.
La fibra multimodale è adatta a tratte più corte, mentre quella monomodale è preferibile sulle lunghe tratte o nelle reti molto ramificate, dove l'attenuazione dei nodi di ripartizione viene a farsi sentire.

I connettori per fibra ottica possono essere più economici di quelli per cavo coassiale ma richiedono particolari attrezzature per la loro installazione al fine di ridurre le riflessioni di ritorno verso il laser trasmettitore: la maggiore causa di perdita di efficienza del sistema.
La fibra monomodale attenua tipicamente 0,38 dB/km (es. quella 9/125) mentre un connettore ottico attenua circa 0,25 dB. Le giunte fanno uso di due connettori ottici, pertanto si ottiene una perdita totale di 0,5 dB per ogni giunzione.

I trasmettitori FO usati in reti dati modulano la luce in modo digitale On/Off mentre nelle applicazioni RF la luce viene modulata in modo analogico.
Per collegare una sorgente a più destinatari la ripartizione dei segnali avviene ad albero, tramite splitter ottici caratterizzati da una perdita variabile secondo il numero di uscite (tipica di 3,5 dB a due uscite e 6,5 dB per quattro uscite).