Backbone in Fibra Ottica per Reti KNX Multi-Edificio

Quando la fibra è necessaria per edifici KNX

I campus multi-edificio – hotel con ali separate per gli ospiti e edifici di servizio, complessi universitari con edifici delle facoltà distanti da 150 a 400 metri, aree industriali con edifici produttivi e un blocco amministrativo – superano in ogni scenario pratico il limite di lunghezza del canale Cat6A di 100 metri. La cablatura in fibra ottica non ha limiti di distanza all'interno del campus ed è la soluzione corretta fin dall'inizio.

Oltre alla distanza, l'isolamento elettrico è un motivo critico per la sicurezza per scegliere la fibra tra gli edifici. Edifici diversi in un campus hanno alimentazioni elettriche e dispersori separati. Le differenze di potenziale di terra tra gli edifici – che possono essere di diversi volt in condizioni normali e decine di volt durante un guasto – appaiono su qualsiasi conduttore in rame che li collega. Un cavo Ethernet in rame tra edifici senza un collegamento equipotenziale dedicato tra i sistemi di terra espone le apparecchiature di rete a entrambe le estremità a questa differenza di potenziale, causando corruzione dei dati, danni alle apparecchiature e, in casi estremi, rischio di scossa elettrica per le persone che toccano le apparecchiature di rete durante un guasto.

Il cavo in fibra ottica è un dielettrico – non trasporta corrente elettrica. È completamente immune alle differenze di potenziale di terra e fornisce un isolamento galvanico intrinseco tra gli edifici. Questo rende la fibra la scelta standard per tutte le connessioni di rete tra edifici, indipendentemente dalla distanza.

Tipi di fibra per reti KNX campus

Tre tipi di fibra sono rilevanti per le installazioni KNX campus, ciascuno con diverso diametro del nucleo, larghezza di banda e distanza raggiungibile a 10 Gbps.

Per la maggior parte delle reti KNX in hotel e campus universitari, dove gli edifici sono tipicamente distanti tra 50 e 200 metri, la fibra multimodale OM4 è la scelta economicamente vantaggiosa. I transceiver OM4 SFP+ (10GBase-SR) sono significativamente meno costosi dei transceiver OS2 monomodali (10GBase-LR), e i costi del cavo OM4 e dell'hardware di terminazione sono inferiori. Se un qualsiasi collegamento inter-edificio supera i 400 metri, o se il campus attraversa una strada o un sito separato, la fibra monomodale OS2 è obbligatoria.

Posizionamento del router KNX IP per edificio

L'architettura corretta per un campus KNX multi-edificio prevede un router KNX IP (o un'interfaccia KNX IP, a seconda del volume di telegrammi) in ciascun edificio. Ogni edificio ha il proprio bus KNX TP (doppino intrecciato) che serve tutti i dispositivi all'interno di quell'edificio. Il router KNX IP in ciascun edificio si collega allo switch locale dell'edificio tramite un cavo patch Cat6A standard, e gli switch degli edifici si collegano allo switch core del campus tramite collegamenti in fibra OM4.

I moduli ricetrasmettitori SFP+ utilizzati negli switch degli edifici e nello switch core devono corrispondere al tipo di fibra. Per OM4: utilizzare moduli SFP+ 10GBase-SR (es. Cisco SFP-10G-SR, Ubiquiti UF-MM-10G). Per OS2: utilizzare moduli SFP+ 10GBase-LR (Cisco SFP-10G-LR). Non mescolare mai ricetrasmettitori OM3 su fibra OM4 — i parametri di prestazione differiscono e i test di canale potrebbero fallire anche se il collegamento sembra attivo.

Tipi di cavi in fibra ottica esterni e installazione

I cavi in fibra ottica esterni tra edifici devono essere specificati per l'esposizione esterna: resistenza ai raggi UV, protezione dall'umidità e protezione meccanica contro roditori e danni fisici durante i lavori di scavo. Due categorie coprono la maggior parte delle installazioni KNX nei campus.

È obbligatorio un tubo protettivo o canaletta esterna per tutti i percorsi tra edifici. L'interramento diretto senza tubo è accettabile solo per cavi con classificazione armata per interramento diretto, e anche in questo caso è sconsigliato – futuri lavori di scavo danneggeranno i cavi non protetti. Utilizzare fasci di microtubi HDPE per infrastrutture campus con percorsi multipli dove potrebbero essere necessari ulteriori percorsi in fibra in futuro. Tirare la fibra utilizzando gli elementi di rinforzo in Kevlar – mai la guaina esterna o i singoli tubetti di fibra – e non superare mai la forza di trazione nominale.

Terminazione — giunzione a fusione e cassette pre-terminate

I cavi in fibra ottica sono terminati a ciascuna estremità con uno dei due metodi: terminazione in campo mediante giunzione a fusione con pigtail prefabbricati, o cassette trunk MPO pre-terminate installate in un contenitore per fibre. Ciascuno ha casi d'uso appropriati.

La giunzione a fusione in campo comporta la spellatura dell'estremità della fibra per ottenere una faccia piana e perpendicolare, l'allineamento con un'estremità di pigtail pre-terminata in una giuntatrice a fusione e la fusione delle due estremità insieme con un arco elettrico. Se eseguita correttamente, l'attenuazione della giunzione a fusione è inferiore a 0,1 dB per giunzione – inferiore a qualsiasi interfaccia di connettore. La giunzione a fusione è appropriata per lunghi percorsi di cavo dove il punto di giunzione si trova in una posizione fissa di ingresso dell'edificio (locale telecomunicazioni, ripartitore ottico). La giunzione è protetta in un manicotto termoretraibile e conservata in un vassoio di giunzione all'interno del contenitore per fibre.

Le cassette trunk MPO pre-terminate (Panduit FiberRunner, CommScope SYSTIMAX) sono più veloci da installare e più costanti in qualità – non è necessaria una giuntatrice e ogni connettore è testato in fabbrica. Per i locali telecomunicazioni KNX dove il tempo è critico e la lunghezza del percorso è nota in fase di progettazione, le cassette pre-terminate sono l'approccio preferito. Ogni trunk MPO trasporta 12 o 24 fibre in una singola tirata, e la cassetta converte in porte LC duplex per la connessione a transceiver SFP+.

Pannello di permutazione fibra negli armadi KNX

Where the KNX building switch and IP router are housed in a standard electrical panel enclosure (common in residential and light commercial buildings), a DIN-rail fibre enclosure provides termination for the building's incoming fibre link. Manufacturers including Metz Connect, Telegärtner, and R&M produce DIN-rail fibre enclosures mounting on 35 mm DIN rail, housing 6 or 12 LC duplex adapters with integral splice tray or cassette bay.

The incoming outdoor fibre enters the panel through a conduit connector with IP protection — the transition from outdoor to indoor environment must be weather-sealed at the panel entry. The fibre cable's strength members are clamped at the cable entry point so that tension on the outdoor cable is not transmitted to the fibre terminations inside the enclosure.

Il raggio di curvatura minimo per la fibra OM4 è di 40 mm in condizioni di carico (durante l'installazione con tensione) e di 30 mm per le curve di stoccaggio a lungo termine. La fibra in eccesso all'interno del contenitore deve essere conservata in anelli di raggio almeno 60 mm nel vano di stoccaggio della fibra. Non permettere mai che la fibra venga piegata o curvata al di sotto del raggio minimo — a differenza del Cat6A, il danno alla fibra da piegatura eccessiva è permanente e l'attenuazione degradata potrebbe non causare un guasto immediato del collegamento, ma ridurrà il margine di potenza a zero, rendendo il collegamento inaffidabile in condizioni di temperatura estrema.

Test — OLTS e OTDR secondo IEC 14763-3

Il test della fibra per il cablaggio installato segue la norma IEC 14763-3 (test del cablaggio in fibra ottica). Sono richiesti due tipi di test: misurazione della perdita di inserzione totale con un set di test di perdita ottica (OLTS) e traccia OTDR (riflettometro ottico nel dominio del tempo) per la localizzazione degli eventi.

Testare entrambe le direzioni per ogni collegamento (estremità A verso estremità B, ed estremità B verso estremità A) – connettori e giunzioni hanno una perdita leggermente diversa in ciascuna direzione a causa della geometria della fibra nel punto di giunzione. Registrare il risultato peggiore per ogni collegamento come valore di accettazione. Devono essere rispettati i limiti del collegamento permanente classe B1 IEC 14763-3. Conservare tutti i rapporti di test nella cartella di documentazione dell'edificio insieme ai rapporti di test del canale Cat6A.

Routing multicast KNXnet/IP tra edifici

I router KNX IP in ogni edificio comunicano inviando telegrammi di routing KNXnet/IP come multicast IP all'indirizzo di gruppo 224.0.23.12 sulla porta UDP 3671. Affinché ciò funzioni attraverso la dorsale in fibra del campus, lo switch core deve gestire correttamente l'inoltro multicast tra gli edifici.

L'approccio più semplice per la maggior parte delle installazioni KNX in campus è quello di collocare tutti gli edifici nella stessa VLAN KNX (VLAN 10) come un unico dominio di livello 2. In questa configurazione, l'IGMP snooping sullo switch core apprende quali porte degli switch di edificio hanno router KNX IP (membri del gruppo multicast) e inoltra il multicast KNXnet/IP solo a quelle porte. Il querier IGMP sullo switch core invia richieste periodiche di membership; i router KNX IP rispondono con report di join IGMP per mantenere la membership del gruppo. Non è necessario alcun protocollo di routing – tutti gli edifici sono nello stesso dominio di broadcast.

Per campus più grandi in cui ogni edificio ha la propria sottorete IP (VLAN diversa per edificio), il multicast KNXnet/IP deve essere instradato tra le VLAN a livello 3. Il Protocol Independent Multicast – Sparse Mode (PIM-SM) configurato sullo switch core (che deve essere uno switch di livello 3 con capacità di routing multicast) inoltra il gruppo KNXnet/IP 224.0.23.12 tra le VLAN. Per questo gruppo multicast deve essere designato un Rendezvous Point (RP). Nella maggior parte degli scenari campus KNX, questa complessità è superflua: una singola VLAN KNX che si estende a tutti gli edifici tramite la dorsale in fibra semplifica notevolmente la messa in servizio.