Оборудование, устанавливаемое на стороне абонента

Общее описание сети FTTH

 

Сеть FTTH (волокно до абонента) основана на волоконно-оптической сети доступа, которая подключает большое количество конечных пользователей к центральному узлу, называемому сетевым узлом (АТС), узлом агрегации или точкой присутствия (POP). Каждый такой узел включает в себя необходимое активное оборудование для передачи данных к конечному пользователю, используя оптическое волокно. Каждый сетевой узел в пределах крупных городов или областей подключается к единой волоконно-оптической транспортной сети.

Сети доступа могут быть подключены:

- фиксированная беспроводная антенная сеть, например, беспроводная LAN или WiMAX;

- базовые станции мобильной связи;

- конечные пользователи, живущие в частных или многоквартирных домах;

- большие здания (школы, больницы, бизнес центры);

- охранные устройства (камеры наблюдения, устройства охранной сигнализации);

- сеть FTTH может быть частью сети доступа.

Задача подключения конечного пользователя по волокну может потребовать наличие волоконно-оптической инфраструктуры, расположенной в местах общего или частного пользования.

Физически среда развёртывания сети FTTH (рисунок 1) может быть разделена на:

- Город;

- Коттеджный посёлок;

- Сельская местность;

- Типы зданий и населённость – частные или многоквартирные дома.

 

 

Рисунок 1 – Тип развёртывания сети FTTH

 

Необходимо учитывать, что физическая среда развёртывания сети зависит не только от различной плотности застройки (на км²), но и от специфичных условий (типов) застройки.

Именно эти типы застройки являются ключевым фактором выбора архитектуры сети. Определены следующие типы застройки:

- Greenfield–новостройки, где развёртывание сети будет происходить одновременно со строительством домов

- Browfield–здания уже построены, но имеют устаревшую кабельную инфраструктуру

- Overbuild-здания уже построены и имеют современную кабельную инфраструктуру

На метод развёртывания инфраструктуры сети также влияют:

- месторасположение сети FTTH;

- размер сети FTTH;

- первоначальная стоимость строительства инфраструктуры сети (CAPEX);

- текущие расходы на эксплуатацию, ремонт и техническое обслуживание сети (OPEX);

- архитектура сети, например, PON или активный Ethernet;

- местные условия, к примеру, уровень оплаты труда, и т.п.

Выбор метода и технологии развёртывания сети будет определять CAPEX и OPEX в равной степени, как и надёжность всей сети. Эти средства могут быть оптимизированы путём выбора наиболее подходящего решения для определения типа активного оборудования в комбинации с наиболее подходящими способами строительства сети. Эти способы описаны далее и включают в себя:

- использование стандартных оптических кабелей и каналов кабельной канализации;

- использование технологии пневмопрокладки волокон в микротрубках;

- использование кабелей, прокладываемых непосредственно в грунт;

- использование кабелей, подвешиваемых на опорах;

- использование других «нетрадиционных» методов прокладки кабелей.

Ключевые функциональные требования к сети FTTH:

- обеспечить высокоскоростную передачу данных к каждому абоненту;

- обеспечить гибкость архитектуры сети для возможного усовершенствования в будущем;

- обеспечить прямое подключение каждого абонента к активному оборудованию через волокно, гарантируя максимально возможную ёмкость для добавления новых услуг в будущем.

При проектировании и строительстве сетей FTTH необходимо понимать взаимоотношения между владельцами сетей и операторами, во избежание возникновения каких-либо конфликтов из-за функциональных или экономических требований. Наибольшее распространение получили два способа (топологии) организации сети доступа FTTH – «точка-много точек» на базе пассивной оптической сети PON (рисунок 2) и «точка-точка», которая обычно использует Ethernet технологии (рисунок 3).

 

Рисунок 2 – Пассивная оптическая сеть

 

Рисунок 3 - Активный Ethernet

 

В топологии «точка –точка» для распределения оптического сигнала используются активные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры), в результате чего трафик, исходящий из оборудования, расположенного в точке присутствия (POP), направляется непосредственно тому пользователю, которому он адресован. Другими словами, в этом случае имитируется оптическое соединение «точка - точка». Наибольшее распространение в таких сетях получил протокол Ethernet, а сами сети стали называться «активными оптическими Ethernet-сетями» или активным Ethernet. Такая топология может также включать в себя технологии PON путём размещения пассивных оптических разветвителей (сплиттеров) в точке доступа.

Топология «точка – много точек» с пассивными оптическими разветвителями использует стандартизированные технологии PON: GPON, широко развивающаяся в Европе; и EPON, наиболее популярная в Азиатских странах.

Существует несколько технологий построения сетей доступа:

- волокно до абонента (FTTH)–каждый абонент подключается по отдельному волокну напрямую к порту активного оборудования, расположенного на сетевом узле; или подключается к порту активного оборудования через пассивный оптический разветвитель в случае использования топологии «точка – много точек»;

- волокно до здания (FTTB)–каждый оптический распределительный бокс(обычно размещаемый в подвале или на чердаке здания) подключается по волокну напрямую к порту активного оборудования, расположенного на сетевом узле; или подключается к порту активного оборудования через пассивный оптический разветвитель. Абонент подключается к боксу (коммутатору) не с помощью волокна, а с помощью медножильной вертикальной разводки. В некоторых случаях коммутатор не подключается индивидуально к сетевому узлу, а подключается к транспортой сети или кольцу для использования существующих волокон стандартных топологий. Такое решение также уменьшает количество волокон и портов на сетевом узле;

- волокно до шкафа (FTTC)– каждый коммутатор или DSL мультиплексор (DSLAM) размещается в шкафу наружной установки и подключается к сетевому узлу с помощью одного или пары волокон, передающих агрегированный трафик с использованием технологий Gigabit Ethernet или 10 Gigabit Ethernet.

Абоненты подключаются к шкафу с помощью медножильных кабелей, при этом коммутация выполняется с помощью трансиверов 100BASE-BX10, 1000ASE-BX10 или VDSL2. Такую архитектуру иногда называют «Активный Ethernet», поскольку элементы активного оборудования размещаются в точках, удалённых от сетевого узла.

Планирование сети

 

Крупные инвестиции требуют тщательного планирования для минимизации финансовых рисков. Хорошо спланированная сеть – это также ключ к сокращению расходов и увеличению средней прибыли из расчёта на одного подключенного пользователя.

Планирование является частью подготовки к процессу развёртывания сети FTTH. Существует три отдельные фазы:

- стратегическое планирование сетивключает два этапа. Первый–это принятие решения по поводу целесообразности;

- развёртывания сети и определение ширины зоны развёртывания. Второй – это определение способа построения, типа кабеля и технологии использования кабельной канализации;

- планирование сети высокого уровня – это фаза, когда принимаются структурные решения для определённой географической территории планирования. Структурные решения включают в себя определение точек расположения основных элементов сети, а также предварительный расчёт стоимости используемых материалов;

- детальное планирование сети – это конечный этап планирования, когда создаётся проектная документация, которая может передаваться строительным компаниям.

В целом, три фазы процесса планирования идут последовательно одна за другой. Однако, некоторые изначальные решения могут потребовать пересмотра. Например, предполагаемое размещение сетевого узла или точки приcутствия (POP) может поменяться после составления детальных планов. В таких случаях очень важно вернуться к ранним этапам планирования и пересмотреть первоначально принятые решения.

Оборудование и устройства, которые используются в развёртывании сети FTTH, описываются в других главах данного Руководства. Очень важно детально рассматривать возможные типы оборудования даже на ранних этапах процесса планирования, так как детали могут значительно влиять на оптимальную топологию сети – и следовательно на стратегическое планирование.

Оборудование включает в себя активные компоненты (например, коммутаторы сети Ethernet, OLTs и оптические терминалы PON) и пассивные компоненты (например, оптические распределительные панели (ODF), волоконно-оптические муфты, PON сплиттеры, каналы кабельной канализации или системы микроканалов, кабели и волокна, оптические пассивные оконечные устройства).

Начиная со спецификаций оборудования, необходимо определить ряд правил, которые определяют каким образом может использоваться оборудование и в какой конфигурации сети:

- какие кабели и каналы могут использоваться при строительстве линии связи на магистральном и распределительном сегментах;

- какое оборудование (например, сплиттеры) можно установить в зданиях, распределительных точках или точках присутствия (РОР);

- какие измерения необходимо провести до активации услуг.

 

Пассивная оптическая сеть

 

Пассивная оптическая сеть (РОN) и технологии Ethernet «точка-точка» были развёрнуты по всему миру. Выбор той или иной технологии зависит от многих факторов, включая демографическую ситуацию и географическое расположение сети, специфические параметры развёртывания, капиталовложения и т.п. В частности, выбранное решение в большой степени зависит от лёгкости построения пассивной инфраструктуры сети. При этом ясно, что на современном рынке телекоммуникаций обе технологии являются приемлемыми.

В многоквартирных домах подключение конечных пользователей к внутридомовому коммутатору может выполняться с помощью медножильного кабеля или оптического волокна. Однако волокно является только альтернативным решением, которое гарантирует выполнение требований по увеличению пропускной способности в будущем. В некоторых решениях предоставляется второе волокно для передачи видеосигнала; в других случаях к абоненту подводится несколько волокон (от 2 до 4), чтобы иметь конкурентное преимущество и возможность развития в будущем (рисунок 4).

 

 

Рисунок 4 – Различные архитектуры сети FTTH

 

Оборудование пассивной оптической сети (PON) включает в себя оптический терминал OLT (optical line terminal), который располагается на сетевом узле/точке присутствия (РОР) или на АТС. Каждое волокно из сетевого узла направляется к пассивному оптическому сплиттеру, и затем выполняется разветвлённое подключение до 64-х конечных пользователей, каждый из которых имеет оптический сетевой модуль ONU (optical network unit) в точке оконечивания волокна.

Модуль ONU может быть различных типов, включая версию для размещения внутри зданий, которая применяется для подключения большого количества абонентов; либо объединяющую в себе существующую кабельную инфраструктуру (CAT5/Ethernet).

Преимущества сетей PON – это уменьшение числа волокон, прокладываемых между АТС и сплиттерами, отсутствие активного оборудования между OLT и ONU, возможность динамического распределения пропускной способности, что приводит к уменьшению капитальных и операционных затрат.

Важно заметить, что последняя часть сети, расположенная между последним сплиттером и конечным пользователем, является точно такой же, как и для решений «точка-точка» или PON: каждый подключаемый абонент будет соединён с помощью одного (или более) волокон с точкой расположения последнего сплиттера, называемой точкой концентрации волокон FCP (fiber concentrationpoint) или FFP (fiber flexibility point).При этом единственная особенность сетей PON – это то, что количество волокон между FFP и сетевым узлом РОР может быть со временем значительно увеличено. Это особенно касается зданий, имеющих устаревшую кабельную инфраструктуру, где ресурсы построенной сети (неподключенные волокна и/или свободное место в кабельных каналах) может быть использованы, при этом экономя средства и время развёртывания сети.

Существует несколько технологий PON.

Организация FSAN (full service access network) разработала общие рекомендации и требования к оборудованию, которые в последствии были приняты Международным союзом электросвязи (ITU) как стандарты. Эти стандарты включали в себя технологии APON, BPON, GPON и XG-PON.

Технология GPON обеспечивает скорость передачи прямого потока 2,5 Гбит/с и скорость передачи обратного потока 1,25 Гбит/с, позволяя подключить до 64 конечных пользователей.

Технология XG-PON обеспечивает скорость передачи прямого потока 10 Гбит/с и скорость передачи обратного потока 2,5 Гбит/с, позволяя подключить до 128 конечных пользователей.

В 2004 году институт IEEE (Electrical and Electronic Engineers) представил альтернативный стандарт, называемый EPON, позволяющий обеспечить скорость передачи 1 Гбит/с в обоих направлениях. При этом оборудование EPON позволяло обеспечить скорость передачи прямого потока 2 Гбит/с. В сентябре 2009 года институт IEEE принял новый стандарт 10G-EPON, позволяющий обеспечить скорость передачи 10 Гбит/с в обоих направлениях.

Тенденции развития технологий сетей доступа последние 10 лет были направлены в основном на симметричную скорость передачи данных. Доступ к мультимедийным файлам, пирринговые и мощные файло-обменные приложения, которые используют конечные пользователи, стали толчком к переходу на сети с более высокими скоростями передачи обратных потоков. Однако, сложно представить себе полную симметрию в домашних приложениях из-за огромного значения скорости передачи, требуемой для HDTV и других развлекательных приложений в целом. Кроме того, только высокая скорость передачи обратного потока в сетях PON даёт неоспоримые преимущества операторов FTTH сетей перед DSL или провайдерами кабельного телевидения.

Технология GPON (рисунок 5) обеспечивает максимальный радиус сети 20 км с оптическим бюджетом 28 дБ, используя оборудование Класса В+ с коэффициентом деления оптического сигнала 1:32. Радиус сети может быть увеличен до 30 км путём уменьшения коэффициента деления оптического сигнала до 1:16 или путём применения оборудования более высокого класса (С+), которое добавляет 4 дБ оптической мощности сигнала и может увеличить радиус сети до 60 км. Технология 10G-EPON может также обеспечить максимальный радиус сети 20 км с оптическим бюджетом 29 дБ.

 

 

Рисунок 5 – Общая схема построения сети GPON

 

Как опция может использоваться дополнительная длина волны 1550 нм для прямого потока, что позволяет предоставлять традиционные аналоговые и цифровые телевизионные услуги пользователям.

Через какое-то время наступит момент, когда необходимо будет обновить развернутое оборудование PON с появлением новых технологий, позволяющих обеспечить большую полосу пропускания(рисунок 6). При этом несколько технологий (GPON и XG-PON) могут работать одновременно, используя те же оптические пассивные элементы сети (волокна, кабели, оконечные и распределительные устройства), но на разных длинах волн.

 

Рисунок 6 – Одновременное использование технологий GPON и XG-PON

 

Стандартное оборудование PON включает в себя приемопередающий модуль (OLT) и оптические сетевые терминалы (ONU).

Модуль OLT, как правило, размещается на сетевом узле или точке присутствия(РОР).

Платы модуля OLT могут управлять до 8 200 конечных пользователей (до 64 пользователей по одному волокну).

Оптические сетевые терминалы (ONU) могут быть различных типов(рисунок 7) в зависимости от месторасположения:

- расположение внутри помещений (I-серии);

- расположение снаружи помещений (О-серии);

- бизнес применение (В-серии);

- применение для сетей FTTB.

 

Рисунок 7 – Различные типы ONT

 

В зависимости от применения сетевые терминалы ONU могут обеспечивать аналоговое телефонное соединение (POTS), Ethernet подключение, RF видео, а также, в случае FTTB – VDSL2 или Ethernet подключения.

Согласно рекомендациям института IEEE оборудование на стороне абонента всегда называется ONU, однако в контексте технологий GPON и X-GPON было решено использовать термин ONU как общий, а термин ONT, как непосредственно активное устройство, установленное на стороне одного абонента.

Такое определение не всегда применяется во всех случаях; любое устройство, которое является конечной точкой оптической сети всегда определяется как ONT (optical network termination). В этом документе не указаны какие-либо предпочтения по использованию того или иного термина, поэтому оба определения будут использоваться в равной степени в зависимости от их наиболее понятного смысла.

Технологии GPON, ЕPON, XG-PON и 10G-EPON используют распределение полосы пропускания (рисунок 8) методом временного мультиплексирования (TDM) - технология цифровой передачи, использующая временное уплотнение каналов для передачи данных и голоса. В данном методе мультиплексирования вся пропускная способность выходного канала предоставляется в течение фиксированных интервалов времени каждому входному каналу. Прямой поток передаётся ко всем абонентским узлам ONU; каждый абонентский узел, читая адресные поля, фильтрует из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. В обратном направлении (обратный поток) все ONU путем передачи служебных кадров синхронизируются по единой временной шкале центрального узла OLT. Отправка данных абонентскими узлами осуществляется в разрешенные интервалы времени (тайм-слоты), что позволяет гибко распределять полосу пропускания между абонентами, используя протокол МАС(Media Access Control).

 

 

Рисунок 8– Распределение полосы пропускания в системах PON

 

При развёртывании сетей PON активная и пассивная часть инфраструктуры работают вместе. Понятно, что капитальные вложения в активное оборудование могут быть оптимизированы один раз путём правильного построения пассивной разветвительной части.

При проектировании сети необходимо принять во внимание следующие рекомендации:

- оптимально использовать активное оборудование – гарантированное использование портов (покрытие) должно превышать 50%;

- наличие гибкой структуры построения магистрального участка, которая позволяет подключить существующих абонентов и позволит подключить новых абонентов в будущем;

- наличие регулирующих требований для сетей доступа следующего поколения (NGA);

- оптимизация операционных расходов.

Эти рекомендации приводят к возникновению большого количества правил проектирования сети.

Необходимо оптимизировать размещение оптических разветвителей (сплиттеров). В типичном Европейском городе оптимальный размер точки концентрации волокон будет в пределах от 500 до 2000 подключённых домов.

При использовании одноуровневого разветвления, называемого централизованное деление, необходимо определить ёмкость узла, означающую количество подключённых домов. Один из критических факторов в этом процессе оптимизации – это ёмкость покрытия; обычно стоимость подключения зависит от ёмкости узла, как показано на рисунке 9

 

 

Рисунок 9 – Оптимизация ёмкости узла при централизованном делении

 

На рисунке 9:

- cost per home passed–стоимость в зависимости от количества подключённых домов;

- node size–ёмкость узла.

Города состоят из большого количества многоэтажных зданий; некоторые из них имеют несколько квартир, другие сотни. Это также является важным фактором при проектировании сети, поскольку необходимо определить количество сплиттеров, устанавливаемых на входе зданий. Некоторые сети строятся, используя двухуровневую стратегию разветвления, называемую каскадное деление (рисунок 10), где, к примеру, сплиттер 1:8 устанавливается в точке концентрации волокон, а другие сплиттеры 1:8 устанавливаются в зданиях. В местах, где расположены многоквартирные здания и индивидуальная застройка, оптимальная ёмкость узла может увеличиваться. В других случаях известно также многоуровневое каскадное деление сигнала.

 

 

Рисунок 10 – Централизованное и каскадное деление в сетях PON

 

Сети Ethernet

 

Сети Ethernet строятся в основном по схеме (рисунок 11), когда каждый абонент, используя одно назначенное волокно, подключается к Ethernet коммутатору, расположенному на сетевом узле POP. Такая схема построения является ниболее простой и открытой.

 

 

Рисунок 11 – Схема построения сети Ethernet

 

Для обычного инженера топология кабельной инфраструктуры для строительства волоконно-оптических решений «точка-точка» может показаться идентичной PON. Однако количество волокон/кабелей между РОР и точкой концентрации волокон будет значительно больше, чем в сетях PON.

Линейные оптические кабели, приходящие от сетевого узла РОР, подключаются к точке распределения. Эта точка может располагаться как в муфте под землёй, так и в шкафу наружной установки. От точки распределения волокна уходят к конечным пользователям.

Ёмкость линейных кабелей значительно отличается от ёмкости кабелей абонентской разводки, и поэтому возможно, что способы прокладки и монтажа будут отличаться при построении двух участков сети: магистального и абонентского.

При строительстве сети могут использоваться как стандартные каналы кабельной канализации, так и альтернативные системы, к примеру, каналы сточной канализации или туннели.

Волокна, приходящие в сетевой узел РОР, оконечиваются в оптическом кроссе (ODF), который представляет собой гибкое решение по организации волокон, позволяющее подключать абонентов к любым портам оптических коммутаторов, установленных на сетевом узле.

Чтобы организовать большое количество волокон в достаточно ограниченном пространстве необходимо иметь компактный оптический кросс высокой ёмкости. на рисунке 12 показан пример такого кросса, который позволяет оконечить и скоммутировать более 2 300 волокон в одном металлоконструктиве. Для примера, на рисунке рядом с оптическим кроссом показана стойка с установленным активным оборудованием, позволяющая подключать до 1 152 волокон (портов).

 

Рисунок 12 – Оптический кросс высокой ёмкости

 

В проектах FTTH, как правило, происходит постепенное наращивание оптической ёмкости. Организация волокон в оптическом кроссе позволяет наращивать количество активных портов одновременно с подключением абонентов. Это позволяет минимизировать количество неиспользуемых активных элементов на сетевом узле РОР.

 

Технологии передачи данных

 

Когда технология Ethernet взяла на вооружение массу новых стандартов и протоколов, возник резонный вопрос, а почему бы не использовать сети доступа PON на основе все того же стандарта Ethernet. То есть, почему бы помимо GPON не реализовать также EPON (Ethernet PON) в рамках стандарта IEEE 802.3. Для решения этой задачи в 2001 году была создана специальная комиссия EFM (Ethernet in the First Mile), получившая также код IEEE 803.3ah. В то время, как разрабатывались стандарты для Ethernet с использованием витых медных пар иEPON, комиссия EFM создала два стандарта для Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, основанных на одномодовом волокне.

Стандарт EFM был утверждён и опубликован в 2004 году, затем был включён в базовый стандарт IEEE 802.3 в 2005 году.

Спецификации для передачи данных по одномодовому волокну называются 100Base-BX10 для Fast Ethernet и 1000Base-BX10 для Gigabit Ethernet. Обе спецификации определяют максимальный радиус сети 10 км.

Для разделения сигналов, передающихся в разных направлениях по одному волокну, используется метод волнового мультиплексирования. Для каждой спецификации определены две скорости передачи данных: одна - для обратного потока (от абонента – к РОР), и одна – для прямого потока (от РОР – к абоненту).

Для того, чтобы улучшить параметры сети, используются оптические трансиверы с нестандартными характеристиками, которые позволяют, к примеру, значительно увеличить значение минимального расстояния, что очень важно для построения загородных сетей.

Поскольку номинальная длина волны передачи сигналов для спецификации 100BASE-BX-D такая же, как и для передачи видеосигналов в системах PON (1550 нм), существуют трансиверы, которые могут осуществлять передачу на длине волны 1490 нм. Это позволяет использовать имеющееся в наличии видеопередающее оборудование для видеовещания на длине волны 1550 нм по тому же волокну.

Сети PON передача данных в прямом канале (от центра к абонентам) осуществляется на длине волны 1490 нм, передача данных в обратном канале (от абонентов в центр) - на длине волны 1310 нм. Длина волны 1550 нм свободна и может быть использована для передачи аналогового видеосигнала 45-870 МГц.

В топологии «точка-точка» предусматривается два подхода к решению задач передачи видеосигнала:

Первый подход предусматривает наличие отдельного волокна для каждого абонента, которое входит в общую «древовидную» структуру и предназначено для передачи видеосигнала от специального оборудования V-OLT на сетевом узле к абонентскому устройству. В свою очередь, абонентское устройство имеет встроенный демультиплексор и оптический узел КТВ с RF портом, к которому подключается внутриквартирная коаксиальная телевизионная сеть. В этом случае коэффициент деления сигнала может превышать значение 1:128, что значительно больше стандартного значения в сетях PON, тем самым уменьшается количество волокон в магистральных кабелях.

Второй подход предусматривает ввод видеосигнала на длине волны 1550 нм в каждое волокно. Видеосигнал передаётся от оборудования V-OLT на указанной длине волны, разделяется на множественные идентичные потоки с помощью оптического сплиттера, которые затем направляются в каждое волокно с помощью триплексеров (телевизионных сумматоров). Длина волны отделяется на стороне абонента и сигнал 1550 нм конвертируется в RF сигнал для передачи по коаксиальному кабелю, при этом сигнал на длине волны 1490 нм поступает на порт Ethernet.

В обоих случаях абонентские устройства CPE/ONU должны включать в себя две отдельные части:

- медиаконвертер, который принимает оптический видеосигнал на длине волны 1550 нм, и затем конвертирует его в электрический сигнал для передачи по коаксиальному кабелю;

- оптический Ethernеt интерфейс в коммутаторе Ethernеt или маршрутизаторе.

 

Развитие технологий

 

Ожидается рост требований к полосе пропускания сетей доступа в геометрической прогрессии, при этом уже в скором будущем требование к скорости передачи достигнет значения 100 Мбит/с (рисунок 14).

 

 

Рисунок 14 - Рост потребности в увеличении полосы пропускания

 

На рисунке: Bit Rate per Subscriber – скорость передачи данных для абонента.

Оптическое оборудование класса В+ в технологии GPON имеет оптический бюджет 28 дБ и позволяет обеспечить длину линии 30 км с лимитированным коэффициентом деления 1:16. Новый тип оборудования класса С+ добавляет 4 дБ к оптическому бюджету и позволяет увеличить коэффициент деления или длину линии. Оборудование GPON позволяет увеличить длину линии до 60 км или подключить до 128 абонентов по одному волокну.

Несмотря на то, что технология GPON имеет достаточный запас по широкополосности на ближайшие годы, новая технология XG-PON уже стандартизирована.

XG-PON представляет собой естественную эволюцию PON технологий, позволяющая увеличить в 4 раза скорость передачи данных (до 10 Гбит/с) одновременно с увеличением длины линии с 20 км до 60 км и коэффициентом деления с 64 до 128. Следует заметить, что максимальное значение длины линии и коэффициента деления не достигается одновременно. Наиболее важно, чтобы это развитие технологий не привело к необходимости модернизировать существующую линейно-кабельную инфраструктуру.

 

 

Рисунок 15 – Развитие стандартов ITU PON

 

Стандарт 10G-EPON (10-Gigabit Ethernet PON) был утверждён в сентябре 2009 года под номером 802.3av. Этот последний стандарт предусматривал симметричный канал со скоростью передачи данных 10 Гбит/с. Технология 10G-EPON предусматривает использование отдельных длин волн для прямых потоков 10Гбит/с и 1 Гбит/с, а также будет продолжать использовать одну длину волны для обратного потока для двух скоростей передачи 10Гбит/с и 1 Гбит/с с использованием TDMA (Time Division Multiple Access -Множественный доступ с разделением по времени) разделением данных, приходящих от абонента. Стандарт 802.3av будет включён в общий перечень стандартов IEEE 802.3.

Следующим шагом после ХG-PON может быть увеличение скорости передачи данных по волокну до 40 Гбит/с и даже до 100 Гбит/с.

 

 

Рисунок 16 – Распределение длин волн для TDM-PON

 

Технология TDM (Time-division Multiplexing) (рисунок 16) - Временное мультиплексирование. Как альтернатива используется технология WDM (Wavelength-Division Multiplexing - волновое мультиплексирование). В технологии WDM нет многих ограничений и технологических трудностей, свойственных TDM. Для повышения пропускной способности вместо увеличения скорости передачи в едином составном канале, как это реализовано в технологии TDM, в технологии WDM увеличивают число каналов (длин волн), применяемых в системах передачи. Рост пропускной способности при использовании технологии WDM осуществляется без дорогостоящей замены оптического кабеля. Применение технологии WDM позволяет сдавать в аренду не только оптические кабели или волокна, но и отдельные длины волн, то есть реализовать концепцию “виртуального волокна”. По одному волокну на разных длинах волн можно одновременно передавать самые разные приложения – кабельное телевидение, телефонию, трафик Интернет, “видео по требованию” и т.д. Как следствие, часть волокон в оптическом кабеле можно использовать для резерва.

В технологии WDM каналы полностью независимы, а потому она дает большую гибкость, чем технология TDM. Технология WDM позволяет без каких-либо трудностей передавать по линии связи множество каналов, тип трафика и скорость передачи данных в каждом из которых может существенно различаться. По различным каналам WDM в одном волокне может передаваться трафик Ethernet (10/100/1000 Мбит/с), цифровое видео и тестовые сигналы, при этом такая система будет легко управляться (рисунок 17). Добавление новых каналов в существующую систему WDM-PON не вызывает проблем и не требует заново распределять все тайм-слоты, как в технологии TDM-PON.

 

 

Рисунок 17 – Распределение длин волн для WDM-PON

 

Ещё один вариант – это использование одного волокна для одновременной передачи нескольких сигналов TDM-PON, обычно применяемых в четырёх системах XG-PON, работающих на скорости передачи 10 Гбит/с каждая. Такая система называется гибридная TDM-WDM-PON (рисунок 18).

 

Рисунок 18 – Распределение длин волн для системы TDM-WDM-PON

Оптические коннекторы

 

Тип оптического коннектора определяется на этапе проектирования сети. Рекомендуется использовать коннекторы с угловым физическим контактом АРС, которые имеют хорошие характеристики по вносимым и особенно по обратным потерям оптического сигнала.

Требования к стойкости к механическим и климатическим воздействиям определены в стандарте IEC 61753-021-2 [15] для категории С (контролированные условия окружающей среды) с диапазоном рабочих температур от -10⁰С до +60⁰С.

Наиболее быстрым и удобным способом установки абонентского устройства ОТО является использование модуля с прединсталлированным кабелем (рисунок 36), т.е. волокна кабеля уже подключены в модуле.

 

Рисунок 33 – Пример модуля с прединсталлированным кабелем

 

Требования к сросткам волокон

 

Сростки волокон, выполненные с помощью сварного или механического соединения и размещённые в абонентском модуле, должны иметь оптические характеристики: вносимое затухание IL не более 0,25 дБ и обратные потери RL>60дБ. Значение обратных потерь наиболее важно при передаче видеосигнала.

 

Кабельные каналы

 

Использование кабельных каналов является наиболее распространённым методом для прокладки подземных кабелей связи. Сеть каналов кабельной канализации позволяют быстро проложить кабели на необходимое расстояние, используя обычный метод затяжки вручную, метод пневмопрокладки или прокладки под водяным давлением.

Сеть каналов кабельной канализации может состоять из:

- гибких каналов небольшого диаметра проложенных в одном главном канале для прокладки индивидуальных кабелей;

- каналов большого диаметра, в которых постепенно, по мере развитя сети, прокладываются кабели;

- отдельных каналов малого диаметра для прокладки индивидуальных кабелей.

Использование каналов кабельной канализации позволяет упростить доступ к элементам линейно-кабельных сооружений при развитии или реконфигурации сети.

 

 

Рисунок 39 – Линейно-кабельное оборудование

 

Сеть кабельных каналов

 

Кабели могут прокладываться в один канал большого диаметра без дополнительной защиты или в защитных полиэтиленовых трубках меньшего диаметра, которые необходимо заранее проложить в главный канал. При таком методе прокладки существует ограничение по количеству кабелей, которые могут быть проложены в одном канале. При этом возникает сложность удалить старые кабели из общего канала для прокладки новых из-за переплетения кабелей по трассе прокладки, а также высокого коэффициента трения между оболочками кабелей.

Прокладка дополнительных жёстких полиэтиленовых трубок в главном канале не только уменьшает общую ёмкость канала, но и вызывает необходимость освобождать главный канал от большого количества уже проложенных старых кабелей. В защитных трубках кабели могут прокладываться методом затяжки вручную или методом пневмопрокладки.

Технология использования гибких тканевых каналов позволяет значительно увеличить количество прокладываемых кабелей в одном главном канале и в то же время позволяет легко удалять старые кабели.

 

 

Рисунок 40 – Главный канал, диаметром 110 мм с проложенными кабелями

 

 

Рисунок 41 – Главный канал, диаметром 110 мм с проложенными полиэтиленовыми трубками

 

 

Рисунок 42 – Главный канал, диаметром 110 мм с проложенными гибкими тканевыми каналами

Главный канал, в котором могут прокладываться дополнительные жёсткие трубки, обычно имеет диаметр от 60 до 110 мм. Главный канал для прокладки одиночных кабелей имеет меньший внутренний диаметр – от 20 до 40 мм. Главные каналы небольшого диаметра могут также использоваться для прокладки гибких тканевых каналов или микроканалов.

Кабели могут быть проложены в каналах путём затяжки вручную, методом пневмопрокладки или про