+380 44 323 88 88
вул. Маричанська, 18,
м. Київ, Україна, 03040
Написати нам

Практика впровадження пасивних оптичних мереж (PON)

24 січня 2016

Обширна стаття з різних аспектів впровадження PON. Проведено аналіз технологій сучасних мереж доступу, описані різновиди PON і робота активного обладнання, розглянуті принципи їх вибору та основні характеристики пасивних компонентів, питання проектування та вимірювання в цих мережах.

Практика впровадження пасивних оптичних мереж (PON)
 

  До чого класна річ - PON.
відкинутися і заснути на теплій поверхні блоку OLT - це повний кайф...
Повна пасивність...
Гарфілд

 

Перехід мереж доступу на оптичні технології

 

Архітектури оптичних мереж доступу

 

Технології оптичних мереж доступу

 

Різновиди PON

 

Активне обладнання PON

 

Оптичні кабелі і муфти для PON

 

Кросові й розподільчі пристрої для PON

 

Оптичні з'єднувальні шнури для PON

 

Оптичні розгалужувачі для PON

 

Проектування PON

 

Вимірювання в PON

 

Перехід мереж доступу на оптичні технології

В останні роки мережі доступу (МД) є найбільш динамічним сегментом телекомунікаційної галузі. Вони безпосередньо пов'язані з наданням операторських послуг абонентам, тому МД добре окупаються навіть в умовах несприятливої ​​економічної ситуації. Тут постійно вдосконалюються технології для задоволення нових потреб користувачів, з'являються нові, характерні тільки для цих мереж, технічні рішення. На відміну від транспортних мереж (міжстанційних, міжміських т.ін.), в МД тільки починається перехід на оптичні технології в фіксованому зв'язку. Тому можна з упевненістю сказати, що МД знаходяться у фазі розвитку, що робить їх технічно і фінансово привабливими.

Чи задовольняє існуюча мережева інфраструктура новим вимогам? Для відповіді на це питання розглянемо, які види і обсяги інформації ми збираємося довести до користувача.
Традиційно абонентські кабельні мережі складалися з двох видів: телефонні мережі на мідних НЧ кабелях і розподільчі коаксіальні мережі кабельного або ефірного телебачення. Хоча телефонія і зараз залишається найбільш затребуваною послугою, значно виріс попит на послуги інтернету не тільки серед офісних центрів, а й серед домашніх користувачів. Популярна останнім часом концепція «потрійної послуги» (Triple Play) передбачає надання користувачам телефонії, передачі даних і відеоінформації через одну мережу. Причому високошвидкісний інтернет і відео вимагають значної широкосмуговості мережевих ресурсів. Крім того, підвищення попиту на широкосмуговий доступ визначається розвитком нових технологій: відео за запитом (VOD), потокове відео, інтерактивні ігри, відеоконференції, передача голосу в комп'ютерних мережах (VoIP), телебачення високої чіткості (HDTV) та інші.

При виборі технології широкосмугового доступу провайдери повинні враховувати потреби користувачів, їх розташування, основні запити на послуги, різні економічні аспекти. Проектована мережа повинна бути широкосмуговою, гнучкою, надійною, керованою, масштабованою, зручною в експлуатації.

Тільки тимчасовим виходом з ситуації можна вважати застосування на МД модемів xDSL. Економія на використанні існуючих лінійних споруд обертається принциповими обмеженнями у швидкості передачі цифрових потоків. Прокладені багатопарні мідні кабелі типу ТПП споконвічно розраховані на роботу в низькочастотному спектрі - не більше десятків кГц. Крім того, існує велика проблема взаємних впливів між парами, посилена умовами їх експлуатації (напівзатоплювана кабельна каналізація). Тому реально xDSL модеми можуть працювати з максимальною швидкістю тільки по деяким парам в загальному кабелі.

З точки зору швидкості передачі - навіть найсучасніші модеми ADSL-2 ADSL-2+ вже зараз знаходяться «на грані» вимог користувачів. При інтернет-обміні непогано мати швидкість передачі 1-2 Мбіт/с, а для потокового відео зі стандартною роздільчою здатністю (SDTV) - 4 ... 6 Мбіт/с (в MPEG-2). Цим практично і вичерпуються можливості модему при: a) невеликій відстані до абонента; б) «хорошою» парі в не сильно мокрому кабелі. 

При передачі ж сигналів HDTV потрібне забезпечення швидкості передачі 20 Мбіт/с (в MPEG-2) або 9 Мбіт/с (в MPEG-4). І це для одного ТВ каналу!

При новому будівництві технологія xDSL стає неконкурентноспроможною навіть економічно. Вартість одного 400-парного мідного кабелю перевищить вартість всієї невеликої розгалуженої оптичної мережі.
Що стосується застосування гібридних волоконно-коаксіальних технологій (HFC), то вони досить добре себе проявили тільки в мережах кабельного телебачення (КТБ). Використання оптичної магістралі в поєднанні з розподільчою внутрішньобудинковою мережею на коаксіальному кабелі успішно використовується місцевими операторами КТБ.
Таким чином, застосування оптичних рішень на мережах доступу стає єдиним підходящим способом організації широкосмугового фіксованого доступу. Вже зараз, використовуючи реальні оптичні технології (Passive Optical Network, Active Ethernet, Micro SDH та ін.), можлива організація високошвидкісних потоків 1- 2,4 Гбіт/с до абонента. А застосування технологій хвильового мультиплексування дозволить передавати такі потоки на кожній з декількох оптичних несучих. Причому оптичні технології постійно удосконалюються і здешевлюються.

Архітектури оптичних мереж доступу

Архітектура побудови мереж оптичного доступу характеризується ступенем наближення оптичного мережевого терміналу до користувача. Сектор стандартизації Міжнародного Союзу Електрозв'язку (ITU-T) виділяє кілька характерних варіантів.

 

Як видно з малюнка, все архітектури FTTx (Fiber to the...) припускають наявність ділянки з розподільчими мідними кабелями, але чим він коротший, тим більше пропускна здатність мережі. Максимальне використання оптичних технологій припускає структура FTTH, при якій оптичний мережевий термінал знаходиться в квартирі користувача і з'єднується короткими кабелями з кінцевими пристроями - телефоном, комп'ютером, телевізором т.ін.

Вибір архітектури залежить від безлічі умов, і в першу чергу - від щільності розміщення абонентів. Але орієнтовно можна висловитися за застосування системи FTTB для багатоповерхових житлових будинків. Для приватної забудови або офісів, залежно від платоспроможності замовника і його потреби у високошвидкісних додатках, більше підійде FTTC або FTTH.

У сучасних оптичних мережах доступу можуть використовуватися різні топології мережі (схеми з'єднання вузлів). Вибір оптимальної топології залежить від цілого ряду чинників, пов'язаних з конкретними умовами проектування (щільність абонентів, їх розташування, види послуг т.ін.), а також від базової оптичної технології.

«дерево»

«зірка»

«кільце»

«кожен з кожним»

«шина»

«осередки»

«лінійна»

«точка - точка»

Останнім часом на оптичних мережах доступу найбільш часто використовуються три інтегральні технології:
- Мікромережі SDH (Micro SDH);
- Активні мережі Ethernet (Active Ethernet, AE);
- Пасивні оптичні мережі (Passive Optical Network, PON).

 

Технології оптичних мереж доступу

У країнах східної і південно-східної Азії, а також у США, застосовують технологію Micro SDH. Одноплатні мультиплексори рівня STM-1/4 з інтеграцією Fast Ethernet і каналів E1 зазвичай використовують топологію «кільце» (рідше «точка-точка» або «шина»). Така мережа має гарну відмовостійкість, керованість, зручна в обслуговуванні. Однак розгортання повноцінного кільця при великій кількості користувачів пов'язано зі значними капітальними витратами (вартість одного мультиплексора - 3000 ... 6000 $), істотні труднощі виникають при підключенні нових абонентів і створенні нових сегментів мережі. Розміщення мультиплексорного обладнання потребує стабільного електроживлення, контролю температури навколишнього середовища, надійного захисту від несанкціонованого доступу. До того ж технологія SDH, спочатку оптимізована для передачі телефонного трафіка, виявилася не найкращою транспортною технологією для передачі даних (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) та відеоінформації. Отже, таке рішення видається прийнятним або для бізнес-сектору («кільце», «точка-точка») або для міжстанційної міської мережі (MAN) («кільце»).

а) Micro SDH в схемі «точка-точка»


б) Micro SDH в схемі «кільце»


в) Micro SDH в схемі «лінія» («шина»)

Добре зарекомендувавши себе в локальних мережах, технологія Ethernet за останні 8-10 років починає «виходити з дому» і активно використовуватися в операторських мережах різного рівня. Вона відносно недорога, дозволяє без заміни обладнання програмно змінювати швидкість доступу в широкому діапазоні, а також підтримує всі служби (дані, голос і відео) і всі типи середовищ передачі (мідні, оптичні кабелі), підтримує послідовну ієрархію швидкостей 10/100/1000 Мбіт/с. Нові функціональні здібності дозволяють легко додавати нові послуги, такі як IP-телефонія, Ethernet-відео, виділені канали з гарантованою смугою пропускання т.ін. Така технологія набула найбільшого поширення в країнах північної і центральної Європи (Швеція, Норвегія, Німеччина, Австрія т.ін.).

Утворений в 2001р. альянс EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance) вніс значний внесок у розробку і стандартизацію різних видів застосування Ethernet на мережах доступу. В оптичних мережах, як правило, застосовуються топології «точка-точка» або «точка-багато точок» («зірка»). Така топологія досить проста при проектуванні і технічному обслуговуванні мережі, дозволяє обмежувати або нарощувати швидкість передачі інформації до кожного користувача. Вартість активного обладнання коливається в дуже великому ціновому діапазоні (від ста до декількох тисяч $) залежно від кількості портів, функціональних можливостей і показників надійності.

Однак технологія активних оптичних мереж Ethernet має кілька суттєвих недоліків. Витрати на активне обладнання досить великі, а його установка вимагає забезпечення гарантованого електроживлення. В оптичних кабелях використовується велика кількість волокон і, хоча їх вартість не надто велика, витрати на будівельно-монтажні роботи та вимірювання будуть значні. Може бути проблематичним розширення мережі, а закладати в кабель значний запас волокон в розрахунку на підключення нових абонентів не дуже економічно.

Практика побудови мереж у нашій країні доступу показала, що оптичний Ethernet найбільш ефективний за схемою FTTB (точніше, «волокно до під'їзду») при новому будівництві, при гарній кабельній інфраструктурі, коли немає необхідності сильно економити волокна і якщо є можливість розміщення і організації електроживлення активного устаткування.

 


Однією з найбільш популярних оптичних технологій для мереж доступу є PON (Passive Optical Network). Її ідея полягає в побудові мережі доступу з великою пропускною здатністю при мінімальних капітальних витратах. Це рішення передбачає створення розгалуженої мережі (переважно деревовидної топології) без активних компонентів - на пасивних оптичних розгалужувачах. Інформація для всіх користувачів передається одночасно з тимчасовим поділом каналів від головної станції - оптичного лінійного терміналу (OLT, Optical Line Terminal) - до кінцевих оптичних мережевих блоків (ONU, Optical Network Unit). Передача і прийом в обох напрямках проводяться, як правило, по одному оптичному волокну, але на різних довжинах хвиль. У прямому потоці (від абонента до станції) використовують довжину хвилі 1310 нм, а в зворотному (від станції до абонента) - 1490 нм або 1550 нм. Оптична потужність з виходу OLT у вузлах мережі ділиться (рівномірно або нерівномірно) таким чином, щоб рівень сигналу на вході всіх ONU був приблизно однаковий. Досить часто одна з довжин хвиль (найчастіше 1550 нм) виділяється для передачі всім абонентам телевізійного сигналу. Тоді на станції встановлюється оптичний мультиплексор WDM для об'єднання переданих сигналів 1310 нм (голос, дані) і 1550 нм (відео). Всього можливе підключення до 32 (в деяких різновидах - до 64) абонентів при максимальній дальності зв'язку - до 20 км.

 


Як видно з наведеної схеми, прямий потік містить дані одночасно для всіх ONU, але кожне кінцевий пристрій виділяє інформацію тільки для свого терміналу. У зворотному напрямку від абонентів кожне ONU передає інформацію в свій момент часу, і після об'єднання загальний потік містить сигнали від всіх користувачів.

Застосування технології PON в мережах доступу має чимало переваг:

- економія волокон в абонентських оптичних кабелях;
- значна економія оптичних випромінювачів на головній станції;
- можливість надання трьох видів інформації (згідно концепції Triple Play) - голосу, відео і даних;
- відсутня необхідність електроживлення мережевих елементів (крім кінцевих);
- невеликі витрати на обслуговування;
- проста можливість підключення абонентів (навіть без перерви зв'язку);
- можливість динамічного розширення смуги - збільшення швидкості передачі працюючим абонентам за рахунок непрацюючих в даний момент;
- подальше збільшення швидкості передачі (до 10 Гбіт/с) і вище без заміни обладнання лінійного тракту (оптичні кабелі, розгалужувачі, з'єднувачі);
- подальша можливість значного збільшення швидкості передачі для кожного користувача за рахунок застосування технології оптичного мультиплексування (CWDM або DWDM).

На сьогоднішній день PON є оптичною мережевою технологією з найбільш динамічним розвитком. У найбільш розвинених країнах світу кількість абонентів PON щороку зростає на 30-40%. В Україні в останні роки успішно будувалися мережі PON у Київській, Харківській, Дніпропетровській, Рівненській областях. У нашій країні єдиним серйозним чинником, що стримує активне впровадження PON, є вартість активного абонентського обладнання, особливо при схемі FTTH.

Можна порекомендувати будівництво мереж PON за схемою FTTB для багатоповерхової міської забудови або FTTH для приватного сектора, котеджних містечок і офісних центрів.

Різновиди PON

У сімействі мереж PON існує кілька різновидів, що відрізняються, в першу чергу, базовим протоколом передачі.

 
Назва

Стандарт (Рекомендація)

APON (ATM PON)

Рекомендації ITU-T G.983.x

BPON (Broadband PON)

Рекомендації ITU-T G.983.x

EPON (Ethernet PON)

Стандарти IEEE 802.3ah/IEEE 802.3av

GPON (Gigabit PON)

Рекомендації ITU-T G.984.x

Першою в середині 90-х років була розроблена технологія  APON, яка базувалася на передачі інформації в осередках структури ATM зі службовими даними. У цьому випадку забезпечувалася швидкість передачі прямого і зворотного потоків по 155 Мбіт/с (симетричний режим) або 622 Мбіт/с у прямому потоці і 155 Мбіт/с у зворотному (асиметричний режим). Щоб уникнути накладення даних, що надходять від різних абонентів, OLT направляло на кожен ONU службові повідомлення з дозволом на відправку даних. В даний час APON у своєму первісному вигляді практично не використовується.
Подальше вдосконалення цієї технології призвело до створення нового стандарту - BPON. Тут швидкість прямого і зворотного потоків доведена до 622 Мбіт/с в симетричному режимі або 1244 Мбіт/с і 622 Мбіт/с в асиметричному режимі. Передбачена можливість передачі трьох основних типів інформації (голос, відео, дані), причому для потоку відеоінформації виділена довжина хвилі 1550нм. BPON дозволяє організовувати динамічний розподіл смуги між окремими абонентами. Після розробки більш високошвидкісної технології GPON, застосування BPON практично втратило сенс чисто економічно.

Успішне використання технології Ethernet в локальних мережах і побудова на їх основі оптичних мереж доступу зумовило розробку в 2000 р нового стандарту -  EPON. Такі мережі, в основному, розраховані на передачу даних зі швидкістю прямого і зворотного потоків 1 Гбіт/с на основі IP-протоколу для 16 (або 32) абонентів. Виходячи зі швидкості передачі, в статтях і літературних джерелах часто фігурує назва GEPON (Gigabit Ethernet PON), яка також відноситься до стандарту IEEE 802.3ah. Дальність передачі в таких системах досягає 20 км. Для прямого потоку використовується довжина хвилі 1490 нм, 1550 нм резервується для відеододатків. Зворотний потік передається на 1310 нм. Щоб уникнути конфліктів між сигналами зворотного потоку, застосовується спеціальний протокол управління безліччю вузлів (Multi-Point Control Protocol, MPCP). У GEPON підтримується операція обміну інформацією між користувачами (bridging). 

Для великих операторів, що будують великі розгалужені мережі з системами резервування, найбільш вдалою вважається технологія GPON, яка успадковує лінійку APON - BPON, але з більш високою швидкістю передачі - 1244 Мбіт/с і 2488 Мбіт/с (в асиметричному режимі) і 1244 Мбіт/с (в симетричному режимі). За основу був прийнятий базовий протокол SDH (а точніше, протокол GFP) з усіма перевагами і недоліками. Можливе підключення до 32 (або 64) абонентів на відстані до 20 км (з можливістю розширення до 60 км). GPON підтримує як трафік ATM, так і IP, мову і відео (інкапсульовані в кадри GEM - GPON Encapsulated Method), а також SDH. Мережа працює в синхронному режимі з постійною тривалістю кадру. Лінійний код NRZ зі скремблюванням забезпечують високу ефективність смуги пропускання. Єдиним серйозним недоліком GPON є висока вартість обладнання.

Порівняльна таблиця за характеристиками трьох видів PON представлена ​​нижче.


Характеристики

BPON

EPON (GEPON)

GPON

Швидкість передачі, прямий/зворотний потік, Мбіт/с

622/155,
622/622

1000/1000

1244/1244,
2488/1244,
2488/2488

Базовий протокол

ATM

Ethernet

SDH (GFP)

Лінійний код

NRZ

8B10B

NRZ

Максимальне число абонентів

32

32 (64)

32 (64)

Максимальний радіус мережі, км

20

10 (20)

20

Довжина хвилі, прямий/зворотний потік (відео), нм

1490/1310
(1550)

1490/1310
(1550)

1490/1310
(1550)

Динамічний діапазон, дБ:

- клас А

5-20

5-20

- клас В

10-25

10-25

- клас С

15-30

15-30

Інтерфейс РХ-10 (10 км)

5-20

Інтерфейс РХ-20 (20 км)

10-24

Наступним ефективним кроком по збільшенню швидкості передачі побудованих систем PON є застосування систем оптичного ущільнення WDM (WDM  PON). У Рекомендації ITU-T G.983.2 описана можливість передачі сигналів на виділених для кожного абонента довжинах хвиль. У мережі передається загальний потік, а кожний абонентський термінал має оптичний фільтр для виділення своєї довжини хвилі. Технічно можливо забезпечити продуктивність системи зі швидкостями близько 4-10 Гбіт/с по кожному каналу. Після такої реконструкції провайдери отримають можливість налаштовувати пропускну спроможність відповідно до вимог клієнта і успішно додавати або видаляти пристрої ONU без втручання в загальну систему. Тобто, в майбутньому впровадження систем WDM PON принесе реальні переваги операторам при незначних витратах.

Окремі різновиди PON мають свої переваги і недоліки, але в цілому BPON, заснований на платформі АТМ, вже не забезпечує високу швидкість передачі і практично не має перспектив.
Технологія GPON вдала для мереж великої протяжності і ємності. Базова платформа SDH забезпечує гарний захист інформації в мережі, широку смугу пропускання та інші переваги. Однак більш складне і дороге устаткування добре окупається при високому ступені завантаження.

У GEPON, на відміну від GPON, відсутні специфічні функції підтримки TDM, синхронізації і захисних перемикань, що робить цю технологію найекономічнішою з усього сімейства. Особливо це стосується невеликих операторів, орієнтованих на IP-трафік, а згодом і IPTV. До того ж передбачається подальший розвиток цього ряду - 10GEPON (за аналогією з 10 Gb Ethernet). Тому через найкраще співвідношення ціна/якість при середньому розмірі мережі, в нашій країні варіант GEPON набув найбільшого поширення.

Активне обладнання PON

До активного устаткування відносяться кінцеві оптичні блоки: станційний (OLT) і абонентський.
Компанія ДЕПС пропонує своїм замовникам устаткування американської компанії UTSTARCOM - одного з провідних розробників PON-рішень. В якості OLT можливе використання одного з двох кінцевих комплектів BBS4000 + і BBS1000 +, які відрізняються кількістю абонентів, що підключаються, і деякими функціональними особливостями. 

Модель  BBS4000 + включає в себе три основних типи функціональних блоків. Блоки GEM04 організовують до 4 каналів Gigabit Ethernet із зовнішньою мережею IP. В якості оптичних прийомо-передавачів використовуються змінні SFP модулі, типи яких залежать від довжини ділянки при використанні стандартних одномодових волокон (10 км, 20 км т.ін.). Блоки EPM04 призначені для з'єднання концентратора з абонентами мережі на швидкості 1 Гбіт/с. Кожен EPM04 забезпечує підключення до 4 ліній GEPON через SFP модулі. Прямий канал працює на довжині хвилі 1490 нм, зворотний - 1310 нм. Дальність передачі до 20 км для 32 підключень і 10 км для 64 підключень. При установці 11 блоків EPM04 BBS 4000 дозволяє максимально підключити до 44 EPON «дерев» (до 1408 ONU).

 


При передачі на відстань до 20 км використовується одномодовий лазер Фабрі-Перо і фотоприймач на p-in діоді. Якщо дальність складає 20 км, то застосовують вузькосмуговий одномодовий потужний лазер DFB (з розподіленим зворотним зв'язком) і APD (лавинний фотодіод) в фотоприймальному вузлі. Динамічний діапазон системи - не менше 29 дБ.

Наявність універсальних слотів дозволяє гнучко оснащувати і поетапно нарощувати продуктивність комутатора необхідними портами (GEthernet або EPON). Два слоти концентратора призначені для установки центральних сервісних блоків (CSM). Кожен такий блок містить комутатор/маршрутизатор 2, 3 рівня продуктивністю 48 Гбіт/с. 

Системний контролер дозволяє оператору підключитися до системи управління OLT: локально - через порт RS232 (RJ-45) або дистанційно - через зовнішню мережу IP і блок GEM04. Система управління забезпечує можливість тарифікації трафіка, установки класів обслуговування груп користувачів, динамічний розподіл смуги пропускання (DBA), обмеження вихідної смуги пропускання та інших функцій.

Живлення концентратора здійснюється від двох блоків живлення (-48 В), температурний режим підтримується трьома блоками вентиляції. Всі модулі мають функцію "гарячої" заміни. Концентратор виконаний у металевому корпусі висотою 9U, що забезпечує монтаж в 19" стійку або настільне розміщення.

Концентратор BBS4000 + є досить ефективним пристроєм при установці в мережах великої ємності (не менше 256 абонентських терміналів) або середньої ємності з перспективами розширення.

Більш економічним пристроєм є 1U концентратор  BBS 1000 +. Його принцип роботи аналогічний BBS4000 +, однак комплектація мннша. Пристрій містить 1 слот для модуля GSM (4 оптичних порти Gigabit Ethernet для виходу на IP-мережу і порти управління), 2 слоти для двох 4-портових модулів EPON, 1 слот для модуля вентиляції та 2 слоти для модулів живлення (-48 В постійного і 220 В змінного струму).

Дальність передачі до 20 км для 32 підключень і 10 км - для 64 підключень. OLT може обслужити до 512 термінальних пристроїв. Таким чином, BBS1000 + є оптимальним пристроєм для побудови невеликих і середніх оптичних мереж PON.

Лінійка абонентських терміналів компанії UTSTARCOM ONU 101iONU 404iONU 804iONU 1001iONU 2004i повністю сумісна зі станційним обладнанням BBS 4000+ і BBS 1000+ кількістю і типами користувальницьких портів. Всі ONU мають лінійний порт 1310 нм (на передачу), 1490 нм (на прийом) з динамічним діапазоном 29 дБ. Користувальницькі порти RJ-45 (10/100 BASE-T або 10/100/1000 BASE-T) і концентратор 2 рівня дозволяють успішно використовувати такі термінали не тільки для домашніх користувачів, але і для невеликого офісу (SOHO). А радіочастотний порт типу «F» забезпечує можливість виведення відеосигналу кабельного ТБ, переданого від станції на виділеній довжині хвилі 1550 нм.

 

Оптичні кабелі і муфти для PON

Згідно з вимогами Рекомендації ITU-T G.983, для будівництва PON мають застосовуватися кабелі з одномодовими оптичними волокнами типу G.652 або сумісні з ними (наприклад, G.657А).
Оскільки PON використовує оптичні кабелі, що прокладаються на різних ділянках (магістральний, розподільчий, абонентський) і в різних умовах (в каналізації, підвіска на опорах, в будівлях абонентів), то і конструкції кабелів для цієї мережі можуть відрізнятися досить сильно.

Конструкції кабелів визначаються, в першу чергу, умовами прокладки кабелю (прокладка в грунт, в кабельну каналізацію, підвіска на опорах, прокладка у внутрішніх каналах і стояках будівлі тощо), а також необхідним числом волокон. Компанія ДЕПС пропонує своїм замовникам великий асортимент найрізноманітніших конструкцій оптичних кабелів марки FinMark®. Принципи підходу до вибору потрібної марки, а також фактори, які потрібно враховувати при виборі конструкцій, розглянуті в статті «Рекомендації по вибору марки кабелю FinMark».

Тут лише коротко відзначимо, що при числі волокон до 12 ... 24 економічно доцільне використання кабелів з однотрубчатим сердечником (типу UT), а при більшій кількості - з модульним сердечником (типу LT). При підземній прокладці кабелю принципово важливо мати захист від гризунів (зазвичай - броня зі сталевої гофрованої стрічки) і потрапляння вологи (товста поліетиленова оболонка, вологозахисний бар'єр, гідрофобне заповнення сердечника), а також від розтягуючих зусиль, випадкових механічних пошкоджень та інших факторів. Для підвісних оптичних кабелів дуже важливим є стійкість до розтягуючих зусиль (забезпечується підбором несучого тросу або іншими силовими елементами) і перепадів температур (забезпечується, в основному, матеріалом і конструкцією зовнішньої оболонки). До основних вимог до кабелів, що прокладаються всередині приміщень, відносяться: нерозповсюдження горіння (застосовуються негорючі оболонки) і гнучкість, а також легкість, захист від випадкових ударів, розтягування, скручування, здавлювання.

Нижче в таблиці вказані фактори, які впливають на оптичні кабелі, прокладені в різних умовах і конструктивні методи захисту від них.


Умови прокладки

Основні фактори впливу

Конструктивні методи захисту

Безпосередньо в грунт

Атаки гризунів

Броня

Розтягуюче зусилля

Поздовжні силові елементи

Випадкові удари

Броня

Проникнення вологи

Вологозахисний бар'єр, гідрофобний заповнювач

Роздушуюче зусилля

Конструкція сердечника, броня

У кабельній каналізації

Проникнення вологи

Вологозахисний бар'єр, гідрофобний заповнювач

Розтягуюче зусилля

Поздовжні силові елементи

Скручування

Зовнішня оболонка

Атаки гризунів

Броня, прокладка в захисних трубках

Підвіска на опорах

Розтягуюче зусилля

Поздовжні силові елементи

Перепади температур

Оболонки

Проникнення вологи

Вологозахисний бар'єр, гідрофобний заповнювач

Випадкові удари

Броня, оболонки, арамідні нитки

Ультрафіолетове опромінення

Зовнішня оболонка

Кабельні вводи в будинок

Займання

Оболонка з LSZH або PVC

Атаки гризунів

Броня

Проникнення вологи

Вологозахисний бар'єр

Розтягуюче зусилля

Поздовжні силові елементи

Усередині приміщень

Займання

Оболонка з LSZH або PVC

Вигин з малим радіусом

Оболонки

Розтягуюче зусилля

Арамідні нитки

Випадкові удари

Оболонки, арамідні нитки

Роздушуюче зусилля

Оболонки, арамідні нитки

У статті зверніть увагу на оригінальну конструкцію кабелю типу FTTHxxx. Мала вага і розміри, плоска конструкція, периферичне розташування силових елементів, волокна з малими втратами на згинах, незвичайна форма поперечного перерізу роблять його унікально вигідним технічно і економічно для прокладки всередині тісних приміщень без внутрішніх каналів або для підвіски на опорах при інсталяції PON в котеджних містечках і приватному секторі.

З вибором конструкції оптичного кабелю для зовнішньої прокладки допоможе визначитися довідкова таблиця «Як правильно вибрати оптичний кабель».
При з'єднанні ділянок кабелю між собою або в місцях розгалуження кабельних ліній встановлюються кабельні муфти. Їхнє основне завдання - розмістити і захистити з'єднання оптичних волокон. Конструкції муфт містять сплайс-касети, в яких розміщуються зварні з'єднання в захисних термоусаджуваних гільзах. Усередині касет, з допустимим радіусом вигину (не менше 30 мм), укладається запас оптичних волокон. Корпус муфти повинен захищати волокна і зростки від проникнення вологи, механічних і кліматичних впливів.

По розташуванню вводів розрізняють прохідні муфти (кабельні вводи, зроблені з протилежних сторін) і тупикові (вводи з одного боку). Конструкція корпусу також може бути плоскою або круглою. Вибір типу корпусу муфти де в чому визначається умовами її установки. Плоскі муфти, наприклад, зручніше кріпити до стін у підвалах, на горищах будинків, у колодязях. Тупикові муфти зручні при підводі кабелю з одного боку, наприклад, для установки на опорах (освітлювальних, контактної мережі транспорту т.ін.) за допомогою металевої скоби або для кріплення на стінах за допомогою металевого кронштейна. Прохідні муфти більше придатні для прокладки в грунті в колодязях кабельної каналізації (укладання на консолях), а також для повітряних кабелів при підвісці на несучому тросі за допомогою спеціальних скоб.

Кабельні вводи в муфти повинні бути герметизовані надійно, незалежно від перепадів зовнішніх температур, доступу вологи та інших довготривалих факторів впливу. Найбільш популярна організація введення за допомогою термоусаджуваних трубок. Усадка робиться достатньо швидко і, при правильному виконанні всіх операцій, забезпечує надійну герметичність вводів. Однак усадку бажано проводити спеціальним монтажним феном, для чого потрібно електроживлення. В крайньому випадку, застосовується пальник, що передбачає роботу з відкритим полум'ям. Інший спосіб передбачає використання герметизуючої стрічки, яка намотується на зовнішню оболонку кабелю в місці його введення в муфту. Після затиску накидної гайки на вхідній втулці м'яка стрічка заповнює весь вільний простір в місці введення, надійно його герметизуючи. Такий спосіб не вимагає гарячих методів монтажу, але тут важлива акуратність і ретельність проведення монтажних операцій. Крім того, муфти з такими вводами небажано використовувати в місцях постійного впливу вологи. Нижче наведені малюнки з прикладами конструкцій муфт з герметизацією вводів термоусаджувальними трубками (ліворуч) і за допомогою герметизуючої стрічки (праворуч).

     


При виборі необхідного типу муфти також необхідно враховувати кількість кабельних вводів (портів) та їх діаметр. Деякі конструкції допускають введення в один великий порт двох оптичних кабелів невеликих діаметрів з поділом їх при термоусадці металевою кліпсою з термоклейовою вставкою.

При вводах в муфту кабелів з металевими елементами, вони повинні з'єднуватися між собою, а при необхідності - ще й заземлюватися. Для цього всередині муфти знаходиться заземлювальна шина з гвинтовим кріпленням для металевих силових елементів.

Компанія ДЕПС має широкий асортимент кабельних муфт марки Crosver® для різної кількості зварних з'єднань волокон, різних типів і розмірів кабельних вводів, призначених для експлуатації в найрізноманітніших умовах. Визначитися з вибором муфти потрібної марки вам допоможе довідкова таблиця  «Рекомендації з вибору кабельних муфт Crosver».

Кросові й розподільчі пристрої для PON

Введені в будівлі оптичні кабелі прокладаються по внутрішнім стоякам і каналам і закінчуються підключенням до кінцевого кабельного пристрою (боксу). У боксах проводиться з'єднання волокон оптичних лінійних кабелів із сполучними кабелями або шнурами, що підключаються до абонентських терміналів (ONU). В оптичних боксах також може проводитися розгалуження кабельних ліній.

Оптичні бокси конструктивно складаються з закритого корпусу з кабельними вводами, всередині якого розміщуються сплайс-касети. У корпусі також є отвори з ущільнювачами для виведення з'єднувальних шнурів (пігтейлів, патч-кордів) або одноволоконних кабелів. Бокси можуть містити панель для установки роз'ємних адаптерів.

Спосіб розміщення боксів залежить від реальних умов в приміщеннях замовників. Пристрій може розташовуватися як у технічних нішах, шафах, так і просто кріпитися до стін, балок, опор, колон у всіх доступних приміщеннях.

Своїм замовникам компанія ДЕПС пропонує великий вибір оптичних боксів марки CROSVER® з різними параметрами. При виборі потрібної конструкції в першу чергу слід враховувати кількість виведених одноволоконних кабелів (або шнурів), а також тип їх сполучення з лінійним оптичним кабелем. При зварних з'єднаннях зростки розміщуються прямо в сплайс-касеті, а при рознімних - бокс повинен містити лицьову панель з необхідним числом адаптерів. Залежно від конкретного місця і способу установки підбирають габарити боксів і матеріал корпусу.


Тип боксу

Матеріал корпусу

Тип касети

Кількість касет

Кількість зварних з'єднань

Кількість гільз в комплекті

Кількість виводів
для шнурів (адаптерів)

Габарити, мм

в комплекті

макс.

в одній касеті

макс.

FOB-AM

пластик

-

-

-

-

6

6

4 Адапт.

152 х 105 х 32

FOB-BM

метал

S037

1

2

6/12 *

12/24 *

6

12

210 х 110 х 50

FOB-DM

пластик

S037

1

2

6/12 *

12/24 *

6

12

198 х 112 х 45

FOB-B

метал

S024

1

2

6/12 *

12/24 *

12

24

303 х 143 х 50

FOB-D

пластик

S009

1

2

6/12 *

12/24 *

12

24

270 х 155 х 53

FOB-C

метал

S024

1

2

6/12 *

12/24 *

12

8 Адапт.

353 х 170 х 50

FOB-SH

пластик

S016

1

3

8/16 *

24/48 *

12

48

320 х 145 х 50

FOB-G

метал

S016

2

4

8/16 *

32/64 *

32

32 Адапт.

305 х 355 х 90

З іншої, станційної сторони, оптичні кабелі підключаються до оптичних кросових пристроїв, зазвичай встановлених в 19-дюймові стійки. Зазвичай такі станційні оптичні бокси (ODF, Optical Distribution Frame) конструктивно складаються з корпусу з кабельними вводами, набором сплайс-касет, організаторів для укладання модульних трубок кабелів і шнурів, і гвинтових стійок для кріплення металевих силових елементів. У фронтальній частині корпусу кріпляться лицьові панелі з адаптерами для роз'ємів необхідного типу. Приклад ODF показаний на малюнку нижче.

 


Пропоновані компанією ДЕПС 19-дюймові оптичні бокси марки CROSVER® відрізняються кількістю сплайс-касет і, відповідно, висотою (1U, 2U і 3U). Максимальна кількість з'єднань волокон - до 72. Кабельні вводи мають конусно-зажимну конструкцію порту, що забезпечує щільний ввід незалежно від діаметра кабелю. До гвинтових стійок прикріплений заземлювальний провідник з клемою для підключення до корпусу всієї стійки. У передній частині боксів вирізані отвори для кріплення лицьових панелей під адаптери з різними типами роз'ємів (FC, SC, LC або інших). Зручна поворотно-висувна конструкція боксу забезпечує доступ до касет і волокон після установки боксу в стійку. Повна комплектація боксу (гільзи, стяжки, шурупи, дріт заземлення, шурупи) відповідають всім необхідним експлуатаційним запитам.

 

Оптичні з'єднувальні шнури для PON

Оптичні шнури є важливим елементом PON, оскільки використовуються у великій кількості і зазвичай на ділянках, де відбуваються різні маніпуляції з перекомутації. Таким чином, від їх параметрів передачі та надійності багато в чому залежить якісна робота всієї мережі.

Для з'єднання між двома оптичними портами обладнання використовуються з'єднувальні шнури, закінцьовані з двох сторін (пасивно) діаметром 3 мм. Поверх волокна накладається шар арамідних волокон і щільна зовнішня оболонка з полівінілхлориду (PVC) або негорючого малодимного безгалогенного пластикату (LSZH). 

Для підключення оптичних кабелів до кінцевого або розподільчого обладнання застосовуються шнури з одним конектором і одним вільним волокном (пігтейли). У них використовуються волокна в щільному покритті діаметром 0,9 мм без зовнішньої оболонки.

З'єднувальні шнури марки Cor-X мають велику різноманітність конструкцій і різні типи конекторів (FC, SC, LC та інші), хоча на мережах PON частіше використовуються конектори типу SC. Конектори мають два типи полірування торців - звичайний сферичний фізичний контакт (PC, UPC) або кутовий фізичний контакт (APC). Роз'єми з конекторами APC володіють значно меншими втратами на відбиття за рахунок висвічування відбитої потужності, що падає на межу розділу серцевина/оболонка під кутом більше критичного. Це особливо важливо для мереж, в яких оптичний передавач чутливий до високого рівня відбитої потужності. У мережах PON з організацією кабельного телебачення в усіх місцях з'єднань повинні застосовуватися тільки конектори з поліруванням APC, корпус яких маркується зеленим кольором. В якості зовнішніх оболонок застосовуються матеріали, які не підтримують горіння (PVC або LSZH).

Як правило, волоконно-оптична вимірювальна техніка має в оптичних портах конектори з поліруванням PC. Тому при тестуванні пасивних оптичних мереж потрібно використовувати комбіновані пасивні, у яких один з конекторів має полірування типу PC, а другий - APC.

 


При великій щільності портів і обмеженому просторі для укладання шнурів в кросовому або розподільчому обладнанні пасивні або пігтейли можуть бути укладені з радіусом вигину менше допустимих 30 мм. У місці такого критичного вигину можуть виникнути додаткові втрати в кілька дБ. Для використання в таких умовах рекомендується використовувати шнури марки Cor-X Flex з волокнами, що мають зменшені втрати на вигинах (типу G.657). У таких шнурах, навіть при вигинах з радіусом 15-20 мм, внесені втрати будуть незначними (кілька десятих дБ).

Патч-корд SC/PC - SC/PC

Комбінований патч-корд FC/PC - SC/APC

Патч-корд SC/PC - SC/PC 
з волокнами, що мають малі втрати на вигинах

Оптичні розгалужувачі для PON

При побудові пасивних оптичних мереж найважливішим елементом є оптичний розгалужувач. Саме ці елементи надають мережі необхідну гнучкість архітектури, масштабованість, максимальну відповідність системним вимогам, економічність. В принципі ОР вже досить тривалий час успішно застосовується на магістральних ділянках у мережах кабельного телебачення, там, де необхідно створення розгалуженої деревовидної архітектури з рівномірним або нерівномірним розподілом оптичної потужності. Однак саме при впровадженні PON розгалужувачі проявили себе ключовим елементом мережі.

У статті «Оптичні розгалужувачі в мережах доступу» розглянуті їх конструкції, параметри, технології виготовлення, порівняльні характеристики різних типів, а також дані рекомендації з використання розгалужувачів.

Розрахунок параметрів розгалужувачів при проектуванні PON розглянуто у статті «Практика проектування пасивних оптичних мереж (PON)».
Компанія ДЕПС пропонує використовувати для побудови оптичних мереж доступу оптичні розгалужувачі марки Cor-X  сплавного і планарного типів, з рівномірним або нерівномірним розподілом оптичної потужності.

 

Проектування PON

Завдання проектування PON, після вибору активного обладнання, загалом, зводиться до послідовності наступних операцій: визначення місць установки ONU, вибір топології мережі, вибір трас проходження кабелю та місць встановлення розгалужувачів, розрахунок бюджету втрат для кожної гілки і визначення оптимальних коефіцієнтів поділу всіх розгалужувачів. 
Послідовність розрахунків, приклади розрахунків внесених втрат розгалужувачів і довідкова інформація наведені в статті «Практика проектування пасивних оптичних мереж (PON)».

 

Вимірювання в PON

Питання вимірювань параметрів PON при проведенні будівельно-монтажних робіт та експлуатації є досить важливим і, в порівнянні з іншими типами оптичних мереж, має ряд істотних відмінностей. 
Після закінчення будівництва при проведенні приймально-здавальних робіт важливо правильно провести вимірювання реальних параметрів мережі. Це дозволить перевірити відповідність результатам проектування (наприклад, бюджет втрат), визначити можливості подальшого нарощування мережі на певних ділянках і спростить надалі експлуатацію PON.

При виникненні локального пошкодження на PON виникає специфічне завдання швидкого знаходження пошкодження при роботі інших сегментів деревоподібної мережі, тому відключення всіх користувачів економічно недоцільно. Тут необхідно вірно визначити ділянки для проведення вимірювань, схеми тестування і правильно інтерпретувати отримані результати.
Вимірювальне обладнання для волоконної оптики досить дороге, а для PON бажано застосовувати спеціалізоване обладнання, що враховує передачу трьох довжин хвиль, велику потужність ТВ-сигналів, імпульсний режим роботи передавача ONU т.ін. Тому важливо правильно вибрати типи і параметри вимірювальної техніки для даної мережі.

У статті  «Вимірювання в PON» ми намагаємося відповісти на ряд актуальних практичних питань: де вимірювати, що вимірювати, за якими схемами, на яких довжинах хвиль, якими приладами, які параметри цих приладів важливі для вимірювань в PON, які проблеми можуть виникнути в процесі вимірювання і як їх вирішувати.

* * *

Технологія пасивних оптичних мереж, на сьогоднішній день, є однією з найбільш розвинених і досконалих для забезпечення абонентського доступу до трьох основних типів інформації (телефонії, передачі даних і телебачення). На сьогоднішній день PON навіть для України не є якоюсь екзотичною оптичною технологією, а працює в багатьох обласних і районних центрах країни. За останні кілька років розроблена достатня кількість надійних пасивних компонентів, а великий асортимент активного обладнання OLT і ONU дозволяє застосовувати їх для мереж різного типу, масштабу і передачі інформації різних видів. Важливо і те, що PON продовжує розвиватися. Удосконалюється програмне забезпечення OLT і його функціональні характеристики. Розробляється новий стандарт по розширеній версії PON (до 60 км).

Компанія ДЕПС займається просуванням обладнання PON вже не перший рік. За цей час накопичено достатній досвід проектування таких мереж. А впровадження нашого обладнання в багатьох містах України дозволяє судити про роботу різного активного і пасивного устаткування в різних умовах експлуатації.
Ми завжди готові підібрати замовнику оптимальний варіант обладнання з урахуванням особливостей його мережі, допомогти спроектувати оптимальну конфігурацію PON, порекомендувати методи будівництва і монтажу з урахуванням мінімізації витрат.

Відділ волоконно-оптичних мереж
і кабельних технологій компанії ДЕПС

Следите за последними новостями компании DEPS и телекоммуникационного рынка на нашем Telegram канале: Telegram

0 SELECT i.id iid, i.name, i.elements img, i.`publish_up` AS modified, c.id cid FROM `vjprf_zoo_item` i LEFT JOIN `vjprf_zoo_tag`t ON t.`item_id` = i.`id` LEFT JOIN `vjprf_zoo_category_item` ci ON ci.`item_id` = i.`id` LEFT JOIN `vjprf_zoo_category`c ON ci.`category_id`=c.`id` WHERE t.`name` IN ('') AND i.`id`<>63026 AND c.id >0 AND i.`type`='article' AND c.`parent` = 7169 GROUP BY i.`id` ORDER BY `publish_up` DESC LIMIT 0,3
Схожі матеріали
  • Каталог товарів
  • Системна інтеграція
  • Сервіс-центр
  • Послуги
  • Акції