Fttx pon что такое
Название группы технологий FTTX означает Fiber To The X («оптика до Х»), где Х – точка доведения оптического кабеля. Если кабель доведен до жилища абонента – такая технология называется FTTH (Fiber To The Home) – «оптика до дома». Соответственно, FTTВ (Fiber To The Building) – оптика до здания, FTTС (Fiber To The Curb) – оптика до группы зданий, FTTN (Fiber To The Node) – оптика до сетевого узла.
В частности, сеть FTTB может выглядеть следующим образом[1]:
Рисунок 1. Пример сети FTTB (источник: Ростелеком).
На рисунке ниже показан узел оптической сети доступа для группы домов (FTTC) на сети оператора British Telecom[2].
Рисунок 2. Оптический узел для группы домов (FTTC) (источник: British Telecom).
xPON
Для подключения оптических узлов по оптическому кабелю чаще всего используется технология пассивных оптических сетей PON (Passive Optical Network), в которой возможно гибкое развитие сети при помощи пассивных оптических сплиттеров (Passive Optical Splitters). Эти устройства не требуют электропитания, могут разветвлять линию до 128 ветвей, в зависимости от мощности входного оптического сигнала. Удаленность оптического сетевого узла ONU от терминала OLT может составлять до 20 км (см. рисунок ниже)[3].
Рисунок 3. Архитектура сети xPON (источник: Huawei).
Существуют различные виды технологии PON:
В настоящее время наиболее перспективной является технология гигабитной пассивной оптической сети GPON: Gigabit-capable Passive Optical Networks [4]. Эта технология описана в стандарте ITU-T G.984 и способна обеспечивать скорость до 2,488 Гбит/с их сети и 1,244 Гбит/с в сеть. В GPON используется разделение каналов «в сеть» и «из сети» по длине оптической волны светового сигнала, передаваемого по оптоволокну WDM (Wavelength Division Mutiplex). Для загрузки данных их сети используется длина волны 1550 нм, для оправки данных в сеть – 1310 нм.
Последняя версия GPON называется XGPON, или 10G-PON, которая способна обеспечить скорость передачи данных до 10Гбит/с из сети и 2,5 Гбит/с в сеть, и описана в стандарте ITU G.987. Эта технология соответствует требованиям видеоуслуг в высоком разрешении (4K, UHD).
Архитектура сети GPON показана на рисунке ниже. В помещении оператора (Central Office) установлено оборудование терминала оптической линии OLT, а также оборудование для предоставления видеоуслуг (Video Source). Эти сигналы вводятся в оптоволокно при помощи оптического комбайнера (Passive Combiner) и затем разделяются оптическим сплиттером (Splitter) на первичные ветви. На сетевых узлах, расстояние до которых может быть до 20 км, также установлены сплиттеры, которые делят сигнал на вторичные ветви.
На оптическом терминале пользователя ONU/ONT происходит извлечение электрических сигналов для телевидения (TV), интернета (PC) и телефонии (VoIP).
Наиболее существенным аспектом развертывания сетей FTTH на базе PON является экономия оптоволоконных линий на участке от ONT до оптического узла или точки присутствия. Если у провайдера имеются резервные оптические пары в кабеле или место в колодцах для прокладки дополнительных кабелей между АТС и уличным шкафом, то это может избавить его от необходимости рыть новые траншеи.
Однако при отсутствии существующей оптической инфраструктуры, или развертывании оптической сети в новых районах, экономия оптоволоконного кабеля нецелесообразна, поскольку предельные затраты на дополнительный кабель ничтожно малы по сравнению со стоимостью рытья траншей или необходимостью получения права на пользование чужой инфраструктурой, например, канализационными коллекторами.
GPON хорошо подходит для услуг Triple Play, т.е. для комбинации телефонии, Интернета и видеовещания. Это позволяет использовать коаксиальную разводку, имеющуюся у абонента для передачи аналогового или цифрового телевизионного сигнала. Также возможно реализация гибридных архитектуры для всех интерактивных услуг, включая IP-телевидение, и топологию с наложением дополнительной пассивной оптической сети для распространения видеовещания.
Поскольку PON – это технология с общей средой передачи, то необходимо шифрование потоков данных. В GPON проводится шифрование по методу AES (Advance Encryption Standard) с 256-разрядными ключами, что позволяет обеспечить безопасность персональных данных конечных пользователей и предотвращает возможность хищения услуг. Однако шифрование AES несколько снижает производительность сети. Для шифрования необходима передача существенного объема служебной информации вместе с каждым пакетом, что может привести к заметному снижению полезной скорости передачи данных.
В связи с использованием в пассивных оптических сетях PON общей передающей среды, каждое оконечное устройство (ONT или OLT) вынуждено работать на совокупной скорости передачи данных. Даже если клиент заплатил только за скорость доступа в 25 Мбит/с, тем не менее, каждая конечная точка оптической сети (ONT) в этом дереве PON должна работать на скорости 2,5 Гбит/с (GPON). Работа электронных и оптических устройств со скоростью, в 100 раз превышающей необходимую скорость передачи данных, повышает цену компонентов, особенно в том случае, если емкость сети не очень высокая.
При каждом разветвлении на две линии мощность сигнала падает на 3,4 дБ. При разветвлении на 64 линии мощность падает на 20,4 дБ (эквивалентно отношению мощностей 1:110). Таким образом, в этой модели все оптические передатчики в архитектуре PON должны обеспечивать в 110 раз большую мощность оптического сигнала по сравнению с архитектурой «точка-точка» при передаче на то же расстояние.
Однако, несмотря на перечисленные недостатки, технология GPON является весьма привлекательной для многих операторов мультисервисных услуг и использование на сетях этой технологии быстро растёт.
Содержание:
Технология PON
PON (Passive optical network) — технология пассивных оптических сетей.
Одна из главных задач, стоящих перед современными телекоммуникационными сетями доступа – так называемая проблема «последней мили», предоставление как можно большей полосы пропускания индивидуальным и корпоративным абонентам при минимальных затратах.
Суть технологии PON заключается в том, что между приемопередающим модулем центрального узла OLT (Optical line terminal) и удаленными абонентскими узлами ONT (Optical network terminal) создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) – компактные устройства, не требующие питания и обслуживания. Один приемопередающий модуль OLT позволяет передавать информацию множеству абонентских устройств ONT. Число ONT, подключенных к одному OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры.
Рис. 1. Архитектура PON сети
Для передачи прямого и обратного каналов используется одно оптическое волокно, полоса пропускания которого динамически распределяется между абонентами, или два волокна в случае резервирования. Нисходящий поток (downstream) от центрального узла к абонентам идет на длине волны 1490 нм и 1550 нм для видео. Восходящие потоки (upstream) от абонентов идут на длине волны 1310 нм с использованием протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA).
Центральный узел PON может иметь сетевые интерфейсы ATM, SDH (STM-1), Gigabit Ethernet для подключения к магистральным сетям. Абонентский узел может предоставлять сервисные интерфейсы 10/100Base-TX, FXS (2, 4, 8 и 16 портов для подключения аналоговых ТА), E1, цифровое видео, ATM (E3, DS3, STM-1c).
| APON | BPON | EPON (GEPON) | GPON | |
| Стандарт | G.983 | ITU G.983 | IEEE 802.3ah | ITU G.984.6 |
| Полоса пропускания для нисходящего потока | 155 Мбит/с | 622 Мбит/с | 1,244 Гбит/с | 2,488 Гбит/с |
| Полоса пропускания для восходящего потока | 155 Мбит/с | 155 Мбит/с | 1,244 Гбит/с | 1,244 Гбит/с |
| Емкость | 32 | 32 | 64 | |
| Максимальная длина передачи, км | 20 | 20 | 60 | |
| Затухание линии PON | 26 дБ | 22 дБ |
Рис.2. Сравнение технологий
Тестирование PON сети
При тестировании сети PON оператора обычно волнуют два основных вопроса:
Для ответа на первый вопрос достаточно провести простые измерения с помощью оптического тестера. Второй вопрос более сложен и требует применения оптического рефлектометра (OTDR), а также определенного опыта расшифровки рефлектограмм.
Как правило, желательно, чтобы все необходимые измерения могли проводиться на работающей сети PON без отключения абонентов (кроме, возможно, тестируемого). Такое тестирование осуществляется на нерабочей длине волны с применением дополнительных устройств (волновых мультиплексоров DWDM, фильтров), чтобы излучение измерительной аппаратуры не вносило помех в полезный сигнал. Как уже упоминалось, в сети PON для прямого канала (от центра к абонентам) используется длина волны 1490 или 1550 нм (для видео), для обратного – 1310 нм. Для тестирования сети PON обычно используют длину волны 1625 нм.
Излучение измерительной аппаратуры (тестера, рефлектометра) вводится в волокно сразу после OLT с использованием волнового мультиплексора (DWDM). Это излучение способно вызвать помехи на оптическом приемнике абонентского устройства, поэтому перед каждым абонентским устройством ONT необходимо установить фильтр. Для того чтобы можно было проводить тестирование без отключения сети, волновой мультиплексор и фильтры должны быть стационарно включены в оптический тракт, (см. Рис. 3).
Рис. 3. Схема подключения волнового мультиплексора и фильтров к PON
Для измерения затухания в оптической линии между OLT и ONT используется оптический тестер на 1625 нм. Передатчик тестера подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT. Приемник тестера подключается к свободному концу волокна перед фильтром, (см. Рис. 4).
Рис. 4. Измерение затухания с отключением абонентского устройства
Можно измерять затухание и без отключения абонентского устройства. Для этого на ONT нужно использовать не фильтр, а волновой мультиплексор, как на центральном узле, (см. Рис. 5).
Рис. 5. Измерение затухания без отключения абонентского устройства
Затухание на длине волны 1625 нм несколько выше, чем на 1550 и 1490 нм (в среднем на 10%). Поэтому тестирование затухания на длине волны 1625 нм дает оценку сверху для затухания на рабочих длинах волн. Если эта оценка укладывается в допустимый бюджет (23 дБ), то затухание на рабочих длинах волн заведомо удовлетворяет требованиям по бюджету. Если затухание на длине волны 1625 нм превышает допустимое значение, то для точного определения затухания на рабочих длинах волн необходимо провести перерасчет на основе паспорта оптического кабеля.
Измерение в PON с помощью оптического тестера позволяет получить реальное значение затухания на участке от OLT до ONT, но не дает ответа на вопрос, где находится проблемный участок, если это затухание оказалось выше ожидаемого (расчетного или опорного). Для локализации проблемного участка используется более сложное устройство – оптический рефлектометр (OTDR).
Рефлектометр с тестовым модулем на 1625 нм подключается к свободному концу волнового мультиплексора на OLT, (см. Рис. 6). Излучение рефлектометра распространяется по дереву PON и за счет отражения на препятствиях и обратного рассеивания в оптическом волокне частично поступает обратно на вход рефлектометра. Таким образом, снимается рефлектограмма дерева PON – график затухания в линии в зависимости от расстояния. Каждый пик или скачок затухания на этом графике соответствует определенному элементу сети, либо событию в волокне.
Рис. 6. Снятие рефлектограммы дерева PON
Методика тестирования сети PON с использованием рефлектометра заключается в следующем. После каждого изменения топологии сети (подключения нового абонента, замены сплиттера и т.п.) снимается опорная (эталонная) рефлектограмма, соответствующая нормальному состоянию сети. При обнаружении проблем в сети (например, если затухание, измеренное оптическим тестером, оказалось выше расчетного) снимается новая рефлектограмма, которая сравнивается с опорной. Новые события на рефлектограмме локализуют местоположение проблемного участка, (см. Рис. 7).
0.4 дБ/км, 0.5 дБ на коннектор
0.03 дБ на точку сварки
3.5 дБ на сплиттер 1:2
7.2 дБ на сплиттер 1:4
10.7 дБ на сплиттер 1:8
14.4 дБ на сплиттер 1:16
Рис. 7. Анализ новых событий на рефлектограмме.
С помощью рефлектометра можно вести мониторинг сети PON и обнаруживать деградации волокна еще до того, как возникнут проблемы. Для этого необходимо регулярно (например, раз в неделю) снимать рефлектограмму сети и сравнивать ее с опорной рефлектограммой. При появлении любых отклонений и тем более новых событий на рефлектограмме необходимо анализировать их возможные причины и при необходимости проводить адекватные профилактические мероприятия.
Основные преимущества технологии PON
Измерения в FTTx PON / GPON сетях
В процессе строительства сетей FTTx PON необходимо выполнять четыре основных измерения:
В процессе ввода в эксплуатацию сетей FTTx PON необходимо выполнять два основных измерения:
Технологии XPON, FTTX
Многие жители России хотят подключиться к кабельному Интернету или обновить уже имеющиеся у них подключение. При этом неискушенные пользователи сталкиваются с необходимостью выбора не только между провайдерами услуг, но и между различными технологиями, которые обозначаются малопонятными аббревиатурами VDSL, FTTX, XPON и др.
Технология предоставления доступа FTTX: что это такое?
FTTX (от английского fiber to the X или буквально «волокно до точки X») – совокупность способов подключения к Интернету, использующих оптоволоконный кабель. Данные в этом случае передаются с помощью преобразования электрических импульсов в световые и обратно. Такой метод отличается очень высокой скоростью, надежностью, эффективно работает на больших расстояниях без потери качества сигналов. Точкой X может быть любое место от локального коммуникационного центра до рабочего стола пользователя. Оптоволоконный кабель обычно комбинируется с традиционным медным кабелем, который через специальный интерфейс (RJ45 или др.) соединяется непосредственно с компьютером или другими электронными устройствами. Развитием сетей FTTX в РФ занимаются несколько провайдеров, в частности «Ростелеком».
Интернет по технологии FTTX может быть подключен следующими основными способами:
Интернет по технологии XPON
PON расшифровывается как Passive optical network или «пассивная оптическая сеть». В отличие от активных оптических сетей PON не использует вспомогательное электрическое оборудование (различные медиаконвертеры, маршрутизаторы, свитчи и т.п.) за пределами помещения, где находится конечный пользователь. Это делает такие сети независимыми от постоянной подачи электричества, что является преимуществом данной технологии.
PON FTTH (fiber to the home) используется для оптоволоконного подключения к Интернету до частного дома или квартиры. К «магистральному» кабелю можно подключить до 128 абонентов по т.н. «древовидной» архитектуре. В каждом жилом помещении необходимо установить специализированный модем (с функцией Wi-Fi или без нее), который осуществляет преобразование оптических сигналов и подключение устройств пользователя. Существует несколько разновидностей «пассивных сетей» (BPON, GPON, EPON и др.), обозначаемых общей аббревиатурой XPON.
Технологию PON иногда ошибочно называют «прямым волокном» или «выделенной персональной линией». В действительности ответвление кабеля доводится только до дома или квартиры пользователя, где происходит преобразование сигналов. Это коллективное подключение. Подлинное «прямое волокно» не имеет ответвлений и доводится непосредственно до рабочего стола пользователя (Fiber to the desktop или FTTD). Такое подключение очень дорого и сложно в обслуживании. Как правило, оно предоставляется только вип-клиентам, например, руководителям корпораций, высокопоставленным государственным чиновникам и т.п.
Сравнение кабельных технологий доступа в Интернет
Часто пользователи спрашивают, в чем отличие технологии FTTX от «оптики», подразумевая подключение с помощью XPON. Все это является разновидностями оптоволоконных кабельных сетей, которые так или иначе комбинируются со вспомогательным оборудованием (медный кабель, специальные модемы, медиаконвертеры, свитчи и т.п.). Технология XPON имеет свои плюсы и минусы.
Среди ее главных преимуществ:
С другой стороны, XPON имеет некоторые недостатки:
Технологии GPON или FTTB: какую выбрать для быстрого интернета
Если вам нужен интернет, который работает стабильно и без помех, чтобы скорости хватало для скачивания сериалов, музыки, просмотра фильмов онлайн и посещения сайтов, то можно подключить GPON или FTTB. Но прежде, чем оставлять заявку на подключение, разберемся, в чем разница между технологиями FTTB и GPON, и что подойдет именно вам.
GPON: преимущества, недостатки, кому подойдет
При подключении к GPON техник протягивает оптическое волокно от станции оператора прямо в вашу квартиру. В прихожей устанавливается оптический модем, к которому присоединяется кабель с интернетом, и специальная розетка для питания модема.
Отличие GPON от FTTB в том, что при таком подключении интернет в дом «приходит» без помех и сбоев, потому что на пути оптического волокна отсутствуют «посредники» — промежуточные узлы. В результате вы получаете сверхбыструю связь, которая открывает широкие возможности в сети: от просмотра социальных сетей до скачивания фильмов в качестве Blue-Ray.
Преимущества
Одно из главных преимуществ — высокое качество связи без помех со скоростью до 1 Гбит/с. Такая скорость позволит всей семье одновременно пользоваться сетью, скачивать и загружать тяжелые файлы, подключать по Wi-Fi одновременно ноутбук, компьютер, смартфоны и планшет.
От GPON-кабеля вы сможете пользоваться не только интернетом, но и другими цифровыми услугами, такими как телевидение и телефон. Вам не нужно будет проводить в квартиру несколько кабельных линий для каждого устройства, сверлить в стене отверстия и протягивать провода через комнаты. Всего один GPON-кабель позволит подключить все приборы и устройства к сети.
Даже если дом находится далеко от станции оператора, на качество связи это не повлияет. GPON-сигнал не зависит от расстояний, он всегда стабилен. Это особенно важно за городом или в области, где не всегда есть возможность подключиться к быстрому интернету.
Ваш телефон будет работать намного лучше, если подключить его через GPON. Вы будете четко слышать вашего собеседника: никаких помех, шипения и искажения звука в трубке.
Для передачи сигнала по оптическому кабелю GPON не требуется электрический ток. Это значит, что вы будете гораздо меньше платить за электричество. А если вдруг дома выключится энергия, то интернет все равно продолжит работать.
Кстати, чтобы пользоваться Wi-Fi, вам не нужно приобретать и настраивать роутер. За Wi-Fi будет отвечать оптический модем, который техник настроит при подключении технологии.
Недостатки
Оптическое волокно, которое проводится в квартиру или дом, достаточно хрупкое. Незначительный перегиб может его повредить. Если вдруг что-то произойдет с волокном, то вы лишитесь интернета, телевидения, Wi-Fi и возможности принимать звонки на домашний телефон.
Подключить к технологии может только специалист. Подобрать оборудование, которое будет поддерживаться оператором, сложно. Да и сам процесс подключения и настройки достаточно сложный.
Подключение GPON дороже из-за стоимости оптического кабеля.
Кому подойдет технология
Тем, кто много времени проводит в сети, и нужна высокая скорость интернета, чтобы работать, играть в онлайн-игры или скачивать Full-HD сериалы. Связь не прервется, не возникнут помехи и сбои, даже когда вся семья разом выходит в онлайн.
Если вам важна стабильная связь, которая не зависит от электроэнергии, например, для видеонаблюдения за квартирой или домом, без GPON не обойтись. С технологией вы всегда будете на связи, даже если электричество выключат во всем районе.
Если вы думаете, FTTB или GPON — что лучше, то будьте уверены: GPON — лучшее решение для тех, кто живет в частном секторе и хочет иметь быстрый интернет, но других возможностей подключится к сети нет. В частном секторе подключение GPON обойдется намного дешевле, чем, например, спутниковую тарелку.
FTTB: особенности и когда выгодно подключать
В технологии также используется оптическое волокно, но проводится оно только до многоквартирного здания, попадает в специальный распределительный пункт в подвале или на крыше, а в квартиру протягивается уже медный провод.
FTTB позволяет пользоваться интернетом до 100Мбит/с, которого хватает для решения большей части задач в сети, но при этом технология дешевле и более проста в подключении, чем GPON.
Преимущества
Подключить многоквартирный дом по технологии FTTB оператору намного проще, чем по GPON. Поэтому даже в маленьких городах получить дома интернет по FTTB с хорошей скоростью может практически каждый.
Так же при FTTB процесс подключения займет совсем немного времени. Техник проведет кабель в прихожую, после чего достаточно присоеднить его к компьютеру и можно выходить в онлайн.
Скорость подключения к сети по FTTB ограничена лишь тарифным планом и скоростью сети внутри здания.
Недостатки
Зависимость скорости от количества людей, подключенных одновременно: чем больше устройств в сети, тем слабее сигнал.
Невозможность подключиться к технологии FTTB в частном секторе. Операторам невыгодно проводить сети там, где нет многоквартирных домов.
Медные провода FTTB зависят от скачков напряжения, погодных условий, а еще они подвержены электромагнитным помехам бытовых приборов.
Кому подойдет
Тем, кто живет в городе и хочет пользоваться надежным и доступным интернетом. Тарифные планы операторов позволят выбрать интернет по той цене и с теми характеристиками, которые нужны именно вам.
FTTx/PON: измерения и эксплуатация
Сети FTTx – оптоволокно на последней миле – операторы фиксированной связи развертывают все активнее. Как правильно и экономически эффективно производить измерения при строительстве и эксплуатации таких сетей?
Сети FTTx (в частности, с использованием технологии PON) – самый перспективный вариант систем абонентского широкополосного доступа (ШПД). Реализовать все требования по скорости доступа (концепция triple play предполагает минимум 30–50 Мбит/с на абонента) можно только с использованием ВОЛС. Поэтому рано или поздно все абонентские сети должны быть переведены на оптику, а все остальные технологии, по сути, только переходные варианты.
Тормозят распространение FTTx стоимость решения и длительность процесса модернизации сетей. Стоимость решения неуклонно снижается, и ее сдерживающее влияние столь же неуклонно уменьшается. Временной же фактор более существенный: провести коренную реконструкцию кабельной абонентской инфраструктуры в одночасье невозможно. Кабельные абонентские системы городов создавались на протяжении 50–100 лет, и полная замена их на оптику – даже при наличии финансирования и доброй воли со стороны операторов – может занять 20–30 лет. Но эти обстоятельства не умаляют ценности технологии FTTx, а наоборот, подчеркивают ее.
Фазы развития проекта FTTx
FTTx/PON уже сегодня позиционируется как технология массового внедрения, т.е. технология, охватывающая более 10–15% населения того или иного города или региона. Понимание массовости технологии очень важно с точки зрения подхода к эксплуатации и измерениям. Дело в том, что по мере развития технологии изменяется понимание задач проекта и само отношение к системе ШПД у службы эксплуатации. А именно:
На этапе подготовки проекта технология мало- изучена, непонятна, поэтому измерительная компонента велика, хотя и ориентирована на лабораторные испытания. Нет совместимости между разными устройствами, стандарты «дышат», помехоустойчивость не выявлена и нуждается в проверке, трактовка спецификаций разными производителями различается, оборудование сырое и т.п. Выявить все негативные факторы можно только в лабораторных условиях, тем более что эксплуатационных приборов на этом этапе нет.
На этапе пробного внедрения задачи мало меняются, все по-прежнему сводится к лабораторным исследованиям с той только разни цей, что они переносятся в полевые условия.
На этапе внедрения появляется система эксплуатации и встает проблема эксплуатационных измерений. Малое количество абонентов позволяет на начальном этапе проводить полное тестирование каждого абонента. Ничего опасного в этом нет, если только накопленный опыт не «бетонируется» в объемных инструкциях, которые не применимы при массовом внедрении. В середине фазы внедрения нередко появляется миф о том, что «все дело в веревках». «Веревки» рассматриваются обобщенно: для ADSL это абонентские пары, для FTTx – проложенные волокна, для сотовых сетей и WiMAX – радиоэфир. Возникает иллюзия, что если несущая среда, «веревки», в порядке, то вся система ШПД должна работать нормально. Объективный эксплуатационный опыт массовых проектов ADSL и GPRS показывает, что такое мнение – не более чем миф, и миф вредный.
На этапе массового внедрения о полномасштабных измерениях нужно забыть. У инженеров нет времени возиться с каждым абонентом, так как есть план подключений. Если на предыдущем этапе служба эксплуатации накопила внушительный опыт и выделила три-четыре параметра, существенных для абонентов сети, то на этапе массового внедрения процесс можно сделать управляемым, тратя на контроль этих параметров 10–15 минут при каждом подключении. В противном случае измерения вообще не будут проводиться, процесс внедрения ШПД пойдет хаотически, что неизбежно приведет к коллапсу проекта.
Технология FTTx/PON проходит все эти стадии. Но у нее есть отличия:
• Внедрение FTTx/PON требует серьезной реконструкции абонентской кабельной системы. Здесь нет возможности использовать уже существующие среды передачи сигналов (абонентские пары в ADSL, радиоэфир в WiMAX, инфраструктуру сети сотовой связи в 3G и пр.). По сути, кабельная сеть создается с нуля. Это удлиняет фазу внедрения и отодвигает начало массового внедрения. С технологической точки зрения это требует включения измерений в процесс развертывания и пуско-наладки кабельной сети.
• Сам факт коренной модернизации и нового строительства сети, с одной стороны, требует серьезного отношения и больших инвестиций в проект FTTx, с другой – позволяет службе эксплуатации заранее почувствовать дыхание массового проекта.
• FTTx/PON – самая долгоживущая технология, поэтому необходимость модернизации такой сети возникнет не скоро. FTTx/PON медленнее проходит все фазы проекта, медленнее входит в силу и становится массовой, но зато медленнее и устаревает.
Рассмотрим теперь принципы организации измерений в сетях FTTx/PON с учетом специфики каждого этапа.
Измерения в процессе строительства
Б’ольшая часть измерений в процессе развертывания сети FTTx выполняется в полевых условиях и ориентирована на портативные эксплуатационные приборы. Измерения эти должны выполняться инженерами, имеющими специальный опыт работы с ВОЛС. Обычно у оператора таких специалистов мало, если они есть вообще. Поручать измерения низкоквалифицированному персоналу – большая ошибка, так как восстанавливать сеть после неграмотной эксплуатации дорого и сложно. В этой ситуации оператор может либо быстро наладить процесс обучения, либо передать развертывание сети квалифицированной компании-подрядчику, имеющей опыт работы с ВОЛС.
Важнейшая характеристика оптической кабельной сети – затухание сигнала от передатчика до приемника. Иногда этот показатель называют бюджетом линии. Он зависит от нескольких факторов, таких как:
• параметры передатчика: излучаемая мощность, температура, изменение уровня сигнала в процессе эксплуатации оборудования;
• параметры коннектора: тип и качество соединения;
• параметры кабеля: потери сигнала, влияние температуры;
• параметры приемника: чувствительность детектора;
• другие параметры: надежность оборудования, скорость восстановления, резервирование и пр.
Не все перечисленные параметры нуждаются в контроле в процессе эксплуатации. Но среди них есть группа, контролировать которую нужно обязательно, – параметры коннектора. Коннектор – это место, где чаще всего происходят изменения в уже проложенной кабельной системе, и именно здесь нарушения наиболее вероятны. Воистину связь – наука о контактах.
Негативные изменения могут вызывать не только грязь или пыль. Это могут быть следы изопропилового спирта, жир от рук, масло, следы геля, чернил на жировой основе (рис. 2) или любая комбинация этих факторов.
Для диагностики качества и чистоты поверхности коннектора применяются эксплуатационные микроскопы либо видеомикроскопы. Использовать видеомикроскопы (рис. 3) в проектах FTTx предпочтительнее, поскольку они дают более объективную картину состояния коннектора и меньше утомляют инженера, которому за смену иногда нужно просмотреть сотни таких коннекторов.
Применение анализаторов оптического затухания
Для паспортизации развертываемой кабельной сети FTTx используют приборы двух основных типов: анализаторы оптического затухания (Optical Loss Test Set, OLTS) и оптические рефлектометры (OTDR).
Самый популярный и простой метод паспортизации основан на применении анализаторов оптического затухания. С их помощью можно измерить два ключевых показателя качества оптического волокна:
• уровень возвратных потерь (ORL).
Измерения проводятся с помощью двух приборов OLTS в два этапа. Первый этап – калибровка каждого прибора по параметру ORL, т.е. измерение уровня ORL с использованием служебного соединительного кабеля. Цель – определение минимального уровня ORL, который можно измерить. Ограничивающим фактором может выступать качество коннектора и особенности проложенного кабеля.
В процессе тестирования системы FTTx пара приборов OLTS используется в каждом «плече» сети для измерения затухания и ORL (рис. 4).
Указанный метод имеет свои преимущества и недостатки (табл. 2).
Для оптимизации процедуры измерений используют средства автоматизации. Они позволяют перейти от схемы «точка–точка» к схеме «точка–многоточка», где один из приборов фактически стационарно устанавливается в точке объединения кабелей после сплиттера (рис. 5), и выполнять измерения силами одного инженера. Важным фактором является реализация в приборах автоматической системы отчетности, которая больше соответствует процессу массового строительства, когда один инженер за смену должен обслуживать по несколько десятков волокон.
Применение оптических рефлектометров
Альтернативным методом паспортизации кабельной сети является применение оптических рефлектометров (OTDR), которые благодаря обеспечиваемой ими возможности проведения измерений с одной стороны одним инженером (рис. 6) широко используются службами эксплуатации ВОЛС операторов связи.
Особенность сетей FTTx – малые по сравнению с магистральными ВОЛС длины волокон. Может оказаться, что мертвая зона OTDR не позволяет выявить негативное влияние коннектора. В таком случае рекомендуется использовать тестовый кабель длиной 300–500 м.
Применение OTDR для контроля сетей FTTx требует тщательной настройки измерений и оптимизации прибора под задачи указанных сетей. Причиной тому – широкое применение в сетях FTTx (в первую очередь в сетях PON) кабельных систем древовидной топологии. Если OTDR не оптимизирован под задачи тестирования PON, сигналы от разных «плеч» древовидной системы могут мешать друг другу, в результате чего полученные трассировки рефлектограмм окажутся бесполезными. На измерениях отрицательно сказывается и присутствие сплиттеров в тестируемом канале. Потери тестового оптического сигнала в процессе его отражения на сплиттере приводят к появлению характерной «ямы» на рефлектограмме, так что рефлектометр должен иметь достаточный динамический диапазон для отображения состояния кабеля после сплиттера.
Применение OTDR имеет свои преимущества и недостатки (табл. 3).
Измерения в процессе эксплуатации
Если при развертывании сети FTTx измерения выполняются при паспортизации построенной кабельной инфраструктуры, то в процессе эксплуатации, на этапах внедрения и массового внедрения – при подключении абонента и в ходе поиска и устранения неисправностей.
Измерения при подключении абонента
Обычно показателем качества подключения служит уровень затухания сигнала. Несмотря на внешнюю простоту схемы организации измерений (рис. 8), измерения на этом этапе имеют свои нюансы: во-первых, теперь они привязаны не к волокнам, а к пользователю или конкретному ONT; во-вторых, важно измерить затухание не в одной, а в нескольких точках.
В случае возникновения расхождений в показателях качества в точке подключения абонента необходимо провести пошаговый анализ и измерить затухание в разных точках для нахождения точки нарушения качества. Это могут быть, например (см. рис. 8):
1 точка подключения распределительного кабеля (в распределительном шкафу);
2 точка подключения отводного кабеля (в отводном терминале);
3 точка подключения устройства ONT.
Поиск неисправностей
Измерения, связанные с поиском и устранением неисправностей в кабельной сети, включают в себя рефлектометрию на различных участках с использованием четырех длин волн:
• 1490 нм (передача голоса и данных «вниз» – к абоненту);
• 1550 нм (дополнительный канал для вещания видео);
• 1310 нм (передача голоса и данных «вверх» – от абонента);
• 1625/1650 нм (служебный канал для поиска неисправностей).
При поиске неисправностей прибор OTDR применяется в режиме короткого импульса (5 нс), что позволяет находить неисправности, не оказывая влияния на качество услуг, предоставляемых пользователям, подключенным к тому же сплиттеру.
За пределами кабеля
Измерения на этапе эксплуатации базируются на тех же принципах и оборудовании, что используются и при развертывании кабельной сети. В этом есть положительный момент: оператор может использовать накопленный опыт, кадры и оборудование. Однако строительство сети FTTx/PON – дело настолько масштабное, что совокупность необходимых измерений кабельной системы вполне может заслонить все другие вопросы контроля сети и понимание целей и задач FTTx как проекта массового ШПД.
Тогда и возникает пресловутый миф о «веревках», и в результате служба эксплуатации уделяет внимание только той части системы FTTx, которая заново создается в процессе строительства оптической последней мили. И вся измерительная компонента проекта увязывается только с кабелями и измерениями затухания и ORL. В действительности это не так, но из-за масштаба строительства сети FTTx заблуждение будет максимально устойчивым, а потому – максимально губительным.
Как уже говорилось, миф о «веревках» характерен не только для FTTx, он может проявиться во всех проектах ШПД. Как правило, его несостоятельность становится очевидной на этапе массового внедрения, когда выясняется, что поверившая мифу служба эксплуатация упустила время, чтобы подготовиться к действительно важным работам массового внедрения. Мировой опыт массовых ADSL-проектов дает следующее распределение неисправностей по различным категориям:
• абонентские подключения – 30%;
• кабельная сеть – 10%;
• настройки DSLAM – 20%;
• сети IP (сеть агрегации, городские сети и транспортные сегменты) – 20%;
• услуги и другие проблемы – 20%.
Мы видим, что «веревки» здесь отнюдь не являются ключевым фактором. Статистика по более «молодым» проектам FTTx/PON только собирается, но уже сейчас можно сказать, что с «веревками» будет связано еще меньше проблем, чем в случае с ADSL.
Рассматривая сеть FTTx/PON как решение, обеспечивающее предоставление услуг широкополосного доступа, можно увидеть структуру, более сложную, чем та, что показана на рис. 1. В ее состав входят маршрутизаторы для подключения к Интернету, шлюзы в ТфОП, видеосерверы, домашние сети и т.п. Комплексное понимание проекта FTTx/PON требует создания широкой метрологической модели измерения параметров. Вместо четырех параметров, измеряемых в кабельной сети (затухание, ORL, рефлектограмма, качество коннекторов), при таком подходе нужно измерять на порядок большее число параметров (табл. 4).
Определить, какие из перечисленных параметров действительно критичны для отдельного проекта FTTx/PON, а какие нет – задача фазы внедрения, к началу которой подошли отечественные операторы.
