1. Общее понятие пассивной оптической сети (PON)
2.1.3. Мероприятия по обеспечению качества обслуживания QoS
2.1.3.1. Общие принципы обеспечения качества обслуживания на сети PON
3.3. Размещение сплиттерного оборудования
3.4. Построение распределительной сети в доме
3.4.1. Организация вертикального участка распределительной сети
4. Расчет оптического бюджета при построении PON дерева
1. Общее понятие пассивной оптической сети (PON)
Основной целью внедрения технологии PON является повышение доходов Общества за счет привлечения абонентов, заинтересованных в получении современных телекоммуникационных услуг, путем построения качественно новой широкополосной сети доступа.
Данная сеть должна обеспечить прозрачный транспорт для всего комплекса предоставляемых услуг – телефонии, широкополосного доступа к сети передачи данных, IP-TV, КТВ. В тоже время данная сеть должна иметь наиболее экономичную, с точки зрения объема линейных сооружений оптоволоконную инфраструктуру.
Данное техническое решение описывает решение оптического доступа FTTH (оптический кабель до квартиры) с применением технологии PON.
Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемо-передающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них. Реализация этого принципа показана на рисунке 1.
Рис. 1. Архитектура PON
Число абонентских узлов, подключенных к одному приемо-передающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока используется длина волны 1490 нм. Потоки данных от абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки.
Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации.
Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальные расписания по передаче данных, с учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT.
Ввиду разнообразия возможностей по построению сетей FTTx данный вариант организации «последней мили» можно классифицировать как FTTH – оптическое волокно до квартиры.
Предлагаемый подход подразумевает установку абонентского оптического терминала ONT и домашнего шлюза доступа в квартире абонента. В зависимости от функциональности шлюза возможно предоставление всего вышеуказанного спектра услуг. Принципиальная особенность метода "оптического волокна до квартиры" заключается в построении сети распределения посредством оптического волокна, что значительно улучшает пропускные характеристики и помехозащищенность линий. Также, при использовании унифицированного транспортного оптического терминала ONT, конфигурация транспортной составляющей не привязана к конкретным услугам. Т.е. последующая конфигурация услуг осуществляется уже на домашнем шлюзе доступа, что позволяет разделить поддержку между линейной и "услуговой" службами.
С точки зрения масштабируемости по полосе пропускания данный подход уже подразумевает достаточно высокую полосу пропускания до абонентского терминала ONT (до 40Мб/с индивидуальной полосы при установке 64 ONT на дерево GPON), но при увеличении запроса на полосу со стороны ресурсоемких услуг возможно распределение меньшего количества ONT на дерево, позволяющее выделить большую полосу для каждого терминала. С точки зрения масштабируемости по услугам достаточно заменить домашний шлюз доступа, если уже установленный не удовлетворяет вновь возникающим запросам. Инфраструктурная часть – ONT и оптическое волокно – остается неизменной.
Для реализации данного решения в точке присутствия устанавливается оборудование OLT, которое терминирует интерфейсы PON и обеспечивает распределение пользовательского трафика по услугам. К одному порту PON возможно подключение не более 64 абонентов.
При построении оптической распределительной сети используется 2-каскадная схема деления оптического сигнала. В качестве первого уровня сплиттерования, в точке присутствия устанавливается оптический сплиттер с коэффициентом деления 1:2. В подъезде жилого дома в вандалозащищенных оптических распределительных шкафах устанавливается оптический сплиттер с коэффициентом деления 1:32, который обеспечивают создание оптической разветвленной древовидной архитектуры по дому. Для малоквартирных домов и домов с малым количеством абонентов допускается применение следующих схем деления оптического сигнала:
- 1:4 – первый уровень сплиттерования, 1:16 – второй уровень сплиттерования;
- 1:8 – первый уровень сплиттерования, 1:8 – второй уровень сплиттерования;
Подключение абонентов осуществляется посредством оптического кабеля.
Общая схема организации связи представлена на рисунке 2.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 2. Типовая функциональная схема организации связи.
2. Предоставляемые услуги
С применением технологии пассивных оптических сетей возможно предоставление услуг передачи данных, телефонии, IPTV и услуг кабельного телевидения в комплексе.
Возможность предоставления комплексных услуг реализуется с использованием абонентского оборудования.
Для организации доступа к услугам сети NGN посредством PON используется гибридная сервисная модель. Реализация логической модели доступа к услугам сети NGN посредством PON представлена на рисунке 3.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 3 Реализация логической модели
PPPoE-сессия инициируется на оборудовании абонента (ПК), а ONT настроен в режиме Bridge. Терминация PPPoE-сессии производится на BRAS. Интернет трафик и трафик данных внутренней сети абонентов передается в рамках одной PPPoE-сессии. Для доступа к услугам Интернет виртуальному адаптеру PPPoE на оборудовании абонента, присваивается динамический публичный IP-адрес.
При организации доступа к услугам Triple Play на участках между абонентским оборудованием (ONT) и терминирующим оборудованием организуются три сервисных VLAN (реализуется сервисная модель доступа S-VLAN – Service VLAN), в рамках которых передается трафик услуг Интернет, VoIP и один VLAN для передачи трафика IPTV и VoD. На оборудовании ONT осуществляется сопоставление идентификатора физического порта для подключения абонентского оборудования и идентификатора соответствующего сервисного VLAN. Например:
- Port 1 – для подключения ПК и доступа к услуге Интернет;
- Port 2 – для подключения телевизионной приставки STB и доступа к услугам IPTV и VoD;
- Port 3 – для подключения телефона и доступа к услуге VoIP.
Предоставление услуг осуществляется в соответствии с Моделью предоставления услуг на мультисервисной сети ОАО «Уралсвязьинформ».
2.1. Построение сети PONa
2.1.1. Включение в сеть
В связи с тем, что OLT может обслуживать несколько тысяч абонентов, включение OLT осуществляется в оборудования PE/AGG.
Общий принцип включения Uplink портов OLT в сеть следующий:
- используются 1GE и 10GE порты uplink;
- при задействовании абонентских портов на OLT в количестве 1/4 от общей емкости – включение OLT в сеть осуществляется с использованием одного порта 10GE или портов 1GE с использованием технологии агрегирования каналов;
- при задействовании абонентских портов на OLT в количестве 1/2 от общей емкости – включение OLT в сеть осуществляется с использованием двух портов 10GE с разных плат;
- при задействовании абонентских портов на OLT в количестве 3/4 от общей емкости – включение OLT в сеть осуществляется с использованием трех портов 10GE с разных плат;
- при задействовании на OLT полной абонентской емкости – включение OLT в сеть осуществляется с использованием четырех портов 10GE с разных плат.
Тип и количество интерфейсов определяется на этапе проектирования.
Для предоставления различных услуг на участке ONT-OLT используются следующие номера VLAN и портов ONT:
- VLAN 10 (порт FE №1) – для доступа абонентов в сеть ПД (для абонентов безлимитных тарифных планов PPPoE-сессия организуется на ONT, для абонентов лимитных тарифных планов – на оборудовании абонента (ПК);
- VLAN 20 (порт FE №2) – для трафика IP-TV;
- VLAN 30 (порт FE №3 или порт FXS) – для голосового трафика;
Приходящие от абонентских терминалов на OLT VLANы с использованием функции VLAN mapping перемаркируются в номера VLAN, используемых на сети филиала электросвязи для предоставления данных типов услуг.
При организации услуги VPN номера VLAN определяются отдельным техническим решением.
Реализация данного принципа приведена на рисунке 4.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 4. Назначение VLAN.
2.1.2. Подключение абонента
При поступлении заявки от абонента на предоставление услуги связи в специализированное подразделение Общества (ЕЦОВ, центр обслуживания клиентов) производится регистрация заявления от клиента в базе данных абонентов (далее – БД). В случае наличия технической возможности подключения в БД прописывается порт подключения на OLT в следующем формате: f/s/p – frame/slot/port (OLT/номер платы GPON/номер порта на плате GPON). Кроме того, в БД заносится профиль абонента и его login.
Регистрация ONT в сети PON может осуществляться одним из двух способов:
- По серийному номеру ONT.
- По кодовому слову.
Серийный номер ONT, выдаваемого абоненту, заносится в БД в момент получения его монтером или непосредственно в момент установки в помещении абонента. При включении ONT в сеть в помещении абонента, ONT транслирует свой серийный номер на OLT, который передает его в систему управления оборудованием GPON и в БД. БД, в соответствии с серийным номером, направляет профиль данного абонента в систему управления, которая применяет данный профиль на абонентском порту.
Кодовое слово соотносится с портом абонента на OLT. Аналогичное кодовое слово заносится в ONT в момент получения его монтером или непосредственно в момент установки в помещении абонента. При включении ONT в сеть в помещении абонента, ONT транслирует кодовое слово на OLT, где проверяется его соответствие кодовому слову, примененному на порту OLT. Из БД, в соответствии портом абонента, направляется профиль данного абонента в систему управления, которая применяет данный профиль на абонентском порту.
Реализация данной схемы показана на рисунке 5.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 5. Подключение абонента
Детальный бизнес-процесс подключения абонента оформлен отдельным документом.
2.1.3. Мероприятия по обеспечению качества обслуживания QoS
2.1.3.1. Общие принципы обеспечения качества обслуживания на сети PON
Модель обеспечения качества обслуживания МССС основана на архитектуре дифференцированных услуг (RFC2474, RFC2475, RFC3260). В основе архитектуры дифференцированных услуг (ДУ) лежат механизмы разделения трафика на классы и предоставления каждому классу соответствующего уровня обслуживания.
Каждому классу соответствует определенный код дифференцированной услуги. OLT для каждого кадра производит анализ значения идентификатора ДУ. На основании значения идентификатора ДУ OLT выбирает соответствующий механизм передачи пакета (механизм управления перегрузками). Управление пропускной способностью в случае перегрузок осуществляется с помощью механизма очередей. Пакеты помещаются в очереди, которые упорядоченно обрабатываются.
Классификация трафика абонента производится на OLT. Для осуществления классификации используется VLAN, в рамках которого выполняется передача трафика, поля IP Precedence в принятых от абонента пакетах.
2.1.3.2. Классификация трафика на OLT
Модель обеспечения качества обслуживания, применяемая на сети использует 7 классов трафика:
- класс трафика управления сетевыми устройствами;
- класс трафика услуги IP телефонии;
- класс трафика услуги IPTV;
- класс трафика VPN уровень Premium;
- класс трафика VPN уровень Silver;
- класс трафика VPN уровень Bronze;
- класс трафика услуги доступа к сети Интернет.
Классификация трафика управления производится на интерфейсе управления OLT.
Классификация трафика услуги IP телефонии производится по признаку VLAN, в рамках которого передается голосовой трафик при предоставлении интегрированных услуг.
Классификация трафика услуги IPTV производится по признаку VLAN, в рамках которого передается видео трафик при предоставлении интегрированных услуг.
Классификация трафика услуги VPN различных уровней производится по полю IP Precedence на порту абонента с подключенной услугой VPN.
Классификация трафика услуги доступа к сети Интернет производится по признаку VLAN, в рамках которого передается трафик абонента.
2.1.3.3. Маркировка трафика
На границе сети GPON осуществляется перемаркировка классов трафика абонента, выделяемых на основе IP Precedence (первые 3 бита в поле DSCP).
Таблица 1. Таблица маркировки DSCP на OLT
|
Классы трафика на сети FTTx |
Маркировка, принимаемая от абонента |
DSCP на сети FTTx |
|
Класс трафика управления сетевыми устройствами |
Не принимается |
7 |
|
Класс трафика услуги IP телефонии |
Не принимается |
5 |
|
Класс трафика услуги IPTV |
Не принимается |
4 |
|
Класс трафика VPN уровень Premium |
IP precedence 4 |
3 |
|
Класс трафика VPN уровень Silver |
IP precedence 3 |
2 |
|
Класс трафика VPN уровень Bronze |
IP precedence 2 |
1 |
|
Класс трафика услуги доступа к сети Интернет |
Не принимается |
0 |
2.2. Предоставление услуг
Предоставление услуг телефонии осуществляется с применением программного коммутатора Челябинского филиала электросвязи. Используемый протокол – SIP. С завершением строительства IMS-ядра подключение абонентов будет осуществляться непосредственно к ядру сети IMS.
Предоставление услуги передачи данных позволяет предоставить клиенту возможность обеспечения связи компьютеров в его локальной сети (в сокращенном варианте это один компьютер) с ресурсами в публичной сети Интернет. Связь осуществляется по протоколу IP.
Предоставление IPTV (Передача видео по IP-сетям) - технология, предполагающая трансляцию видео-сигнала по сетям передачи данных с использованием стека протоколов TCP/IP на телевизионный приемник абонента.
Общая схема организации связи, обеспечивающая предоставление услуг приведена на рисунке 6.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 6. Схема предоставления услуг
2.3. Предоставление услуг кабельного телевидения
Организация доступа к сети кабельного телевидения осуществляется по следующей схеме. Формирование группового сигнала производится на головной станции путем получения сигнала с телекоммуникационных спутников или по наземным сетям. Групповой высокочастотный телевизионный сигнал, через оптический передатчик, подается в волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), и доводится до места расположения OLT. Для передачи видеосигнала КТВ используется отдельная длина волны (1550nm) и дополнительное оборудование на центральном узле, так и у абонента. На центральном узле устанавливается усилитель сигнала кабельного телевидения и волновой мультиплексор (WDM) для введения видеосигнала в волокно. У абонента устанавливается ONT с RF-интерфейсом, от которого сигнал КТВ подается по коаксиальному кабелю к телевизионному приемнику. Общий принцип предоставления услуг кабельного телевидения представлен на рисунке 6.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 6. Схема предоставления услуг КТВ
3. Построение оптической сети
Общий принцип построения оптической сети приведен на рисунке 7. При реализации данной схемы необходимо применять на всех участках коннекторы типа SC с полировкой APC.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 7. Построение оптической сети
3.1. Станционная сторона
На станционной стороне оптический патчкорд от оборудования OLT подключается к входу сплиттера. Выходы сплиттера с использованием оптического патчкорда подсоединяются к оптическому кроссу, где через разъемы SC/APC подаются в линию. Сплиттеры конструктивно располагаются в оптических кроссах на отдельных полках.
3.2. Магистральный участок
Магистральный участок, участок от помещения АТС до оптического распределительного шкафа в доме, определяется проектными решениями.
При реализации данного участка рекомендуется использование магистральных оптических распределительных шкафов в микрорайонах с массовым подключением домов к пассивным оптическим сетям. Данные шкафы устанавливаются в технологических помещениях домов либо в шкафах уличного исполнения. Внутреннее размещение предпочтительней. Назначение данных шкафов – переход от магистрального оптического кабеля от места размещения оборудования OLT к оптическим кабелям меньшей емкости к домам.
При проектировании данного участка необходимо рассчитывать емкость оптического кабеля исходя из предоставления услуги для 80% домохозяйств, но не менее 1 ОВ на дом.
3.3. Размещение сплиттерного оборудования
Размещение сплиттерного оборудования производится в вандалозащищенных оптических распределительных шкафах (далее ОРШ) в подъездах жилых домов, в обслуживаемых и необслуживаемых помещениях.
Технические требования к ОРШ
Общие требования к конструкции:
- корпус ОРШ должен быть выполнен в антивандальном исполнении из негорючих материалов и материалов, не поддерживающих горение;
- стенки ОРШ сделаны из стали толщиной 1-1,5 мм;
- замок с ключом общим для всех шкафов;
- минимальная степень защищенности от воды и пыли IP43;
- количество перегородок в ОРШ должно быть минимальным;
- все детали шкафа для защиты от коррозии окрашены порошковой краской с предварительным фосфатированием поверхностей. Цвет лакокрасочного покрытия – серый.
Габариты:
- ширина – общая ширина шкафа – не более 700 мм;
- высота – общая высота шкафа – не более 550 мм;
- глубина – общая глубина шкафа – не более 200 мм.
Конструкционные особенности:
- наличие четырех отверстий с сальниковыми уплотнителями сверху и снизу для подвода коммуникаций. Неиспользуемые отверстия предпочтительно должны закрываться резиновыми сальниками или металлическими съемными заглушками, на резьбовых соединениях с креплением изнутри либо отверстия должны быть предперфорированные и препятствовать проникновению влаги внутрь шкафа;
- на задней стенке должны быть предусмотрены монтажные отверстия для крепления шкафа к плоской поверхности;
- шкаф должен обеспечивать возможность размещения и доступа к технологическому запасу оптического кабеля (не менее 3м) без демонтажа оборудования;
- конструкция шкафа должна обеспечивать возможность крепления заходящих внутрь кабелей;
- конструкция шкафа должна обеспечивать возможность заземления магистральных оптических кабелей;
- чертежи шкафа, компоновки внутренних элементов, расположения вводных отверстий согласовать с Заказчиком при оформлении контракта на поставку.
Внутренняя комплектация:
1. Размещение сплиттерного оборудования.
ОРШ должен обеспечивать размещение планарных оптических сплиттеров, в унифицированных корпусах с коэффициентом слиттерования до 1:32.
2. Оптический кросс.
Оптический кросс должен обеспечивать размещение следующих компонентов:
- не менее 33-х оптических адаптеров SC с полировкой APC;
- кол-во сплайс-кассет, позволяющих разместить не менее 48-ми сварок оптического волокна;
- органайзера по периметру сплайс-кассет, позволяющего укладывать запас оптического кабеля.
3. Требования к параметрам внешней среды:
- для оборудования, устанавливаемого в шкаф:
a) Температурный диапазон: от 0 до 45 градусов Цельсия,
b) Других особых условий не предусмотрено;
- параметры внешней среды в местах установки узлов доступа (шкафа):
a) Температурный диапазон: от 0 до 30 градусов Цельсия,
b) Других особых условий не предусмотрено.
4. Требования к комплектности поставки:
Шкаф в сборе:
- оптический кросс – 1 шт.;
- крепежный комплект для монтажа шкафа на стену;
- крепежный комплект для монтажа сплиттерного оборудования в шкаф;
- ключ запорный. – 1 шт.;
- паспорт изделия на русском языке, включающий техническую документацию на все комплектующие шкафа, утвержденные чертежи шкафа и внутренней компоновки;
- действующий сертификат (либо Декларация соответствия) системы сертификации «Связь»;
- упаковка, обеспечивающая безопасную перевозку изделия.
3.4. Построение распределительной сети в доме
Принципом организации распределения внутреннего оптического кабеля по дому является Central Distribution Layout (распределение из одной точки), т.е. все абоненты подключаются из одной точки распределения. Общий принцип распределения оптического волокна по дому показан на рисунке 8.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 8. Распределение оптического волокна по дому
В доме устанавливается оптический распределительный шкаф, в который монтируется оптический сплиттер с коэффициентом деления 1:32 и оптический кросс для организации распределительной сети по дому.
На последних этажах (в случае распределения кабеля с нижних этажей), либо на первых этажах (в случае распределения кабелей с чердачных помещений) оставляется запас оптического кабеля в размере 1 м для выполнения сварки или механического соединения кабеля.
При прокладке оптического кабеля от ОРШ в соседний подъезд допускается прокладка по чердакам/подвалам, так и по фасаду здания в защитной трубе.
Емкость оптического кабеля по подъездам домов рассчитывается следующим образом:
- исходными данными для данного расчета являются данные коммерческого блока по планируемому количеству портов в доме.
- данная цифра делится на количество подъездов в доме.
- исходя из полученной цифры, определяется емкость оптического кабеля, прокладываемого в подъезде. Допускается минимальное превышение необходимого количества ОВ с целью дальнейшего развития сети. Необходимо предусматривать эксплуатационный запас оптического кабеля (не менее 1 ОВ на подъезд).
С целью сохранения вложенных инвестиций и при условии обеспечения удельных затрат по проекту рекомендуется предусматривать прокладку ОВ с количеством оптических волокон из расчета 100% от количества квартир.
Количество сплиттерных шкафов в доме определяется следующим образом:
- используются 2 вида шкафов – 32-х и 64-х портовые.
- необходимое количество портов по дому делится на емкость шкафа (32 порта).
- учитывая емкость проложенных по подъездам кабелей, определяется необходимый тип шкафа – 32- или 64-портовый.
Примеры данного расчета для нескольких типовых домов приведены на рисунке 9 (с использованием кабеля Minibreakout компании Tyco).
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 9. Примеры расчета для нескольких типовых домов
3.4.1. Организация вертикального участка распределительной сети
Вертикальная (межэтажная) кабельная разводка выполняется кабелем с легкоизвлекаемыми волокнами.
Строение данного кабеля представлено на рисунке 10.
Рис. 10. Строение кабеля с легкоизвлекаемыми волокнами
Данный тип кабеля специально разработан для использования в сетях FTTH. Кабель имеет малый внешний диаметр. В нем используется негорючая оболочка LSZH (Low Smoke Zero Halogen - низкое дымовыделение с нулевым содержанием галогенов). В связи с малым внешним диаметром кабеля имеется возможность его прокладки по узким каналам. Кабель состоит из отдельных модулей (как показано на рисунке). Каждый модуль покрыт специальной защитной оболочкой и представляет собой отдельный независимый элемент в конструкции кабеля. Возможно ответвление модулей до 25 метров, без дополнительных точек соединения. Оптическое волокно кабеля – в соответствии с рекомендацией ITU-T G657 (нечувствительное к макроизгибам).
Кабель с легкоизвлекаемыми волокнами прокладывается от места установки ОРШ по слаботочным стоякам либо по стене с использованием защитного желоба.
В ОРШ кабель с использованием оптического кросса монтируется с выходами сплиттера через разъемы SC/APC. Разъемы свободных оптических волокон закрываются защитными колпачками.
3.4.2. Подключение абонента
Подключение абонента осуществляется по мере поступления заявок. Подключение осуществляется следующим образом:
- на этаже подключения на проложенном по стояку кабеле с легкоизвлекаемыми волокнами делается окно 5см;
- необходимые для подключения на этаже N волокна обрезаются на этаже N+X (X – зависит от необходимой длины кабеля до абонента). При использовании кабеля Minibreakout компании Tyco необходимость в обрезании волокна на этаже N+X отсутствует;
- на этаже N модули извлекаются и вытягиваются из кабеля через надрез в оболочке;
- устанавливается устройство защиты и разветвления (риcунок 12);
- модуль транспортируется до квартиры в защитной трубке или коробе;
- при необходимости модули можно нарастить (с использованием механических соединителей). В связи с этим организации запаса длины вертикального кабеля не требуется;
- в квартире абонента кабель протягивается до места расположения абонентской розетки;
- оконечивается разъемом SC с полировкой АРС и подключается к абонентской розетке. Допускается использование предподготовленного пигтейла, который с использованием механического соединителя сваривается с оптическим модулем;
- ONT подключается к абонентской розетке с использованием оптического патчкорда с разъемами SC/APC.
Примеры устройств защиты и разветвления приведены на рисунке 11. Они имеют фронтальный доступ и изготовлены из негорючего материала.
Рис. 11. Устройства защиты и разветвления.
3.4.3. Сращивание оптического волокна
При необходимости наращивания длины оптического кабеля до места расположения ONT применяются системы сращивание волокон. Пример данной системы приведен на базе оборудования, производства компании Tyco. Решения других поставщиков аналогичны.
Система сращивания оптических волокон RECORDsplice разработана преимущественно для применения в волоконно-оптических сетях доступа и позволяет соединять одномодовые и многомодовые волокна в первичном (250 мкм) и вторичном (900 мкм) покрытии. Система сращивания RECORDsplice состоит из двух элементов: гильзы PRI-SA100 и инструмента RPI-TK100.
Система сращивания обеспечивает легкость монтажа, малые временные затраты и не требует применения контрольного оборудования. Инструмент полностью механический, не требует обслуживания, сборки и регулировки. Инструмент рассчитан на 20000 сколов оптического волокна и позволяет собирать и хранить осколки, что повышает безопасность работ.
4. Расчет оптического бюджета при построении PON дерева
1. Понятие «оптического бюджета»
«Оптическим бюджетом» принято считать максимальное значение затухания в оптическом волокне от OLT до максимально удаленного ONT.
В данном случае оптический бюджет = Tx (выходная мощность трансивера) – (-Rx) (чувствительность ресивера).
Для оборудование OLT MA5680T и ONT HG850a расчет бюджета оптической линии будет следующим: выходная мощность OLT и ONT составляет +1,5dBm, их чувствительность – -28dBm. Соответственно оптический бюджет для потока: 1,5 – (-28) = 29,5dBm;
С учетом эксплуатационного запаса в 3 dBm, максимальное значение оптического бюджета линии не должно превышать 26,5dBm.
2. Затухание сигнала в оптической сети
На затухание сигнала в оптической сети влияют следующие составляющие:
- потери в соединениях волокна;
- потери в оптическом волокне (на километр);
- потери в оптических коннекторах;
- потери при использовании различных типов сплиттеров.
В табл. 2 приведены значения потерь для каждого элемента PON дерева (приведены усредненные значения):
Таблица 2.
|
Параметр |
Затухание, dB |
|
Потери в соединениях волокна |
0,05 |
|
Потери в оптическом волокне (1310nm), на км |
0,36 |
|
Потери в оптическом волокне (1490/1550nm), на км |
0,22 |
|
Потери в оптических коннекторах |
0,25 |
|
Затухание в 1:2 оптическом сплиттере |
3,2 |
|
Затухание в 1:4 оптическом сплиттере |
7,6 |
|
Затухание в 1:8 оптическом сплиттере |
11,0 |
|
Затухание в 1:16 оптическом сплиттере |
14,2 |
|
Затухание в 1:24 оптическом сплиттере |
16,5 |
|
Затухание в 1:32 оптическом сплиттере |
17,0 |
|
Затухание в 1:64 оптическом сплиттере |
21,0 |
Таблица 1. Значения потерь для элементов PON дерева.
3. Расчет оптического бюджета при построении PON дерева.
Расчет оптического бюджета при построении PON дерева можно произвести по следующей формуле:
P = F + C + Sl + Sp,
где:
P = бюджет мощности (максимальные оптические потери в ODN);
F = затухание ОВ в зависимости от протяженности (в километрах);
С = затухание сигнала в оптических коннекторах;
Sl = затухание сигнала в соединениях волокна;
Sp = затухание сигнала в сплиттерах.
Для просмотра изображения в отдельном окне, кликните здесь
Рис. 12. Расчет затухания
Для типовой схемы организации связи, приведенной на рисунке 12, расчет оптического бюджета линии будет следующим:
P = F + C + Sl + Sp,
при следующих исходных данных:
- количестве оптических коннекторов = 7;
- количестве соединений ОВ = 8;
- количестве сплиттеров = 2 (1:2, 1:32).
P = F + 7*0,25 + 8*0,05 + (3,2 + 17,0) = 26,5dBm,
отсюда предельная длина линии определяется следующим образом:
L = (26,5 - 7*0,25 - 8*0,05 - 3,2 - 17,0)/0,22 = 18,9 км.
5. Оборудование
5.1. Применяемые сплиттеры
Сплиттер или оптический разветвитель представляет собой пассивный оптический многополюсник (n×m) с заданным количеством входных (n) и выходных портов (m). Его задачей является перераспределение энергии, поступающей во входные порты между выходными.
По своим спектрально-селективным свойствам сплиттеры делятся на однооконные и двухоконные. При двунаправленной передаче, в сетях PON, применяют двухоконные разветвители с примерно равномерной спектральной характеристикой в диапазоне 1310 нм и 1490, 1550 нм.
Сплиттеры отличаются технологией изготовления:
FBT cплиттеры (сплавные биконические разветвители - Fused Biconic Taper) изготавливаются методом сплавления отдельных оптических волокон в монолитную конструкцию. Сплавная технология основана на спайке нескольких волокон с последующим контролируемым растяжением получаемой зоны контакта. Это приводит к утоньшению оптической сердцевины каждого волокна и активному обмену энергией мод излучения между волокнами.
К недостаткам технологии FBT относятся небольшая точность деления мощности и сложность создания несимметричных делителей с большим количеством выходных портов.
PLC сплиттеры (планарные разветвители - Planar Lightwave Circuit) выполняются методами интегральной оптики. На кремниевой подложке химически осаждаются поочередно слои с материалами сердцевины и оболочки, после чего через маску вытравливается планарный волновод необходимой конфигурации, который также покрывается материалом отражающей оболочки. Так формируется планарный волновод с разветвлением (как правило, равномерным) оптической мощности 1:2. Устройства с большим количеством выходных портов формируются последовательным каскадированием делителей 1:2. В результате образуется практически оптическая микросхема, к которой присоединяются входные и выходные волокна.
В таких конструкциях легче добиться точности деления мощности, а их спектральные характеристики практически не изменяются в широком диапазоне 1260÷1680 нм. Однако из-за круговой несимметричности канала PLC достаточно чувствительны к поляризации излучения, а отражения в местах соединения планарных и волоконных световодов могут быть выше, чем в сварных конструкциях.
Разветвители PLC имеют ряд важных преимуществ перед сварными: малая зависимость параметров передачи от длины волны, большая точность коэффициента деления, малые потери на отражение. Однако сложность технологии делает целесообразным их применение только при достаточно большом количестве выходных портов (1х8 и более) или большими партиями. Исходя из технических параметров к недостаткам разветвителей PLC можно отнести более высокие (на 0,1-0,2 дБ) поляризационно-зависимые потери, что обусловлено некруглостью планарных волноводов.
Сравнительные характеристики двух типов сплиттеров приведены в табл. 3.
Таблица 3.
|
Характеристика |
Оптические разветвители |
|
|
Сплавные |
Планарные |
|
|
Технология изготовления |
Более простая |
Более сложная |
|
Габаритные размеры |
Большие, при большом количестве портов |
Небольшие |
|
Стоимость |
Приемлемая |
Приемлемая, при достаточно большом количестве портов (> 1:8) |
|
Механическая прочность |
Хорошая |
Удовлетворительная |
|
Зависимость потерь от длины волны |
Существенная. Для двухоконных – компенсируется в процессе производства |
Несущественная в диапазоне 1300-1600 нм |
|
Поляризационно-зависимые потери |
Малые |
Удовлетворительные |
|
Точность реализации коэффициента деления |
Уменьшается с количеством портов |
Достаточно высокая |
|
Потери на отражение |
Удовлетворительные |
Малые |
|
Зависимость вносимых потерь от температуры |
Малая |
Удовлетворительная |
Исходя из вышеизложенного на станционной стороне в качестве сплиттеров с коэффициентом деления 1:2 допускается применение сплавных и планарных разветвителей. В качестве сплиттера 1:32 возможно применение только планарных делителей. Затухание оптических сплиттеров не должно превышать значений указанных в табл. 2 и иметь равный коэффициент деления оптической мощности на выходах.
Сокращения и термины
СРЕ – Customer Premises Equipment
FTTH – Fiber To The Home IAD – Integrated Access Device
ODN – Optical Distribution Network
OLT – optical line terminal (групповое оборудование PON)
ONT – optical network terminal (абонентское оборудование PON)
PON – passive optical network (пассивная оптическая сеть)
SIP – session initiation protocol
STB – Set Top Box
VPN – virtual private network
КТВ – кабельное телевизионное вещание
ОРШ – оптический распределительный шкаф
СПД – сеть передачи данных
Сплиттер – оптический разветвитель