Какое максимальное количество абонентов можно подключить на порт olt
Автор
Смоляков Андрей
Инженер
Тел. моб. +38050-496-50-97
Тел. +38(0692)55-05-33
ICQ: 617-289-728
Skype: reanemator_ua
E-mail : engineer1 (@) ic-line.net
Вопрос: Что такое PON?
Ответ: PON (Passive Optical Network) пассивная оптическая сеть – это технология множественного доступа абонентов по одному волокну с использованием временного мультиплексирования (TDM) и частотного разделения трактов приёма и передачи (WDM).
Вопрос: В чём заключается принцип работы сети PON?
Ответ: Все абоненты PON сети подключены к оборудованию провайдера по одному волокну. Передача и приём осуществляются на разных длинах волн. Чтобы сигналы абонентов не смешивались в волокне, каждому абонентскому устройству выделяется определённый квант времени, в течение которого оно может передавать сигнал.
Вопрос: Какими преимуществами обладает PON перед FTTx?
Ответ: Технология PON обладает следующими преимуществами:
Вопрос: Какую скорость передачи данных поддерживает PON технология?
Ответ: Предлагаемая технология GEPON работает на скорости 1.25 G, однако 0.25 G являются избыточными данными, которые используются для канального кодирования. Таким образом, реальная скорость передачи составляет 1G.
Вопрос: Какое оборудование необходимо для построения сети PON?
Ответ: OLT (Оптический Линейный Терминал) – L2 свитч, имеющий Uplink порты (для подключения к L3 коммутатору) и Downlink порты (для построения PON сети). К примеру, OLT BDCOM P3310 имеет 2 оптических, 2 медных и 2 «комбо» 1G Uplink порта и 4 оптических 1G Downlink порта.
ONU (Оптическая Сетевая Единица) – полноценный VLAN свитч небольшого размера. ONU стандартно имеет один оптический 1G порт (Uplink) и один 1G или 4 0.1G медных порта (Downlink). Существуют модели ONU c 8, 16 и 24 портами, а также модель с CATV приёмником.
Сплиттер (Разветвитель) – устройство, работающее в режиме «разветвитель» в направлении провайдер → клиент и в режиме «смеситель» в обратном направлении.
SFP OLT модуль – специальный трансивер для PON сетей. Отличается от стандартных SFP модулей большей мощностью и канальным кодированием.
Вопрос: Каким образом строится PON сеть?
Ответ: PON сеть обычно представляет из себя древовидную топологию или топологию типа «шина». Конечные абонентские устройства ONU подключаются к порту OLT-а с помощью сплиттеров (к одному порту OLT-а можно подключить не более 64 ONU). Таким образом, для построения базовой PON сети на 64 абонента необходим 1 OLT, 1 SFP OLT модуль, 64 ONU и несколько сплиттеров (их количество зависит от топологии).
Вопрос: Чем отличаются OLT-ы AC, 2-AC, DCи 2-DC?
Ответ: Пометка DC означает, что для работы OLT-а нужен источник питания 36-72V постоянного напряжения. Такие OLT-ы нужны, если проблемно организовать электрическое питание 220 V. В качестве альтернативы используют отдалённое питание по слаботочным линиям связи. Пометка AC означает, что OLT питается от обычной электрической сети 220 V. Цифра 2 означает количество источников питания, т.е. у такого OLT-а имеется резервный источник питания, который включается сразу же после выхода из строя первого.
Вопрос: Каких типов бывают сплиттеры?
Ответ: Сплиттеры можно условно разделить по количеству выводов и по технологии изготовления. По количеству выходных потоков сплиттеры бывают x2, x3, x4, x6, x8, x12, x16, x24, x32, x64, x128. По технологии изготовления сплиттеры разделяют на сварные и планарные. Также сплиттеры можно разделить по типу коннекторов: обычные (SC/UPC) и специальные для CATV (SC/APC).
Вопрос: В чём разница между сварными и планарными сплиттерами?
Ответ: Сварные сплиттеры могут быть не равноплечими, т.е. делить сигнал между своими выходами не равномерно (например 5/95, 10/90 … 45/55, 50/50). Планарные сплиттеры всегда равноплечие и имеют более предсказуемые затухания на каждом выходе, т.к. имеют более надёжную технологию изготовления. Более того, планарные сплиттеры являются широкопо-лосными, а сварные сплиттеры имеют всего 3 окна прозрачности (1310, 1490 и 1550 nm).
Вопрос: В каких ситуациях можно использовать сварные сплиттеры?
Ответ: Может возникнуть ситуация, когда нужно разделить сигнал по 2 направлениям, причём до одного оконечного пункта, допустим, 2 км, а до другого 8 км. В этом случае можно использовать сварной сплиттер 20/80. Также сварные сплиттеры используют для построения топологии типа «шина».
Вопрос: Что лучше: сваривать сплиттеры или использовать SC коннекторы?
Ответ: В данной ситуации получаем палку о двух концах. С одной стороны, сварка даёт затухание в десять раз меньше (0.05 dB), чем SC соединение (0.5 dB). С другой стороны, SC коннекторы дадут возможность быстро искать неисправности в сети путём подключения измерительных приборов. Однако можно найти некий компромисс: Uplink на сплиттерах сваривать, а Downlink соединять SC коннекторами. Но здесь каждый решает сам.
Вопрос: Какое максимальное количество абонентов можно подключить к PON сети?
Ответ: Хорошим тоном строительства сети PON считается использование одной ONU для одного абонента. В этом случае количество абонентов составляет 256 для одного OLT. Однако при желании к ONU можно подключить Switch. В этом случае количество абонентов лимитируется лишь размером таблицы MAC адресов OLT и ONU. Ниже представлены размеры MAC таблиц для OLT и некоторых ONU:
| Модель | Размеры MAC таблиц |
| OLT P3310 | 8192 |
| ONU P1004B | 1024 |
| ONU P1501B | 64 |
| ONU P1504B | 2048 |
Вопрос: Что такое оптический бюджет?
Ответ: Под данной фразой принято понимать разницу между мощностью лазера на OLT-е и чувствительностью приёмника на ONU.
Вопрос: Можно ли разветвить PON сеть на 128 ONU (если оптический бюджет это позволяет).
Ответ: Нет. Даже если мощность сигнала позволяет разветвить сеть ещё раз, OLT имеет ограничение на количество подключённых ONU на физическом уровне. Подключить более 64 ONU можно, но OLT зарегистрирует только 64 из них.
Вопрос: Каким образом передать по PON сети CATV?
Ответ: Для этого на стороне OLT-а необходимо установить CATV трансмиттер и CATV усилитель, работающие на длине волны 1550nm. Также на стороне OLT-а нужно использовать CWDM колбу на 1550nm для ввода CATV сигнала в волокно. Все остальные сплиттеры должны быть обязательно с SC/APC коннекторами. На стороне абонента может быть установлена ONU с CATV приёмником или отдельный CATV приёмник.
Вопрос: Можно ли использовать SFP CWDM 1490nm модуль вместо SFP PON?
Ответ: Нет. Несмотря на то, что CWDM 1490nm модуль использует ту же длину волны, что и SFP PON, у данных модулей различные алгоритмы канального кодирования.
Вопрос: Какую скорость Интернета можно обеспечить абонентам по технологии PON?
Ответ: Если все абоненты PON дерева (64 абонента) будут пользоваться Интернетом одновременно и скачивать большие объёмы информации, то на каждого абонента приходится канал 16 Мбит/с. Если учесть, что не все абоненты пользуются Интернетом одновременно, а те, которые пользуются, не используют ресурсы канала на максимум, то на абонента может приходиться до 50 Мбит/с, а иногда даже больше.
Вопрос: Могут ли 2 ONU общаться друг с другом напрямую?
Ответ: Нет. Все операции по обмену информацией между ONU осуществляются через OLT.
Вопрос: Будут ли ONU других торговых марок работать с OLT BDCOM P3310?
Вопрос: Поддерживает ли OLT BDCOM P3310B DHCP snooping (Option 82)?
Ответ: Да. Однако для полноценной работы Option 82 ONU также должны поддерживать данную функцию. На данный момент Option 82 поддерживает только модель ONU P1504B.
Вопрос: Защищена ли PON сеть от флуда?
Ответ: Использование технологий TDM и TDMA является гарантом защиты сети от флуда и широковещательной рассылки.
Вопрос: Каким образом можно вывести PON сеть из строя?
Ответ: Если не считать очевидных способов (обрезать кабель), PON дерево может перестать функционировать, если в нём появится постоянное излучение на 1310nm. Это может произойти из-за поломки ONU (крайне редко) или по вине злоумышленников, которые могут подсоединить к сплиттеру медиаконвертер на 1310nm.
Вопрос: Можно ли назначить VLAN каждому из портов ONU в отдельности?
Ответ: Да.
Вопрос: Можно ли использовать сплиттеры для CWDM, DWDM систем?
Ответ: Да. Такие схемы построения возможны. При этом необходимо использовать планарные сплиттеры, т.к. они являются широкополосными.
Волокно в каждый дом: как это работает
В данном материале пойдет речь о технологии и оборудовании для организации пассивных оптических сетей — Passive Optical Network, PON. Основными отличиями PON от классических оптических каналов связи являются использование для агрегации трафика пассивного оборудования — оптических сплиттеров — и высокая плотность портов.
Не секрет, что требования потребителей к скорости доставки информации из Интернет растут по экспоненте. Сегодня в крупных городах 10 Мбит/с являются совершенно обычным делом. Причины этого процесса остаются неизменными уже давно — передача голоса и видео, мультимедиа, телевидение (в последнее время также и в версии высокого разрешения). Только вот битрейты постоянно возрастают.
Существенную часть затрат любого провайдерского проекта несет кабельная инфраструктура. Причем здесь учитывается не только стоимость кабеля, но и его прокладки, которая в случае работы в уже существующей инфраструктуре может быть очень велика. И конечно хочется чтобы вложения работали долго, не требовали частых обновлений и имели хороший запас по нужным параметрам. С этой точки зрения оптические каналы связи сегодня это наиболее производительный и «дальнобойный» способ обеспечения сетевого соединения устройств. При этом классическая архитектура предполагает топологию «точка-точка», когда каждая линия имеет свои выделенные порты с каждой стороны, а при необходимости создания «ответвлений» требуется установка активного оборудования в узле. Так что наиболее удачно она может использоваться для одиночных линий большой протяженности.
Однако в некоторых ситуациях более удобной может оказаться древовидная топология, которая интересна с точки зрения масштабируемости и сниженной общей длины прокладываемых кабелей. Как раз для подобных проектов и подходит PON. В России сети этого типа появилась уже достаточно давно, более пяти лет назад.
А рост числа подключенных пользователей и старт первых российских проектов класса волокно в каждый дом (Fiber To The Home, FTTH), основанных на PON, показывает, что технология прижилась и у нас.
Структура сети PON
Сеть PON состоит из нескольких элементов — коммутатора на узле связи, линий связи с пассивными сплиттерами в узлах сети и модемов на стороне абонентов. К каждому модему поступают все пакеты от коммутатора, а во время передачи используется временное мультиплексирование кадров.
Компания ZyXEL предлагает сегодня оборудование стандарта EPON (IEEE 802.3ah), называемого также GEPON.
В настоящий момент оборудование участвует в нескольких проектах, а также в тестированиях у провайдеров по всей России. Именно о нем и пойдет дальше речь. Отметим что другие стандарты рассматриваемого типа сетей отличаются скоростными и другими техническими характеристиками.
| Стандарты PON | |||
| BPON | EPON | GPON | |
| Стандарт | ITU-T G.983 | IEEE 802.3ah | ITU-T G.984 |
| Пропускная способность | Нисходящий поток — до 622 Мбит/с Восходящий поток — 155 Мбит/с | Симметричный, до 1,25 Гбит/с | Нисходящий поток — до 2,5 Гбит/с Восходящий поток — до 1,25 Гбит/с |
| Количество абонентов на линии | 32 | ||
| Максимальная дальность работы | 20 км | ||
| Длина волны нисходящего потока | 1490 нм (цифровые данные) и 1550 нм (аналоговое КТВ) | ||
| Длина волны восходящего потока | 1310 нм | ||
| Протоколы | ATM | Ethernet | Ethernet, ATM, TDM |
Коммутатор позволяет по одному волокну (одному порту) подключить до 32 или даже 64 абонентов. Общая скорость передачи данных (которая делится между абонентами) составляет 1,25 Гбит/с. Дальнейшее развитие EPON уже в ближайшие годы предлагает также переход на скорости 10/1 Гигабит/с и 10/10 Гигабит/с. В следующем году ожидается принятие рабочей версии стандарта 10G EPON, а уже в 2010 году могут стартовать первые пилотные проекты.
C задержкой в два-три года планируется переход на 10-гигабитные скорости и технологии GPON.
Для приема и передачи используются лазеры с разной длиной волны — 1490 нм для передачи и 1310 для приема. При необходимости возможно добавление в канал и аналоговых кабельных телевизионных каналов (100 и более), которые модулируются лазером на 1550 нм. В зависимости от конкретной схемы сети и использованного оборудования, общая протяженность канала может составлять до 20 км.
Кабель прокладывается от порта коммутатора в виде дерева. Сплиттеры, устанавливаемые в узлах, чрезвычайно неприхотливы — не требуют электропитания, настройки и управления, термошкафов, недороги и очень компактны. Это позволяет размещать их, например, в уже имеющихся телефонных распределительных шкафах.
Простейшие оконечные устройства представляют собой конвертеры оптика-кабель со встроенным фильтром MAC-адресов. В случае использования телевидения, в модем устанавливается еще один приемник, а на телевизор выводится обычный высокочастный кабель.
Для защиты информации возможно использование шифрования (AES128) всех передаваемых пакетов. Технология не допускает прямого общения отдельных абонентов, находящихся на одном порту коммутатора — данные от одного абонента могут попасть к другому только через GEPON-коммутатор, который ретранслирует потоки данных восходящего потока на длине волны 1310 нм в нисходящий поток на длине 1490 нм. Дополнительным плюсом с точки зрения безопасности является использование на линии исключительно пассивного оборудования, затрудняющего перехват.
В тоже время при рассмотрении технологии нужно учесть и ее особенности, особенно в сравнении с линиями «точка-точка»: разделяемая между абонентами полоса пропускания, общая среда может не подойти клиенту с точки зрения безопасности, пассивные сплиттеры затрудняют диагностику оптической линии, возможно влияние неисправности оборудования одного абонента на работу остальных, меньшая выгода в случае реализации на этапе строительства.
Оборудование
Линейка продуктов GEPON у ZyXEL состоит из трех коммутаторов и трех модемов. Младшая модель коммутатора — OLT-1308H — имеет восемь портов GEPON и восемь соответствующих им Gigabit Ethernet (обратите внимание, что именно гигабитных, устройства с меньшей скоростью к ним подключить нельзя). К каждому оптическому порту можно подключить до 32-х модемов в итоге получив 256 абонентов на устройство. Все коннекторы расположены на лицевой стороне устройства — 8xPON, 8xGigabit, консольный, 10/100BaseT внесетевого управления и питание. Здесь же есть и кнопка сброса устройства. Все порты имеют набор индикаторов для определения текущего статуса. У OLT-1308 есть встроенный гигабитный L2+ коммутатор (неблокируемая коммутация с пропускной способностью 24 Гбит/с, скорость коммутации кадров 17,8 млн. пак/с) и четыре совмещенных порта 1000Base-T/SFP. Такой вариант можно использовать для резервирования канала — при одновременном подключении двух разъемов (SC и RJ45) работает оптика, а в случае аварии в оптическом канале происходит автоматическое переключение на медь. Питание и консольный порт у этой модификации находятся на задней панели. Данные модели выполнены в стандартном 1U корпусе и рекомендуются для использования в быстрорастущих сетях. Самой производительной моделью является модульный OLT-2300. В его 4,5U корпусе предусмотрено место для установки до шестнадцати OLC-2301. Каждый такой линейный модуль имеет порт GEPON и совмещенный порт 1000Base-T/SFP. В шасси также устанавливается управляющий модуль и блок питания с двойным резервированием. Линейный модули допускают горячую замену, что положительно сказывается на удобстве обслуживания сети и надежности предоставления услуг. Максимально OLT-2300 может поддерживать 512 абонентов. Все оптические модули коммутаторов рассчитаны на дальность работы 20 км.
Последние обновления прошивок моделей OLT-1308/OLT-1308H позволяют работать на одном канале не 32, а 64 абонентам, что существенно снижает стоимость одного подключения. Для OLC-2301 такой возможности пока нет.
Все GEPON-коммутаторы поддерживают протоколы STP/RSTP и механизмы приоритезации трафика и организации виртуальных сетей (включая Port Based и 802.1Q). Эффективность многоадресных рассылок обеспечивается поддержкой IGMP v.2, IGMP proxy, IGMP snooping и MVR. Для управления предусмотрены порты RS-232 и 10/100Base-TX. Настраивать коммутаторы можно через Web-интерфейс (поддерживается SSL, предусмотрена установка до пяти аккаунтов, примеры скриншотов — 1, 2, 3), telnet, SSH, FTP или консольный порт. Номера портов всех сервисов можно изменить. Возможно ограничение доступа по IP-адресам. Web-интерфейс имеет встроенную систему помощи.
Устройство автоматически находят все подключенные абонентские модемы и позволяет назначить им специфические профили. Они включают в себя настройки скорости, фильтрации, VLAN, приоритетов и другие параметры. Допускается использование протокола аутентификации 802.1x.
Коммутаторы также позволяют следить за физическим состоянием — проверяются температуры, скорости вращения вентиляторов, напряжения. Для больших сетей будет полезной поддержка коммутаторами проколола SNMP и совместимость с EMS системой управления NetAtlas. Кроме того, возможно объединение устройство в кластеры для общего управления.
В настоящий момент моделей со встроенными инжекторами КТВ у ZyXEL нет. Впрочем, для микширования сигнала ТВ в оптический канал можно использовать внешние сплиттеры и медиаконвертеры коаксиал/оптика.
Вторая модель более интересна для подключения домашних пользователей — ONU-634HA имеет встроенный централизованно управляемый 4-портовый коммутатор с привязкой VLAN 802.1Q к портам Fast Ethernet. Как и 631-й она полностью настраивается со стороны провайдера, что сокращает затраты на обслуживание. Также сейчас существуют семплы ONU-634FA — четыре сетевых порта и выход кабельного телевидения, позволяющий напрямую подключить к GEPON-модему обычный телевизор.
Рекомендуемые розничные цены на оборудование представлены в таблице. Реальная рыночная стоимость может быть несколько ниже. Кроме того, для отдельных проектов компания может предложить специальные цены.
| Рекомендованные цены на оборудование GEPON | ||
| Модель | Стоимость ($) | Стоимость на абонента ($) |
| ONU-631HA-11/12 | 372/454 | 372/454 |
| ONU-634HA-11/12 | 388/502 | 388/502 |
| OLT-1308 | 23 939 | 47 |
| OLT-1308H | 23 283 | 46 |
| OLT-2300M/OLC-2301HA-12 | 1 317/2 670 | 90 (на 512 абонентов) |
Для построения сети также потребуются сплиттеры (примерная стоимость — от 400 руб за 1×2 до 4000 руб за 1×8, существуют и модели 1×32), оптический одномодовый кабель (стоимость сравнялась с ценой кабеля UTP: цены на одволоконный кабель начинаются с 7-8 рублей за метр) и коннекторы (от 100&ndsah;140 рублей за одно соединение).
Тестирование описанного оборудования в составе коммутатора OLT-1308 и модемов ONU-631A проводилось на тестовой площадке компании ZyXEL с использованием тестового пакета Ixia Chariot. Результаты при одновременной работе одного, двух и трех клиентов приводятся в таблице (пакеты максимального размера, Мбит/с). Модемы подключались к одному из портов коммутатора через один сплиттер. Видно, что в случае максимальной нагрузки, скорости равномерно распределяются по всем клиентам. Отметим и высокую эффективность передачи данных, включая режим работы нескольких клинетов — суммарная скорость практически совпадает с максимально возможной.
| Производительность GEPON | ||
| Прямой канал | Обратный канал | |
| Один модем на линии | ||
| Клиент 1 | 943 | 925 |
| Два модема на линии | ||
| Клиент 1 | 497 | 457 |
| Клиент 2 | 442 | 457 |
| Итого | 939 | 914 |
| Три модема на линии | ||
| Клиент 1 | 336 | 300 |
| Клиент 2 | 284 | 300 |
| Клиент 3 | 325 | 300 |
| Итого | 945 | 900 |
В целом можно отметить, что технология не сложна в настройке и эксплуатации и работает согласно спецификациям. Скорости соответствуют знакомым по медным гигабитным сетям.
Выводы
Технология GEPON может успешно применяться для организации оптических каналов каналов связи до абонента и особенно эффективна в случае наличия ограничений на прокладку кабелей и установку активного оборудования на линии. Эффективность данного решения зависит от многих факторов и однозначно сказать, что это лучший вариант конечно нельзя, все определяется конкретными требованиями заказчика. Тем не менее, произведенные оценки позволяют сделать вывод, что уже сегодня в некоторых случаях себестоимость подключения по оптике домашних абонентов может не превышать 500 долларов.
Что касается описанного оборудования, то компания ZyXEL предлагает сегодня полную линейку GEPON-устройств, позволяющую создавать оптические сети любого масштаба со всеми необходимыми системами управления и технологиями повышения надежности.
Gpon схема построения сети
Построение сети абонентского доступа на основе PON-технологии
1. Типовая структура PON-сети
Классическая PON-сеть состоит из:
Рис.1. Типовая схема PON-сети.
2. Преимущества технологии PON
Технология PON имеет ряд перечисленных ниже неоспоримых преимуществ перед другими технологиями:
Рис.2. Предоставление услуг кабельного видео.
Рис.3. Предоставление IPTV.
3. Технологи передачи информации
Для предоставления услуг связи абоненту используется технология WDM (Wavelength Division Multiplexing), когда сигналы к абоненту и от абонента передаются на разных длинах волн (1490нм и 1310нм соответственно). Для некоторых типов ONU/ONT, имеющих отдельный выход для телевизионного видеосигнала, возможно «подмешивание» в оптическое волокно телевизионного видеосигнала кабельного телевидения на отдельной длине волны 1550 нм.
Рис.4. Общая структура работы PON-сети.
Для каждого направления передачи (к абоненту и от абонента) используется технология временного разделения каналов для каждой длины волны. Описание этих технологий представлено на рис. 5 и 6.
Рис.5. Передача информации по направлению к абоненту.
Рис.6. Передача информации по направлению от абонента.
В вышеуказанных случаях всем абонентам выделяется равная фиксированная гарантированная полоса пропускания канала связи в каждом направлении. Здесь необходимо отметить, что в настоящее время используются в основном 2 стандарта PON-сетей:
Оборудование стандарта GPON имеет в двое большую полосу пропускания канала связи в направлении к абоненту по сравнению с GEPON и больше приспособлено для передачи TDM-трафика (имеет порты Е1).
Однако бывают случаи, когда:
Для решения подобных вопросов и более эффективного использования полосы пропускания канала связи предусмотрена возможность динамического изменения полосы пропускания. Описание технологий статического и динамического выделения полосы пропускания канала связи представлены на рис. 7 и 8.
Рис.7. Статическое выделение полосы пропускания.
Рис.8. Динамическое выделение полосы пропускания.
4. Построение PON-сети
4.1. Технологии построения абонентского доступа
В зависимости от места размещения оборудования ONU/ONT по отношению к непосредственному жилищу абонента различают различные технологии FTTx построения PON-сетей. Описание технологий FTTx представлено на рис.9.
Рис.9. Описание технологий FTTx.
Для технологий FTTB, FTTCab, FTTK, FTTH (в случае установки ONU/ONT в подъезде) возможно использование многопортовых ONU/ONT (в настоящее время до 24 портов).
При построении PON-сетей необходимо также учитывать различие в параметрах в зависимости от типа используемой технологии передачи информации (GEPON или GPON), представленных в табл.1:
Таблица 1. Сравнение параметров GEPON/GPON.
Параметр
GEPON
GPON
Полоса в направлении абонентов
Полоса в направлении от абоннтов
Максимальная дальность до абонента
Максимальное количество ONU/ONT
32 – до 20 км, 64 – до 12 км
Возможность передачи TDM-трафика (Е1)
4.2. Оптические кабели
В сетях PON преимущественно используют одномодовые волокна, обеспечивающие передачу сигналов на большие расстояния. Классификация одномодовых волокон задается рекомендациями серии G.65x МСЭ-Т. Кроме того, характеристики таких волокон специфицированы в документе ISO/IEC 11801 (классы OS1 и OS2).
Наиболее широкое распространение в сетях связи получило классическое волокно с несмещенной дисперсией (рекомендация МСЭ-Т G.652). Характеристики этого волокна оптимизированы для работы во втором окне прозрачности (1310 нм), где оно имеет очень низкую дисперсию. Кроме того, это волокно может использоваться в третьем (1550 нм) и даже в четвертом окне прозрачности (1625 нм). Существует волокно с несмещенной дисперсией, в котором удален так называемый гидроксильный пик между вторым и третьим окнами прозрачности. Его создание открыло новые возможности для повышения эффективности технологии спектрального уплотнения WDM. Характеристики волокна без гидроксильного пика определены в рекомендациях МСЭ-Т G.652.C и G.652.D.
Рост интереса к проектам FTTx привел к появлению рекомендации G.657, в которой указаны характеристики волокон с низкими потерями на изгибах. При построении сети доступа и внутридомовой инфраструктуры вероятность резких изгибов кабеля гораздо выше, чем при строительстве магистралей: вспомним тесноту уличных монтажных шкафов и технологических помещений, а также зачастую не слишком высокую квалификацию монтажников, работающих на последней миле. Волокна для сетей доступа должны быть более устойчивы к изгибам, чем волокна магистральных кабелей, что и зафиксировано в рекомендации G.657. Поэтому для выполнения монтажа внутри помещений абонента рекомендуется использовать оптические кабели с волокном типа ClearCurve, отвечающие требованиям рекомендации G.657 МСЭ-Т, их можно резко изгибать без существенного ухудшения их характеристик, что очень важно при монтаже кабелей в квартирах.
4.3. Сплиттеры и каплеры
Обычные сплиттеры делят оптический поток, «не вникая» в то, каковы длины волн его составляющих. Существует два основных типа сплиттеров – сплавные и планарные.
Сплавные сплиттеры выполнены по технологии FBT (Fused Biconical Taper) — два волокна с удаленными внешними оболочками сплавляют в элемент с двумя входами и двумя выходами (2:2), после чего один вход закрывают безотражательным методом, формируя сплиттер 1:2. Можно обеспечить разделение мощности и в других пропорциях, например 20:80 (20% мощности сигнала идет в одно плечо, 80% – в другое), но в сетях PON, как правило, применяют сплиттеры 50:50. Правда, на практике при делении сигнала всегда возникает некая погрешность, в результате которой в одно плечо уходит чуть больше мощности, скажем 51%. Последовательным соединением сплавных сплиттеров 1:2 можно получить элементы с большими коэффициентами деления, но обычно у выполненных по этой технологии сплиттеров коэффициент деления не превышает 1:8.
Сравнение технологий изготовления сплиттеров представлено на рис.10.
Рис.10. Технологии изготовления сплиттеров.
Сплиттер (мультиплексор) WDM – сплиттер с двумя выходами, способный делить оптические потоки с учетом их спектральных составляющих, часто называют каплером. Идея увеличения пропускной способности одного волокна за счет передачи по нему нескольких информационных каналов, каждый – на своей длине волны, активно используется при создании PON-сетей следующего поколения (WDM-PON).
Существует несколько основных технологий изготовления мультиплексоров WDM. Одна из простейших схожа со сплавной технологией FBT, применяемой при производстве обычных сплиттеров. При сплавлении волокон из-за различия диаметров модового пятна могут быть выделены различные длины волн, а каскадирование таких устройств позволяет выделить много длин волн. К преимуществам элементов WDM, изготовленных по технологии FBT, относится невысокая стоимость, низкое затухание и возможность работы в широком частотном диапазоне, к недостаткам – невысокая волновая изоляция.
Другая технология – Thin Film Filters (TFF) основана на изготовлении тонкопленочных фильтров с помощью ионно-лучевого напыления. Такой фильтр состоит из нескольких слоев специальных материалов (каждый со своим индексом отражения), и при прохождении через каждый слой отражается или передается сигнал с определенной длиной волны. Элементы WDM, построенные на основе TFF-фильтров, характеризуются низким уровнем затухания, дисперсии и отраженного сигнала, а также высокой волновой изоляцией.
Специалисты компании Инлайн Телеком Солюшнс успешно завершили проекты и сдали в коммерческую эксплуатацию решения, основанные на технологии GPON на базе оборудования Huawei (Китай) и ECI (Израиль) для компании Сибирьтелеком. В интересах компании Дальсвязь нами было проведено успешное тестирование оборудования GPON компании Alcatel.
Наиболее часто операторы связи применяют топологию «точка-точка» и «дерево с пассивным оптическим разветвлением», иногда при построении сети используется топология «шина».
На примере проекта, который мы выполнили для краснодарского оператора связи, рассмотрим строительство сети связи по топологии «дерево с пассивным оптическим разветвлением» (каскадное). Построение по топологии «точка-точка» производится обычно в многоквартирных домах, а по топологии «шина» для специфической местности.
При каскадном построении сети PON выделяются как правило 2 каскада, реже 3 все зависит от количества подключаемых абонентов на PON порт.
При каскадном подключении сплиттеров 1х8 общее количество подключаемых абонентов на PON порт будет составлять 64 абонентов. Оборудование Элтекс поддерживает подключение до 128 абонентов на PON порт. При подключении до 128 абонентов на PON порт 1-ый каскад будет содержать сплиттер 1х8, 2-ой каскад будет содержать сплиттер 1х16, или 1-ый каскад будет содержать сплиттер 1х4, 2-ой каскад будет содержать сплиттер 1х32. Всё зависит от местности и топологии размещения домохозяйств, которые будут подключены. Пример схемы построения каскадной сети PON указана на рисунке 1.
Рис. 1 Пример схемы построения каскадной сети
В данной схеме сигнал с головной станции (OLT), а именно с SFP модуля коммутируется на оптический кросс (ODF), с оптического кросса сигнал поступает в распределительную оптическую сеть (ODN). В распределительной оптической сети, сигнал с помощью сплиттеров расшивается на ветви оптического дерева, с которых с помощью оконечных оптических абонентских кабелей уходит до абонентских терминалов.
Ниже приведены схемы построения сети PON по топологии «точка-точка» и «шина»:
Рис. 2 Пример схемы построения по топологии «точка-точка»
Рис. 3 Пример схемы построения по топологии «шина»
При построении сети по топологии «шина», дополнительно используются сплиттеры с неравномерным делением для выделения из общего сигнала части оптической мощности, с последующим вводом части сигнала в сплиттер 1х8.
Расчет бюджета мощности PON
Расчет бюджета мощности оптической линии – важнейшая часть инфраструктуры сети PON. С учетом бюджета мощности должны выбираться компоненты оптической инфраструктуры, включая коннекторы, сплиттеры, сварные соединения и так далее. Большая часть потерь обычно происходит на сплиттерах поскольку в них входная мощность делится между несколькими выходами. Потери на сплиттере зависит от его коэффициента деления.
Также стоит учитывать эксплуатационный запас линии (3 дБ). Дело в том, что в процессе эксплуатации линии возможно появление дополнительных сварных соединений, ухудшение характеристик волокна из-за его старения, неблагоприятных окружающих факторов.
Для каскадной схемы рис. 1 рассчитаем бюджет мощности на участке от узла агрегации до ОУД 9 (параметры SFP модулей относятся к оборудованию Элтекс).
Из полученных данных видно, что все значения находятся в пределах чувствительности SFP модулей на станционной и абонентской стороне.
SFP модули для оборудования PON
Для оборудования xPON Элтекс, наша компания поставляет SFP Модули производства: Fang Hang, Hisense, Ligent